Технология изготовления инструмента

Выбор оптимального варианта изготовления инструмента

Один и тот же процесс обработки металлов давлением может быть неоднозначен и реализован по своей экономической эффективности по различным вариантам деформирующего инструмента. Поэтому выбор оптимальной конструкции инструмента, способа изготовления и материала для инструмента необходимо обосновать путем вычислений, требующих построения математической модели. Для этого чаще всего используют линейное программирование как основной метод отыскания решения. В качестве критерия оценки оптимальности инструмента (целевой функции) принимают себестоимость изготовления полуфабрикатов, удельный расход инструмента или съем продукции с единицы инструмента. Целевую функцию записывают в виде

L = С₁Х₁ + С₂Х₂ +... + С_пх_п.

На переменные х₁, х₂,... х_п накладывают систему огра­ничений

и граничные условия x_j ³0, где j = 1, 2,..., n, п — число переменных, т — число ограничений, а_ij, b_ij_ — заданные по­стоянные величины. Например, для процесса холодной листовой штамповки себестоимость изготовления детали (целевая функция) определяется выражением

L = (С_м + С₃ + С_ш + С_о) ®min,

где С_м, С₃, С_ш и С_о — удельные затраты на материал, заработную плату производственных рабочих, штамповый инструмент и оборудование соответственно.

Затраты на штамповый инструмент находят по формуле

где п — количество штампов на операцию для выполнения готовой программы; Р_шт — стоимость штампа для каждой операции; К_шт — коэффициент, учитывающий затраты на ремонт штампов; N — количество деталей, полученных до полного износа штампа.

Как видно из данного примера, себестоимость продукции в сильной степени зависит от затрат на изготовление и эксплуатацию технологического инструмента, поэтому с помощью технологической модели выбирают более оптимальный вариант исполнения инструмента, обеспечивающий наименьшую себестоимость изготовления.

Задача. Инструментальный цех выпускает штампы двух видов П₁ и П₂. На эти изделия идут четыре вида материала S₁, S₂, S₃, S₄ (таблица 4). Сколько штампов П₁ и П₂ надо изготовить, чтобы при данных запасах материалов получить наибольшую выручку, если стоимость одного штампа П₁ – 70 руб. П2 — 50 руб.?

Таблица 4 - Затраты материалов на штампы

Материал	Запасы материала, шт.	Штампы
П1	П2
S1
S2
S3
S4

Решение. Предположим, что цех выпускает штампов Тогда целевая функция L = С₁х₁ + С₂ х₂ ®max, где С, — стоимость штампов. На первый штамп П_г расходу­ется материала S₁®а₁₁х₁, на второй П₂ — a_{1 2} х₂, на все штампы — а₁₁ x₁ + а₁₂х₂ £b, где b₁ — запасы материала S₁. Анало­гичным путем находятся и другие ограничения. В конечном итоге получаем

(16)

Надо найти такие числа х₁ и х₂, удовлетворяющие неравенствам, при которых целевая функция имеет наибольшее возможное значение.

Задачу можно решить чисто геометрическим способом в координатах х₁, х₂. Каждая прямая неравенства делит плоскость на две полуплоскости. По одну сторону от граничной прямой располагаются точки, удовлетворяющие неравенству, по другую — неудовлетворяющие. В совокупности на плоскости x₁ox² граничные прямые образуют многоугольник — область изменения переменных (рисунок 53).

Рисунок 53 - Область реше­ния системы неравенств (16)

После вычисления целевой функции в каждой вершине многоугольника найдем, что наибольшую выручку цех получит при изготовлении штампов П₁ — 5 шт. и П₂ — 3 шт.

При выборе способа изготовления деформирующего инструмента следует исходить из конкретных условий производства и характеристик инструмента. Ясно, что при изготовлении крупногабаритного инструмента преимущество надолго сохранится за обработкой на металлорежущих станках. В будущем, по-видимому, доминирующее положение в производстве деформирующего инструмента займут пластическое деформирование и точное литье. В настоящее время наиболее распространенным способом является обработка на металлорежущих и электроимпульсных станках.

Понятие о технологичности конструкции штампа

Основным критерием технологичности детали является трудоемкость, точность и стабильность получения геометрических размеров.

Требования технологичности:

а) предусмотрены ли базовые поверхности, позволяющие устанавливать деталь на станок без ее порчи.

б) возможно ли уменьшение протяженности обрабатываемых поверхностей путем замены сложных поверхностей сборными.

в) возможно ли получение простыми средствами заданной формы изделия.

Кроме того технологичность конструкции детали должна рассматриваться с точки зрения масштаба производства, а также в зависимости от используемого технологического оборудования и производственных возможностей.

Дата добавления: 2014-01-07