Этапы проектирования ТП изготовления деталей

В общей постановке проектирование ТП обработки оригинальных деталей относится к числу сложных задач, характеризующихся недостаточной начальной информацией. Это связано с тем, что в технологии машиностроения еще нет аналитических и логических зависимостей, связывающих структуру и параметры обрабатываемой детали со структурой и характеристиками технологического процесса.

Одним из методов преодоления начальной неопределенности при решении задач технологического проектирования служит многоуровневая декомпозиция процессов проектирования в сочетании с итерационными алгоритмами решения проектных задач на каждом уровне и использование режима диалога при решении сложных трудноформализуемых задач. Основу метода составляет расчленение сложных процессов проектирования на несколько взаимосвязанных уровней (стадий), характеризующихся последовательно возрастающей от уровня к уровню степенью детализации проектных решений.

Проектирование ТП ведется поэтапно с увеличением детализации проектных решений. Количество, последовательность этапов и перечень решаемых на них задач не зависит от сложности формы деталей, требования к точности и качеству поверхностей. Отдельные этапы проектирования могут не выполняться, если по характеру производства не требуется подробная детализация спроектированного технологического процесса. Например, в условиях мелкосерийного и единичного производства могут не рассчитываться режимы резания, иногда в технические документы не записываются обозначения инструмента, операции не расписываются до переходов и т.д. Это предполагает, что операции будут выполняться высококвалифицированными рабочими. Автоматизация проектирования технологических процессов позволяет даже в единичном производстве без дополнительных затрат технолога получать детально разработанный технологический процесс, а это, в свою очередь, дает возможность использовать исполнителя более низкой квалификации. В связи с этим целесообразно рассматривать схему проектирования технологического процесса в полном объеме с максимальной степенью детализации.

В проектировании ТП изготовления деталей выделяют следующие основные этапы (при этом этап заготовительного производства выносят за скобки):

1. Определение методов формообразования элементарных поверхностей (конструктивных элементов), детали, вида окончательной их обработки и плана обработки. Наибольшее влияние на выбор метода окончательной обработки оказывает заданная конструкторской документацией точность элементарной поверхности. Кроме того, на выбор влияют материал детали, ее габаритны и масса, номенклатура оборудования, которое может быть применено в условиях данного предприятия. Назначив метод окончательной обработки, можно назначить и метод предшествующей обработки. В результате выполнения этапа формируются планы обработки каждой поверхности.

2. Определение последовательности и состава операций, схем базирования и закрепления, назначается оборудование. На последовательность и состав операций влияют:

– планы обработки элементарных поверхностей, полученные на первом этапе;

– технические требования, предусмотренные конструкторской документацией (например, по покрытиям, термообработке, точности взаимного расположения поверхностей и т.д.);

– схема задания размеров на чертеже;

– принятая степень концентрации операций, которая, в свою очередь зависит от серийности производства и технических возможностей оборудования.

Схемы базирования и закрепления деталей выбирают исходя из схемы задания размеров на чертеже с учетом принципов единства и постоянства баз. Однако на практике бывают случаи, когда эти принципы приходится нарушать.

Оборудование для выполнения данной операции выбирается в зависимости от намеченного состава операций, габаритов и конфигурации детали, требуемой точности обработки, программы выпуска деталей.

Все три задачи, решаемые на данном этапе, тесно взаимосвязаны. Например, состав операции (т.е. перечень поверхностей, оборудования, и наоборот, оборудование выбирается в зависимости от состава операции, поэтому названные задачи решаются параллельно.

3. Расчет межоперационных размеров, который выполняется с учетом размеров, точности и плана обработки элементарных поверхностей. Рассчитанные размеры корректируют в зависимости от номенклатуры режущего инструмента и средств измерения.

4. Подбор приспособлений. Исходными данными этапа являются:

– форма и размеры детали;

– вид, размеры и точность обрабатываемых поверхностей;

– технические характеристики станка (в частности, размеры присоединительных элементов);

– выбранная схема базирования и закрепления детали;

– программа выпуска деталей.

5. Выбор режущего инструмента и средств измерения.

Исходными данным для выбора режущего инструмента являются:

– вид выполняемой работы (точение, сверление, зенкерование, фрезерование);

– геометрическая форма обрабатываемой поверхности;

– размеры и точность обрабатываемой поверхности;

– шероховатость обрабатываемой поверхности;

– расположение обрабатываемой поверхности относительно других поверхностей;

– технические характеристики оборудования (например, размеры посадочного места под инструмент);

– некоторые технические характеристики приспособления (например, толщина кондукторной плиты);

– материал детали;

– физико-химическое состояние обрабатываемой поверхности (наличие линейной корки, цементация и т.д.);

– программа выпуска деталей.

Исходными данным для выбора средств измерения являются:

– характеристика измерений (длина или диаметр, радиус, угол и т.д.);

– геометрическая форма поверхности;

– значение измеряемого размера, а также других размеров поверхности;

– точность измеряемого размера;

– положение измеряемой поверхности относительно других поверхностей детали;

– программа выпуска деталей.

6. Выбор вспомогательного инструмента. При выборе инструмента типа оправок учитывают размеры присоединительной части режущего инструмента и посадочного места под инструмент на оборудовании. При выборе инструмента типа штатива должны быть приняты во внимание размеры присоединительного элемента средства измерения.

7. Расчет режимов резания. На режимы резания влияют:

– вид работы (например, продольное точение, подрезание торца с поперечной подачей, сверление и т.д.);

– материал обрабатываемой детали;

– физико-химическое состояние обрабатываемой поверхности;

– характер нагрузки на инструмент (постоянная, переменная, ударная);

– вид обрабатываемой поверхности;

– величина припуска, снимаемого на данном переходе;

– материал режущей части инструмента;

– жесткость системы СПИД;

– шероховатость поверхности после обработки;

– технические характеристики оборудования, в частности, мощность привода главного движения, ступени чисел оборотов и подач;

– наличие СОЖ.

8. Расчет программ для станков с ЧПУ. Исходными данными этого этапа являются:

– геометрическая форма обрабатываемых на данной операции поверхностей и взаимное расположение обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей;

– размеры обрабатываемых поверхностей;

– допускаемые отклонения размеров;

– шероховатость обрабатываемых поверхностей;

– технические характеристики станков и систем ЧПУ;

– технические характеристики режущего и вспомогательного инструментов.

Результатом выполнения является управляющая программа.

9. Определение штучного времени. Расчет основного времени не составляет трудности, т.к. исходные данные уже определены. Т. о., главной задачей является расчет вспомогательного времени.

На величину вспомогательного времени оказывает влияние:

– конструкция оборудования, степень его автоматизации;

– конструкция приспособления;

– конструкция режущего, вспомогательного инструмента, а также средств измерения;

– степень концентрации операций;

– организационно-технические факторы (централизованная заточка инструмента уменьшает вспомогательное время).

Имеющиеся справочники и нормативы по расчету вспомогательного времени не содержат достаточных данных и формальных зависимостей для расчетов, необходимых для автоматического проектирования.

10. Выбор рационального варианта ТП.

11. Оформление технологической документации – написание маршрутной и операционных карт, вычерчивание операционных эскизов, их копирование, подписание ТД должностными лицами и согласование их со смежными службами.

12. Проектирование ТП можно считать законченным после его передачи в АСУП.

Для объективного выбора варианта технологического процесса следовало бы разрабатывать каждый допустимый вариант до этапа нормирования включительно и определять себестоимость детали по каждому из них, используя критерий оптимальности технологического процесса – минимальную стоимость детали при безусловном выполнении требований конструкторской документации и обеспечении программы выпуска. Но такой способ оптимизации технологического процесса в несколько раз увеличивает объем работ по проектированию, поэтому при ручном проектировании его, как правило, не применяют, а оставляют лишь один вариант решения на каждом этапе, отбрасывая остальные на основе интуиции, опыта и других субъективных факторов. При таком выборе не исключена потеря оптимального варианта.

Автоматизированное проектирование ТП создает предпосылки для проведения оптимизации описанным способом, однако для точного решения задачи необходимо учитывать большое количество факторов (например, автоматизацию оборудования, стоимость оснастки, квалификацию рабочих по всем вариантам и др.), что не всегда выполнимо.

Автоматизация проектирования ТП – задача, заключающаяся в определении состава и последовательности технологических операций, а также структуры и характеристик операций в целях получения заданных чертежом формы, размеров и точности изготовления с наименьшей технологической себестоимостью.

В перечисленных этапах все действия по проектированию ТП следует разделять по степени формализации: полностью формализуемые, частично формализуемые и не формализуемые. Первые действия компьютер может выполнять без участия человека на основании исходных данных. К ним относят:

– расчет припусков на механическую обработку и определение межоперационных размеров;

– расчет операционных размеров на основе размерного анализа технологического процесса;

– расчет режимов резания;

– техническое нормирование;

– силовой и точностной расчет станочных приспособлений;

– расчет режущего инструмента, обоснование геометрии;

– расчет контрольного приспособления на точность;

– расчет экономической эффективности варианта технологического процесса;

– расчет посадок.

Не формализуемые (творческие) задачи

Литература

Основная

1. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов — 4-е изд., перераб. и доп.. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. — 430 с.

2. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. —336 с.

3. http://bigor.bmstu.ru/

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/CALS-технологии

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/Система_автоматизированного_проектирования

6. Кондаков А.И. САПР технологических процессов: учебник для суд.высш. Учеб.заведений / А. И. Кондаков. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 272 с.

Дополнительная

7. Норенков И.П. Автоматизированное проектирование. Учебник. Серия: Информатика в техническом университете. - M.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 188 с.:ил.

8. Автоматизация технологической подготовки заготовительного производства / Под общ. ред. Г.П. Гырдымова. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1990. – 349 с., ил.

9. Классификатор технологических операций машиностроения и приборостроения: 185151. М.: Издательство стандартов, 1987.

10. Автоматизированное проектирование технологических процессов / А.М. Гордон и др. – Воронеж: Издательство ВГУ, 1989. – 196с.

11. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства / В.М. Зарубин и др. – М.: Машиностроение, 1979. – 247 с., ил.

12. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / Под ред. Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова. – М.: Машиностроение, 1986. – 256 с., ил.

Дата добавления: 2014-01-04