Выбор рационального технологического процесса в условиях многономенклатурного производства на основе конструктивных связей

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.791.03-52

А.П. Белов, П.Ю. Бочкарёв ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В УСЛОВИЯХ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ КОНСТРУКТИВНЫХ СВЯЗЕЙ

Показан метод выбора перспективного технологического процесса.

Размерные связи, размерный анализ, теория графов, конструктивные элементы A.P. Belov, P.Yu. Bochkaryov

CHOICE OF RATIONAL TECHNOLOGICAL PROCESS IN THE CONDITIONS OF MULTINOMENCLATURE MANUFACTURE ON THE BASIS OF CONSTRUCTIVE COMMUNICATIONS

The method of a choice of perspective technological process is shown.

Dimensional communications, the dimensional analysis, the theory of counts, constructive elements

В настоящее время основную часть машиностроительных предприятий составляют организации с серийным и мелкосерийным производством. Быстрый рост развития технического оснащения (продукции) способствует быстрому налаживанию и освоению выпуска нового вида продукции. В результате происходит увеличение временных и материальных затрат на технологическую подготовку производства (ТПП). В связи с этим снижается качество принятых проектных решений при разработке ТП. Поэтому при разработке ТП должно учитываться многовариантность принятого оптимального и правильного технологического решения. Именно при механической обработки деталей и задаётся качество всего изделия целиком.

Одним из методов обеспечения заданных конструктором параметров качества деталей является применение размерного анализа спроектированного ТП, на основе результатов которого даётся заключение о качестве разработанного ТП. Применение данного метода выполняется на заключительной стадии разработки, когда ТП полностью спроектирован. Это во многом сужает потенциальные возможности использования размерного анализа в технологической подготовки ограничивая только контрольными задачами выполнения заданных требований при реализации ТП, и не позволяет вести анализ на отдельных проектных процедурах и разработке ТП. Особое значение это имеет при многовариантном подходе к составлению технологии с учётом реальной сложившейся производственной ситуацией.

Другим направлением развития использования размерного анализа является возможность полного использования информации по конструктивными характеристикам детали и эксплуатационным условиям её работы заложенных конструктором в процессе проектирования (наряду с чертежом детали) на этапе технологической подготовки производства (ТПП). В этом случае появляется возможность принимать отдельные технологические решения на основе более достоверных и полных данных о возможности метода обработки отдельных поверхностей детали.

Рассмотрим деталь «Вал», участвующую в работе сборочного узла редуктора. В сборочном узле «Вал» ориентируется с помощью торцов и цилиндрических поверхностей.

граф.

Рис. 1. Исходные данные

Используя конструкторские размеры, припуски и поверхности, формируется конструкторский

Рис. 2. Размерный анализ

Дополняя конструкторский граф размерными характеристиками сборочного узла (пунктирная линия) можно увидеть, что именно 2 и 4 поверхность являются основными в работе детали. Выполнение именно этих поверхностей большей частью влияет на работоспособность и качество изделия.

Технология изготовления вала состоит из множества операций, но рассмотрим получение 2 и 4 поверхностей. Эти поверхности формируются за две операции на токарно-винторезном станке. Рассмотрим 2-ва варианта получения этих поверхностей.

Т4гнологич<кки[> Ср^ф ?й-:нФ-ЛВДич#£ниО

„ 13

& ^ У Г \л /Т4

(2) © ©

Рис. 3. Технологический анализ

Основываясь на ТП, строится технологическая размерная схема для каждого из вариантов. На ней представлены припуски (г), конструкторские (К) и технологические (Т) размеры. Каждая получаемая поверхность представлена в виде пронумерованных точек.

Используя технологические размеры и точки (поверхности) строится технологический граф. Проанализировав граф можно сделать выводы о том, что 5 поверхность является базой для образования

0, 4 и 3 поверхности, а 3-я поверхность базой для 1 и 2 поверхностей. Тем самым соблюдается принцип постоянства баз. Объединяя конструкторский и технологический граф образуются сомещёные графы. Анализируя 1-й вариант выявляется то, что при получении 4, 3 и 2 поверхностей конструкторские размеры соответствуют технологическим размерам. Во 2-м варианте только при получении 4 и 3 поверхностей. Это говорит о том что выполняется принцип единства баз. При совмещении графов образуются циклы, из которых состовляются математические уравнения.

I Ьарионт са&меиленнага нрасро ][ вариант со&мещеннаеа графа

К2 ^{у) к?? (Т2> к/) 1* 1

Рис. 4. Совмещённые графы

Используя математический образ (модель), деталь представляется графически в виде некоторой геометрической фигуры. Для технологических размерных расчетов используется так называемый граф-дерево [1], так как рёбра образуют замкнутые цепи, что позволяет расписать ТП математическим уравнением.

\ Вариант системы уравнении математической модели Д Вариант системы урабнении математической модели

Принцип Т1 = К4\ постоянства Принцип Т1=К4\ постоянства Т9— > ч- \ баз

Т9=к^\ баз

Т4=К2''' Т4— К4+ КЗ— К2=0

г1 + К1-ТЗ=0 *1 4- К1 — Т3=0

К1 — КЗ—15=0 0 II 1 2 I

Т2—Т5-К1=0 г2+ТЗ- 3=0

г2+ТЗ- 3=0 Т4— Т1 + Т2+ К2= 0

Рис. 5. Математические модели

Математическая модель состоит из 5 линейных уравнений. Количество уравнений соответствует количеству неизвестных (операционных размеров). Чем меньше количество составляющих в уравнении, тем точнее выполняемый размер. Идеальный случай, когда конструкторский размер совпадает с технологическим размером. В 1-м варианте операционный размер Т4=К2, а во 2-м варианте на этот размер влияет точность ещё 3 составляющих. Происходит отсев вариантов ТП по критерию лишних уравнений в системе. На основе решения формируется система конструкторско-технологических графов. Выбор оптимального технологического процесса основывается на критериях точности и эффективности.

Задача системы заключается в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от заготовки, поставляемой на машиностроительный завод, к готовой детали. Технологические операции можно выполнять различными способами, отличающимися вариантами базирования заготовки в приспособлении.

По результатам использования разработанной системы можно сделать вывод: повышается качество изготовляемых изделий, увеличивается функционирование САПР, исключаются ошибки при проектировании, появляется возможность многократной проверки ТП и корректировка на этапе технологической подготовки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Колёсов И.М. основы технологии машиностроения: учеб. для машиностроит. спец. вузов / И.М. Колёсов. 3-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2001. 591 с.

Белов Александр Павлович -

аспирант кафедры «Проектирование технических и технологических комплексов» Саратовского государственного технического университета

Aleksandr P. Belov -

The post-graduate student

of chair «Designing of technical

and technological complexes»

of the Saratov State Technical University

Бочкарёв Пётр Юрьевич -

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Проектирование технических и технологических комплексов»

Саратовского государственного технического университета

Статья поступила в редакцию 13.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011

Petr Yu. Bochkaryov -

Dr.Sci.Tech., the professor managing chair «Designing of technical and technological complexes» of Saratov State Technical University