Процесса

 

Общий подход к разработке информационной модели технологического процесса включает:

· выделение технологических элементов формы деталей;

· отнесение обработки отдельных поверхностей к этапам принципиальной схемы технологического процесса;

· выделение групп технологических операций и переходов;

· упорядочение технологических операций и переходов;

· оптимизация технологического процесса.

Технологическим элементом формы называют постоянно имеющийся или временно существующий на изделии геометрический образ (поверхность), характеризующийся начальным и конечным состояниями с соответствующими параметрами геометрии. При этом промежуточные состояния технологического элемента формы должны быть регламентированы техническими требованиями.

Наличие технологических элементов формы может быть обусловлено:

· геометрической формой детали;

· типом исходной заготовки;

· ходом технологического процесса обработки;

· кинематикой станка (инструмента);

· зажимным элементом приспособления.

Необходимая последовательность обработки, по крайней мере, двух технологических элементов формы определяется методами изготовления, применяемым производственным оборудованием и обосновывается следующим:

· технологическими и конструктивными особенностями заготовки и детали;

· эвристическими правилами, которые сводятся в общем виде к правилу – нужно выбирать последовательность операций с таким расчетом, чтобы каждый очередной обрабатываемый элемент был точнее предыдущего;

· возможностями производственного оборудования.

В технологии машиностроения одни и те же параметры точности и качества поверхности могут быть достигнуты разными методами обработки, характеристики которых представлены в справочной литературе. Выбор конкретного метода обработки поверхности предопределяет не только последовательность более точных видов обработки, но и количество промежуточных состояний этой поверхности.

Принципиальная схема технологического процесса предва-рительно расчленяет его на последовательность отдельных этапов обработки. Наличие принципиальной схемы позволяет разрабатывать технологический процесс в порядке, обратном изготовлению детали, т.е. от заключительных этапов, с известными из чертежа параметрами, к черновым, заканчивая выбором заготовки. Универсальную прин-ципиальную схему [12] можно представить в виде таблицы, характеризующей основные этапы технологического процесса (таблица 4).

Отнесение методов обработки поверхностей к этапам принципиальной схемы технологического процесса производится путем сравнения соответствующих параметров обработки.

На основе принципиальной схемы формируется набор методов-переходов одного или разных видов обработки на каждом этапе технологического процесса, а также типовой план обработки поверхности. На рисунке 19 последний представлен в виде графа, у которого вершины pz_j отображают состояния поверхностей, а дуги p_i отображают переходы, необходимые для того, чтобы поверхность перешла из состояния pz_j в состояние pz_j+1.

Таблица 4 – Этапы технологического процесса изготовления детали

 

Наименование	Назначение и достигаемые параметры
1. Заготовительный	Получение заготовки
2. Термический 1	Улучшение обрабатываемости резанием
3. Обработка баз	Обработка технологических баз
4. Черновой	Снятие лишних припусков
5. Термический 2	Закалка, улучшение
6. Черновой-получистовой	Снятие лишних припусков и обработка до 11-13 квалитета и до Ra=1,25
7. Черновой-чистовой 1	Снятие лишних припусков и обработка до 9-11 квалитета и до Ra=0,32
8. Получистовой-чистовой 1	Обработка до 11-13 квалитета, Ra=1,25 и обработка до 7-9 квалитета Ra=0,32
9. Получистовой	Обработка до 11-13 квалитета, Ra=1,25
10. Чистовой 1	Обработка до 7-9 квалитета, Ra=0,32
11. Термический 3	Азотирование, цементация и др.
12. Чистовой 2	Обработка до 6-7 квалитета, Ra=0,15
13. Покрытие	Хромирование, никелирование и др.
14. Доводочный	Обработка до Ra=0,02

 

Рисунок 19 – Типовой план обработки поверхности

 

При выборе вида заготовки используются три группы параметров:

· конструктивные (форма, размеры и материал детали);

· экономические (например, объем выпуска: чем выше партия, тем прогрессивнее должна быть технология изготовления исходной заготовки);

· технологические (заводские способы изготовления заготовки).

Необходимо заметить, что окончательные размеры исходной заготовки определить достаточно сложно, потому что еще не спроектированы операции и не известны припуски, снимаемые на этих операциях.

Группы операций, из которых нужно сформировать технологический маршрут, делят на основные (непосредственно связанные с формообразованием) и дополнительные (например, слесарная обработка, покраска и др.).

Возможные варианты технологических переходов для обработки отдельных технологических элементов представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Варианты механической обработки

Технологические переходы	Технологические элементы
Колодец	Уступ	Стенка	Окно	Плоскость	Паз	Отверстие	Торец	Резьба	Поверхность
Фрезеровать	´	´	´	´	´	´	´			´
Сверлить							´
Центровать							´
Зенкеровать							´
Развернуть							´
Расточить							´
Точить										´
Подрезать								´
Отрезать								´
Нарезать									´

Переходы одного метода обработки образуют укрупненную операцию этапа. Для такой операции характерна максимальная концентрация переходов (что равносильно одновременной обработке всех поверхностей сразу). Поэтому она обычно требует разукрупнения (дифференциации), разделения на несколько простых или применения обрабатывающих центров, допускающих параллельную обработку нескольких поверхностей. Основой формирования простых операций является упорядочение обработки поверхностей путем выбора обоснованной последовательности установов. В свою очередь, наличие нескольких технологических операций также ставит задачу определения их последовательности.

Алгоритмы упорядочения переходов и операций основаны на анализе размерных отношений между поверхностями детали и на выявлении признаков технологической совместимости и предшествования.

Попарно совместимыми называются два состояния детали, одно из которых может быть исходным для получения другого. Например, фрезерованию шпоночной канавки или нарезанию резьбы должна предшествовать токарная обработка цилиндрической поверхности вала.

Также необходимо следить, чтобы поверхности, от которых конструктором задано наибольшее количество размеров и которые имеют достаточную опорную площадь, использовались в качестве технологических баз на заключительных этапах технологического процесса.

В результате многовариантного построения каждой операции можно сформировать сетевую модель (граф) возможных вариантов технологического процесса обработки детали (рисунок 20).

 

Рисунок 20 – Сетевая модель вариантов ТП

 

В качестве критерия оптимизации обычно используется себестоимость изготовления детали, желательно с учетом приведенных затрат на проектирование технологического процесса. Общие вопросы оптимизации рассмотрены в курсе математического моделирова-
ния [3].