Алгоритмы проектирования технологических маршрутов

10.1. Исходные данные для проектирования технологических маршрутов

Для обеспечения возможности проектирования технологических маршрутов с помощью ЭВМ необходимы исходные данные, основные из которых приводятся обычно в рабочем чертеже изделия (системы). Кроме того, исходными данными для проектирования на втором уровне детализации служат полученные на первом уровне несколько наиболее рациональных вариантов принципиальных схем ТП. Эти данные вводят в ЭВМ после кодирования информации. Кодирование информации включает коды операций и логических условий. Совокупность логических условий определяет индивидуальный технологический маршрут изготовления изделия.

В качестве технических ограничений используется набор применяемого на заводе оборудования, оснастки, основных материалов и их техническая характеристика. Задача заключается в том, чтобы спроектировать и выбрать о птимальный вариант технологического маршрута, включающего определение состава и последовательности операции, выбор технологических баз оборудования и приспособлений на каждой операции [41, 43].

На формирование операций и их последовательности в различных этапах оказывает влияние большое число факторов, таких как технологические возможности применяемого оборудования и оснастки, количество партий и пластин, характер и особенности изготовляемого изделия. В связи с этим синтез технологического маршрута разделяется на ряд взаимосвязанных задач, дифференцированно учитывающих указанные факторы.

Рассмотрим методику и последовательность таких задач, изложенную в [41, 43], но применительно к нашим условиям.

10.2. Исследование множества переходов этапов технологического маршрута

Исследуется множество переходов каждого -ro этапа технологического маршрута

( 10.1)

где — наименование этапа; — метод обработки изготавливаемого изделия на соответствующем этапе.

Это множество переходов разделяется на непересекающиеся подмножества (укрупненные операции ) в соответствии с технологическими возможностями оборудования и прогрессивными традициями на конкретном предприятии.

( 10.2)

где — алгоритм расчленения по указанным признакам или логическим условиям; — множество вариантов укрупненных операций, полученных после расчленения.

В результате решения этой задачи могут возникнуть несколько вариантов укрупненных операций. Последние характеризуются максимально возможной для конкретного изделия концентрацией переходов. Разделение укрупненных операций на наиболее рациональное количество простых производится позднее.

Следовательно, в результате решения первой задачи состав операций маршрута увязывается с технологическими возможностями имеющегося на предприятии оборудования или более прогрессивного оборудования, которое намечено приобрести в планируемый период.

10.3. Упорядочивание укрупненных операций

Упорядочивание укрупненных операций осуществляется в зависимости от вида прибора.

Здесь учитывается важность, предпочтительность отдельных укрупненных операций при изготовлении данного прибора и устанавливается на этой основе их последовательность.

Каждой укрупненной операции присваивается ранг , а затем производится упорядочивание операций по возрастанию их ранга

( 10.3)

Здесь в скобках заключены группы укрупненных операций одинакового ранга, например, основные , первичные и т. д. Эта процедура позволяет сосредоточить обработку поверхностей одинакового вида, но разных рангов, в одной или нескольких рядом стоящих операциях этапа.

В результате решения задачи 2 вначале следуют группы укрупненных операций обработки основных поверхностей (травления, диффузии), затем первичных, вторичных и т. д. В каждой группе операций одного ранга могут быть укрупненные операции обработки различных поверхностей.

10.4. Дифференциация укрупненных операций

Рассматривается рациональная дифференциация укрупненных операций на простые и определение последовательности их выполнения в составе каждой укрупненной операции.

Разделение укрупненных операций на более простые включает обработку поверхностей одинаковых видов с одинаковыми конструктивными параметрами, дает возможность сократить суммарное время на переналадку оборудования. Осуществляется переход с обработки одной однородной группы поверхностей на другую, так как при этом наладка производится один раз на партию изделий. При этом возрастает суммарное оперативное время k простых операций, равное , однако оно будет меньше оперативного времени укрупненной операции , т. е.

( 10.4)

Среди вариантов, отвечающих этому условию, необходимо выбрать вариант дифференциации с минимальным временем выполнения простых операций

( 10.5)

Величина партии для различных случаев обработки (травление, вжигание и т. п.) вычисляется заранее, а затем используется в алгоритмах дифференциации. В этих же алгоритмах определяются схемы базирования при выполнении группы однородных операций.

Известно, что ТП изготовления элементов РЭА во многих случаях основаны на механической, термической, механотермической и химической обработке [64]. Поэтому при проектировании ТП производства РЭА вопросам автоматизации этих операций придается особое значение. Например, в [43] рассматриваются иерархические системы автоматизированного управления операциями термической обработки (металлизация, пайка, рекристаллизационный или очистительный отжиг). В [41] особое внимание уделяется вопросам формообразования первичных элементов конструкций РЭА, которые основаны на таких операциях обработки поверхности, как литье в металлические формы, холодная и горячая штамповка, высадка, литье и прессование полимерных материалов, прессование и спекание порошкообразных материалов, точение, сверление, фрезерование, шлифование и другие способы обработки. При этом указывается, что какой-либо первичный элемент конструкции РЭА возможно получить не одним, а несколькими способами (например литьем, давлением, механической обработкой). Предпочтение отдается способу, который в условиях конкретного производства обеспечивает более высокую производительность, экономичность, требуемую технологическую точность и создает условия для механизации и автоматизации ТП.

Характерным для технологии формообразования является и то, что изготовление первичных элементов конструкций РЭА может осуществляться с использованием того или иного структурного варианта технологии, которые различаются по своим технико-экономическим параметрам оборудования [69].

С учетом изложенного, рассмотрим алгоритм дифференциации шлифовальных операций [43] при формообразовании первичных элементов РЭА (рис. 10.1).

Блок 1. Определяется условие наличия укрупненных операций при заданной механической обработке.

Блок 2. Укрупненная операция разделяется на два подмножества переходов и обработки наружных и внутренних поверхностей.

Блоки 3 и 4. Для шлифования наружных поверхностей назначается схема базирования изделия.

Блоки 5 и 6. Для термообрабатываемых поверхностей назначается операция "правка центровых гнезд". Если закалка отсутствует, то от блока 5 управление передается блоку 7.

Блоками 7, 8, 9 в зависимости от размера партии множество переходов А разделяется на простые операции, состоящие только из переходов по обработке цилиндрических, конических, сферических и фасонных поверхностей.

От блока 9 управление передается блоку 11, а затем блокам 12 и 13. Посредством этих блоков набор обработки центральных поверхностей разделяется на две группы: и , в каждую из которых входят переходы по обработке поверхностей с одной установки изделия. Это связано с тем, что при вспомогательное время на переустановку и выверку изделия будет превышать время, связанное с выделением в отдельную операцию переходов по шлифованию поверхностей после переустановки изделия (детали).

Блоком 14 производится дальнейшая дифференциация и до простых операций, содержащих обработку только плоских, цилиндрических, конических и других поверхностей. Алгоритм этого блока включает в себя подблоки 7, 8, 9. В результате дифференциации будут получены наиболее рациональные по составу простые операции и определены схемы базирования и установки изделия для каждой из них.

Разделение укрупненных операций высших рангов ( ) производится на основе аналогичных алгоритмов. В любом случае при укрупненная операция делится на более простые по общности характеристик обрабатываемых поверхностей.

увеличить изображение
Рис. 10.1. Алгоритм дифференциации шлифовальных операций: ОП — обрабатываемая поверхность; nдоп — количество операций, допустимое в данной укрупненной операции