ГоловнаЗворотній зв'язок
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->5.9.5 Принципи встановлення послідовності технологічних операцій

Технологія машинобудування

5.9.5 Принципи встановлення послідовності технологічних операцій

 

Послідовність операцій, сформованих у різних етапах МТП, встановлюють на підставі розглянутих раніше принципів поетапності.

Послідовність операцій, сформованих у межах одного етапу, визначають або на підставі послідовності обробки поверхонь різних рангів [16] (у першу чергу першого рангу, потім другого і так далі), або з використанням певних технологічних традицій – токарні операції, фрезерні, свердлильні тощо.

Крім цих рекомендацій, при визначенні  послідовності операцій враховують також такі вимоги:

- у першу чергу треба обробляти поверхні деталі, що будуть чистовими базами для наступної обробки;

- потім неохідно обробляти поверхні, з яких знімається найбільш товстий шар металу, тому що при цьому легше виявити внутрішні дефекти вихідних заготовок (раковини, тріщини та ін.);

- поверхні, що мають найбільшу точність та мінімальну шорсткість, необхідно обробляти останніми. Цим виключається або зменшується можливість їх ушкодження.

 

5.9.6 Визначення структури технологічної операції

 

      Після формування складу технологічних операцій з урахуванням принципів концентрації або диференціації необхідно виконати оптимізацію їх структур.

      Метою оптимізації є максимальне підвищення продуктивності праці за рахунок зменшення часу виконання технологічної операції.

      Ця мета досягається за рахунок одночасної обробки декількох заготовок, одночасного використання декількох різальних інструментів, використання комбінованих інструментів тощо.

      Питанням оптимізації структури операції займалися багато дослідників [1,2,5,16,22,25,26], які створили досить повну класифікацію технологічних операцій за такими ознаками:

 

- А - за кількістю одночасно оброблюваних заготовок:

      - одномісні;

      - багатомісні;

 

-Б – за кількістю одночасно працюючих інструментів:

      - одноінструментні;

      - багатоінструментні;

 

В – за порядком роботи інструментів або розміщенням заготовок у багатомісних операціях стосовно різального інструмента:

      - послідовної дії;

      - паралельної дії;

      - послідовно-паралельної дії.

      Перелічені ознаки є взаємодоповнюючими, наприклад, одномісна, багатоінструментна, послідовної дії.

      Якою б не була структура операції, показником її ефективності є мінімізація штучного часу шт.:

Шт. = tоп + tдод → min,

      де tоп – оперативний час;

      tдод – додатковий час на операцію (час на технічне та організаційне обслуговування tобсл, а також на додатковий відпочинок tвід):

      tдод = tобсл + tвід.

Додатковий час tдод визначається у незначних відсотках від оперативного часу (tдод = (7-10)%*tоп) і тому майже не впливає на оптимальність структури операції.

      Тому оптимізація структури операції полягає в основному у зменшенні оперативного часу.

      У свою чергу, оперативний час складається з основного (tо) часу (часу, безпосередньо витраченого на зміну властивостей предмета праці) та допоміжного часу (tдоп), витраченого на встановлення та знімання заготовки (tус), керування верстатом (tкер), здійснення ним в автоматичному режимі зміни інструментів та позицій заготовки, виконання вимірювання розмірів тощо:

tоп = tо + tдоп.

Основний час (tо) можна зменшити за рахунок використання комбінованих інструментів, одночасної обробки декількох поверхонь або і заготовок.

Вплив допоміжного часу (tдоп) можна зменшити за рахунок перекриття його основним часом.

Під час аналізу структур технологічних операцій допоміжний час доцільно розчленити на такі складові [1], (дивись таблицю 5.9).

      З урахуванням розглянутого можна виділити такі основні схеми технологічних операцій [1].

      Одномісні одноінструментні (рисунок 5.8а) та багатоінструментні схеми послідовної обробки (рисунок 5.8б).

При використанні таких схем основний час (tо) включає у себе основні часи (i) виконання всіх технологічних переходів:

                                        .

Допоміжний час (tдоп) за одноінструментною послідовною схемою (рисунок 5.8а) складається з таких елементів:

            tдоп = tус + tкер ,

а за багатоінструментною послідовною схемою (рисунок 5.8б)

            tдоп = tус + tкер + tзм.

      Іноді у цій формулі замість tзм має місце tінд.

       

                  а)                                      б)

Рисунок 5.8 – Схеми одномісної обробки

 

Таблиця 5.9 – Складові допоміжного часу

Складова

допоміжного часу

Елементи технологічної операції, які виконують за рахунок складової

tус

Час на встановлення та зняття штучних заготовок; пристроїв супутників; час розтискання цанг, подавання прутків до упору і затискання цанг

tкер

Час на керування верстатом (вмикання та вимикання); перемикання швидкостей та подач

tінд

Час на переміщення елементів верстата, (наприклад, стола у нову позицію) та їх фіксацію; повертання у вихідну позицію; обертання столів і барабанів із заготовками тощо

tзм

Час на зміну інструментів при послідовній концентрації вручну; обертання різцевих та револьверних головок; зміна інструмента маніпулятором на багатоцільових верстатах

tвим

Час на контрольні вимірювання

 

Основний час виконання операції за одномісною паралельною обробкою (дивись рисунок 5.9) дорівнює основному часу виконання лімітуючого (найбільш тривалого) переходу:

tо = tо мах , а допоміжний час tдоп = tус + tкер.

                     

 

Рисунок 5.9 – Одномісна паралельна обробка

 

Одномісні паралельно-послідовні схеми обробки мають місце при обробці однієї заготовки декількома інструментами із зміною позицій (дивись рисунок 5.10).

               

 

Рисунок 5.10 – Паралельно-послідовні схеми обробки

 

      При обробці на токарно-револьверному верстаті (рисунок 5.10а) з розміщенням інструментів у шестипозиційній револьверній головці у позиціях 3 та 4 має місце паралельна обробка зовнішніх та внутрішніх поверхонь.

      На рисунку 5.10б наведена схема свердлення трьох груп отворів послідовно багатошпиндельною свердлильною головкою (по три отвори паралельно).

      Основний час для таких операцій дорівнює сумі основних часів виконання переходів, що не перекриваються при виконанні (i):

                             ,

а допоміжний час буде дорівнювати: tдоп = tус + tкер + tзм (при обертанні різцевої головки) або tдоп = tус + tкер + tінд (при зміні положення багатошпиндельної головки).

      При використанні схеми багатомісної послідовної обробки одним (рисунок 5.11а) або декількома інструментами (рисунок 5.11б) основний час обробки однієї заготовки визначають за формулою

     

                                                          ,

 

де i – основний час обробки всіх заготовок i-м інструментом;

n – кількість заготовок, що обробляють одночасно.

      Допоміжний час складає tдоп = tус + tкер  та  tзм (при використанні декількох інструментів).

 

 

 

 

 

 

 

           

 

Рисунок 5.11 – Схеми багатомісної послідовної обробки

 

      Багатомісні паралельні схеми обробки (дивись рисунок 5.12) дозволяють суміщувати у часі виконання окремі переходи.

      Тоді основний час обробки однієї заготовки визначають з урахуванням основного часу tоmах лімітуючого (найбільш тривалого) переходу:

 

                                              ,

 

а допоміжний час -

 

де n – кількість заготовок, що обробляють одночасно.

      Найбільш продуктивними з точки зору суміщення елементів оперативного часу є багатомісні схеми з безперервним (а) та періодичним (б) встановленням заготовок (дивись рисунок 5.13).

      Такі схеми реалізують переважно на верстатах, що мають стіл, який обертається. Встановлення та знімання заготовок здійснюють у зоні завантаження.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.12 – Схеми багатомісної паралельної обробки

 

      При цьому якщо встановлення заготовок виконують без зупинення обертання стола, то допоміжний час повністю перекривається часом обробки tд = 0.

Основний час визначають шляхом ділення часу одного оберту стола на кількість розміщених на ньому заготовок.

      При встановленні заготовок після їх обробки із зупинкою стола допоміжний час дорівнює tдоп = tус + tкер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.13 – Багатомісні паралельно-послідовні схеми обробки

Для оптимізації структур операції, особливо таких, що виконують на верстатах із ЧПК, можна використовувати більш наочну методику розрахунку допоміжного часу (tдоп = tус + tкер + tзм), побудовану на графічному моделюванні різних варіантів структур [25]. Приклад реалізації такої методики наведений на рисунку 5.14.

                                                                      Умовні позначення:

                                                                                    - операція;                                

                                                                                    - установ;

 

                                                                                    - позиція;

                                                                            - чорнова обробка;

                             а)                                                

                                                                                  чистова обробка;

                                   а)                                    

                                                                                 зміна інструмента;

 

                                                                             - зміна позиції

 

 

 

 

                                              б)

 

 

 

                      

 

 

                                        в)

 

                       г)

 

 

                            

г)

Рисунок 5.14 - Схеми реалізації розточувальної операції

      На рисунку 5.14 наведені три схеми побудови розточувальної операції обробки корпусу. Корпус, заготовка якого наведена на рисунку 5.14 а, має дві групи отворів.

      Обробка цих отворів може проводитися за такими схемами.

Перша схема (рисунок 5.14 а) передбачає використання двох довгих консольних оправок (чорнову та чистову), які дозволяють без зміни положення заготовки обробити послідовно певну пару отворів (1-шу та 2-гу або 3-тю та 4-ту). Ця схема забезпечує високу точність щодо співвісності отворів, але не завжди може забезпечити достатню жорсткість оправок, що призведе до появи вібрацій.

Друга схема (рисунок 5.14б) передбачає використання більш жорстких коротких оправок. Але при цьому збільшується tзм за рахунок більшої кількості позиціювань заготовки та інструментів, що, у свою чергу, знижує точність обробки.

Третя схема (рисунок 5.14в) передбачає одночасну обробку двох отворів за допомогою оправки з двома різцями.

При цьому має місце чотири зміни різального інструменту та два позиціювання.

Наведені приклади наочно демонструють багатоваріантність технологічного проектування та необхідність техніко-економічного обґрунтування кожного з них. Технічне обґрунтування забезпечує точність обробки, а економічне – мінімальну собівартість.

Формування структур технологічних операцій з точки зору їх оптимізації потребує знання моделей верстатів, різального інструменту, а іноді і режимів обробки.

Моделі верстатів, різальний та допоміжний інструменти, пристрої визначають при формуванні структури операції за загальновідомими принципами [1,3,23,24].

Модель верстата визначають з урахуванням таких даних, як склад технологічних переходів в операції, тип виробництва, габарити заготовки, потужність тощо. Паспортні дані верстата містять відомості щодо часу зміни інструменту, швидкості допоміжних рухів, точності позиціювання тощо.

Для різального інструменту це, у першу чергу, тип поверхні, що обробляють, тип виробництва, матеріал заготовки та його стан, етап обробки. На підставі цих даних визначають матеріал різальної частини та її геометричні параметри, а також за необхідності - табличні режими різання.

 

51