Модуль 3. Технологические процессы и проектирование

Гибких автоматизированных производств

Разработка технологических процессов для условий ГАП

Рабочая программа. Производственный и технологический процессы в условиях ГАП. Анализ номенклатуры выпускаемой продукции. Элементы технологического процесса в условиях ГАП. Технологичность изделия в условиях ГАП. Технологическая подготовка гибкого производства. Оптимизация технологии. Особенности выполнения технологических операций на ГПМ различного назначения. Особенности выполнения деталей типа тел вращения, фланцев, крышек, корпусных, деталей с элементами зубчатого зацепления в условиях ГПС.

Выбор деталей для обработки на ГПС является чрезвычайно ответственным этапом технологического про­ектирования ГПС. Случайно подобранная, непродуман­ная номенклатура может привести к неэффективности любых, даже самых совершенных в техническом отноше­нии проектных решений.

Ниже перечислены основные критерии выбора деталей для обработки в ГПС.

1. Конструктивно-технологическое подобие. Необхо­димо подбирать детали, имеющие сходство по габаритным размерам, конфигурации, характеру конструктивных эле­ментов, числу и взаимному расположению обрабатывае­мых поверхностей и особенно по составу операций и марш­руту технологических процессов. Чем выше степень по­добия, тем больше возможностей для сокращения номен­клатуры оснастки и инструмента, применения методов групповой обработки.

2. Подобие марок материалов. Одновременная обработ­ка на ГПС деталей из разнородных материалов создаст проблемы, связанные с разделением стружки, ведет к ус­ложнению организации работы ГПС и росту номенклатуры инструментов. Если в процессе обработки возможно обра­зование сливной стружки, методы ее дробления должны быть точно определены до начала разработки проекта

ГПС, в противном случае обработку таких деталей пере­водить на ГПС не рекомендуется.

3. Станкоемкость и число установов. На основе опытов эксплуатации первых ГПС можно рекомендовать, чтобы в состав автоматизированной линии или участка входило не менее четырех и не более 12 станков. Точно установлен­ных ограничений по числу переустановок нет, однако в первую очередь необходимо выбирать детали, которые могут быть полностью обработаны не более чем за два-три установа. Минимальная станкоемкость одной опера­ции (по всей номенклатуре деталей) зависит от числа станков в системе, пропускной способности транспортной системы и вспомогательных технологических позиций. Максимальная станкоемкость операции определяется на­дежностью оборудования ГПС, наличием и степенью со­вершенства систем адаптации. В первом, приближении станкоемкость одной операции должна быть не менее 10—15 мин (для ГПС на базе токарных станков с такто­выми столами 0, 5—2, 0 мин) и не более 2- -3 ч.

4. Состав оборудования ГПС. Номенклатура переводи­мых для обработки в ГПС деталей должна по возможности обеспечивать использование однотипного оборудования. Если необходимо применение специализированных стан­ков разных моделей, в состав ГПС должно входить не менее двух единиц каждой из них. Особое внимание должно быть уделено вопросам совместимости разнотипного обо­рудования как между собой, так и с основными агрегатами и системами ГПС (одинаковые присоединительные раз­меры спутников, кассет, хвостовиков вспомогательного инструмента, одинаковые устройства ЧПУ и др.).

5. Степень замкнутости маршрута обработки. В пер­вую очередь на обработку в ГПС необходимо переводить детали, которые могут быть полностью обработаны в ней без прерывания маршрута для выполнения вне системы каких-либо специфических операций. Такие операции усложняют организацию производственного процесса в ГПС и увеличивают длительность производственного цикла. На основании опыта создания первых ГПС уста­новлено, что отношение трудоемкости операций, выпол­няемых в ГПС, к общей трудоемкости обработки деталей должно быть не менее 0, 8—0, 9.

6. Стабильность технологических процессов. На обра­ботку в ГПС можно переводить детали только со стабиль­ной, отработанной технологией. Процесс обработки в ГПС

Заготовки для ГАП. Заготовки деталей, обрабатываемые на авто. матизировадных линиях и участках, должны отвечать следующим основным требованиям:

· минимальный припуск, достаточный для обеспечения заданной точности и шероховатости обрабатываемой по­верхности;

· распределение припуска должно быть равномерным по поверхности заготовки и стабильным для всей партии деталей;

· постоянство физико-механических свойств по всей поверхности;

· постоянство уровня остаточных напряжений, не вызы­вающего деформирования детали при обработке;

· база должна иметь относительно высокую точность формы и расположения поверхностей и обеспечивать надежное крепление детали при обработке;

· характер отвода стружки от режущих кромок инстру­ментов должен быть свободным, исключающим заклини­вание и поломку инструментов, особенно при обработке отверстий малого диаметра;

· разброс припуска не должен превосходить допустимого значения, обеспечивающего эффективный зажим заготовки в заранее настроенную оснастку;

· заусенцы на обоих торцах заготовок должны быть сняты и -кромки притуплены;

· отклонение от не перпендикулярности торцов заготовки к образующей не более 0, 5 мм для заготовок диаметрам до " 100 мм и не более 1, 0 мм для заготовок диаметром свыше 100 мм.

Опыт показывает, что заготовки, изготовленные одним и тем же способом, имеют значительные колебания при­пусков. Это требует обычно дополнительных усилий при выполнении первоначальных операций обработки дета­лей: программа обработки должны быть индивидуальной дяя каждой детали, требуется организация входного контроля и др.

Учитывая, что создание автоматизированных произ­водств ведется, как правило, в условиях действующих производств с установившимися требованиями к заготов­кам, необходимо предусматривать создание вспомогатель­ных участков из универсальных или специальных станков для обдирочных операций, обеспечивающих идентичность распределения припусков в заготовках. При этом надо учитывать, что чем выше точность заготовки, тем вероят­нее возможность включения операций подготовки поверх­ности в производственные процессы ГПС.

Разработка маршрута технологического процесса. В начале технологического процесса на универсальном оборудовании выполняются операции подготовки баз. Затем – операции механообработки, а в конце - операции контроля на координатно-измерительных машинах или других средствах контроля качества обработанной детали. Особенностью формирования технологического процесса является также наличие операций, характерных только для ГПС. Так, после чистовых токарных, всех фрезерных операций, а также после финишных операций выполняются операции мойки деталей в моечно-сушильных агрегатах. Установка и снятие деталей с приспособления-спутника осуществляются на слесарных операциях, которые выполняются на участках подготовки приспособлений-спутников.

Принципиальное значение имеет один из основополагающих принципов ГПС - максимальная концентрация операций, а также минимизация технологических баз и баз транспортирования и манипулирования заготовками и деталями. В станках типа «обрабатывающий центр» (ОЦ) реализован принцип концентрации операций, что является предпосылкой повышения уровня всех показателей эффективности производства.

Если деталь может быть полностью обработана за одну установку, то значительно упрощаются маршрут обработки и система управления потоком деталей. Если при этом все ГПМ технологической системы снабжены одинаковыми комплектами инструментов, то значительно повышается гибкость системы. В таких условиях ГПМ могут работать в режиме взаимозаменяемости, любая заготовка может быть обработана на первом освободившемся станке.

Если деталь не может быть изготовлена за одну установку от одной технологической базы, то в процессе обработки ее приходится переустанавливать манипулятором или на спутнике. Для этого приспособление-спутник с деталью несколько раз поступает в слесарное отделение для ее переустановки. После переустановки деталь вновь поступает на ГПМ до полной ее обработки.

Принципиальное значение имеет один из основополагающих принципов ГПС - максимальная концентрация операций, а также минимизация технологических баз и баз транспортирования и манипулирования заготовками и деталями. Последнее требование обусловлено необходимостью автоматизации смены заготовок на станках, и тем самым, обеспечения принципа гибкости (быстрой переналадки) производственной системы. В станках типа «обрабатывающий центр» (ОЦ) реализован принцип концентрации операций, что является предпосылкой повышения уровня всех показателей эффективности производства.

Разработка технологической операции. В связи с изменением принципов базирования, применением приспособлений-спутников, осуществляющих передачу деталей с одного рабочего места на другое, несколько теряют свое значение понятия «установ» и «позиция». Вместе с тем, особенно важное значение приобретает понятие перехода, которое уточняется в связи с расширением функциональных возможностей гибких систем.

Различают элементарные, инструментальные, позиционные и вспомогательные переходы. Вспомогательный переход заключается в перемещении инструмента без снятия стружки. Следует записывать вспомогательные переходы, на которых осуществляется поворот детали, приспособления или инструмента вокруг координатных осей. Первые переходы всегда являются вспомогательными. В них задаются действия по установке детали, вводу и контролю ее положения и вводу коррекции в систему ЧПУ. Элементарный переход характеризуется непрерывной обработкой одной элементарной поверхности одним инструментом по заданной программе. Инструментальный переход представляет собой законченный процесс обработки одной или нескольких поверхностей при непрерывном движении инструмента по программе. Позиционный переход — это совокупность инструментальных и вспомогательных переходов, выполняемых при неизменных позиции и оснастке по неизменной программе.

Особенностью формирования операции является также наличие координатно-измерительных переходов. Они устанавливаются перед началом обработки для определения положения детали в пространстве и в конце операции – для определения истинных размеров детали. Измерение в конце операции устанавливается в том случае, если не требуется контроль деталей на КИМ.