Разработка технологического маршрута обработки автоматизированного производства.

Технология  гибких автоматизированных участков в значительной мере отличается от технологии традиционных производственных систем, что в первую очередь связано с «малолюдным» режимом производства, быстрой переналаживаемостью и высокой производительностью при многономенклатурном характере производства комплектов деталей. Создание производственных систем, удовлетворяющих всей совокупности перечисленных требований, стало возможным только после разработки и широкого промышленного внедрения новых технологических средств и отдельных подсистем, в том числе станков с ЧПУ и промышленных роботов, систем автоматического регулирования технологическими и производственными процессами; электронно-вычислительных машин и управляющих вычислительных комплексов, а также систем автоматизации технологической подготовки производства.

 В автоматизированном производстве конструкция детали, технологический процесс ее обработки, конструкция основных узлов станков и расчет рабочих позиций взаимосвязаны между собой и создаются с учетом этой взаимосвязи. При проектировании технологического процесса для автоматизированного участка должны учитываться нижеследующие условия обработки и  при разработке технологических маршрутных процессов групповой обработки деталей должны соблюдаться основные принципы [3,6]:

1. Предполагается, что профиль детали повторяет профиль заготовки, полученной способом поперечной клиновой прокатки и для получения чистовых размеров наружных поверхностей детали, припуск снимается за два прохода, торцы обработаны в размер и зацентрованы.

2.Должны соблюдаться принципы  завершенности, малооперационной технологии, «малолюдной» технологии, «безотладочной» технологии, активно-управляемой технологии,  оптимальности, групповой технологии.

Принцип групповой технологии является определяющим, так как обеспечивает гибкость.

При подборе группы деталей, состоящей из i наименований деталей, для обработки в гибком производстве, в основу положены технические характеристики, применяемого для этого оборудования. Исходя из принципа завершенности и малооперационной технологии выбираются гибкие обрабатывающие многооперационные центры (модули), которые, обеспечивали бы более полную обработку выбранной наиболее сложной «детали-представителя» группы (рис.1), с максимальным количеством операций (переходов) и имели бы возможность обработки других переходов, которые имеются у других деталей группы и отсутствуют у «детали-представителя». За деталь представитель принимаем нашу деталь №1  «вал ВА.14.416».

После этого составляем сводную таблицу (табл. 1) переходов, присутствующих у «детали-представителя» группы и других деталей группы №2(Вар.20);№3(Вар.21);№4(Вар.22).

Остальные данные для других деталей группы, необходимые для расчетов  указанны  в  [4] «Приложение 1»  и техническом задании на проектирование. При этом, условно считается, что деталь взятая из «Приложения 1» имеет те же операции, что и деталь №1,  т.е. «лишние» операции деталей №№ 20 – 22 из «Проложения 5.1» в расчетах не учитываются.

Рис.1 «Деталь-представитель» при групповой технологии обработки.

Таблица 1. Маршрут обработки деталей

               4. Нормирование технологического процесса

Производим расчёт штучно-калькуляционного времени по операциям обработки детали-представителя.

Где:  Тшт – штучное время, мин;

Тпз – подготовительно-заготовительное время, мин.

 где То – основное время обработки, мин;

Тв – вспомогательное время, мин;

 Тоб – время обслуживания, мин;

Тот – время отдыха, мин.(не нормируется).

Тзаг – время загрузки детали , мин;

Твыг – время выгрузки детали, мин.

4.1. Расчет основного время  Т_о

 , где L – длина обрабатываемого участка, мм;                     S – частота вращения шпинделя об/мин;  F – подача, мм/об.

 Если известна рекомендованная скорость резания V_p в м/мин, то частота вращения шпинделя определяется по формуле:

, где D обрабатываемый диаметр вала,  мм.

Производим расчёт поочерёдно по каждому участку детали. Исходим из того, что профиль заготовки повторяет профиль детали и припуск снимается за два прохода: черновой и чистовой.

Переход 10.1. Черновое точение в левом ппинделе поверхностей 010.5 и 010.6  в размер 61и 83мм.

Длина резания равна L=50+54=104мм, плюс 3мм перебеги резца при врезании и выходе, итогоL= 107мм

Режимы резания устанавливаем исходя из рекомендованной скорости резания до 186м/мин. [21] для материала режущей части инструмента (резца) из твердого сплава Т15К6 при глубине резания до 3мм равными F=0,6мм/об, при этом частота вращения шпинделя будет равна:

S=186*1000/3,14*82=722об/мин.

Тогда  для чернового прохода  Т_о = 107/722*0,6=0,26мин.

Переход 10.2.  Чистовое точение поверхностей 010.5 и 010.6 в размер  60 и 82мм.

Для чистового прохода с глубиной резания до 1,4мм. принимаем подачу равную F= 0,14мм/об и скорость резания 300м/мин.[21]

Тогда S=300*1000/3,14*82=1165об/мин

Т_o  = 107/1165*0,14=0,66 мин.

Общее основное время обработки  при точении  в левом шпинделе будет равно:

То =0,26+0,66=0,92мин.

Переход 10.3. Точение в левом шпинделе канавки поверхность 010.7 и 2х фасок 2х45 поверхность 010.8 и 010.9.

L=2,5мм – глубина канавки, длина фаски с учетом перебегов 5мм, плюс 2мм расстояние между образующей вала и резцом. Итого рабочий ход L=14,5мм. Резец канавочный, материал режущей части из твердого сплава Т15К6. Принимаем подачу равную F= 0,14мм/об . ,S=1165об/мин. Тогда Т_о будет равно:

То= 14,5/1165*0,14=0,089мин

Переход 10.4. Фрезерование шлицев на диаметре 82мм поверхность 010.5  , длиной L=54мм.

Для твердосплавных фрез с материалом режущей части из твердого сплава Т15К6 принимаем следующие режимы резания: S=400об/мин, F=0,4мм/об. Тогда Т_о будет равно:

То=54/400*0,4=0,34мин.

Перехват детали в правый шпиндель. Т_в = 0,45мин.

Переход 10.5. Черновое точение диаметров 42 поверхность 010.1 и 60 поверхность 010.2  в разьер 43 и 61мм.

Длина резания равна L=38+93=131мм, плюс 3мм перебеги резца при врезании и выходе, итого L=134мм

Тогда для чернового прохода Т_о = 134/722*0,6=0,31мин.

Переход 10.6. Чистовое точение диаметров 42 поверхность 010.1 и 60 поверхность 010.2.

Т_o = 134/1165*0,14= 0,82мин.

Переход 10.6. Точение в правом шпинделе канавки поверхность 010.12   4х фасок 2х45. поверхности 010.10; 010.11; 010.13; 010.14;

То= 25/1165*0,14=0,15мин

Переход 10.7. Фрезерование паза 10мм. поверхность 010.3 глубиной 5мм.

Длина резания равна L=20мм. Число проходов 5.

То= 100/800*0.4=0,31мин.

Переход 10.8.Нарезание резбы М42х2. поверхность 010.1

Длина резания с учетом перебегов L=40мм. Число проходов два: чистовой и черновой.

То=80/600*2=0,67мин

Переход 10.9. Фрезерование шлицев на диаметре 60мм, поверхность 010.5 длиной L=52мм.

То=52/400*0,4=0,32мин.

Основное время по комплексной операции 010 будет равно:

То=0.26+0.66+0,089+0,34+0,31+0,82+0,15+0,31+0,67+0,32= 3,929мин.

Расчет вспомогательного время Т_в  комплексной операции 010.

Впроцессе обработки были использованы следующие инструменты:

1.Резец токарный левый проходной - 1раз.

2. Резец токарный правый проходной - 1раз.

3.Резец конавочный - 2раза.

4.Фреза чевячная шлицефрезерная -2 раза.

5. Фреза концевая шпоночная - 1раз.

6.Резец резьбонарезной – 1раз.

Таким образом смена инструмента происодила 8 раз.

В технической характеристике обрабатывающего токарного многооперационного центра модели Hаas EC-1600 указано, что время от «стружки до стружки» равно Т_сс =0,2мин. Тогда Тв будет равно:

Т_в =Т_сс*N_cм = 0,2*8 = 1,6мин.

Время обслуживания ГПО равно 6% от То+Тв [7].Тогда:

Т_об = (Т_о + Т_в)*6/100 = (3,929+1,6)*6/100 = 0,33мин.

Т_от -в полностью автоматизированных системах не нормируется.

Определение Т_пз производится по методике [4,8].

Время на замену 8-ми резцовых блоков равно:

Тзи = 4мин х 8 =32мин.

Время пивязки 8 инструменто к системе координат детали:

Тпи=0,3мин х 8 = 2,4мин.

Время прогона программы программы без движения по осям:

Тпо = 5мин.

Время прогона программы программы с движением по осям на холостом ходу равно прилизительно 20-30 % от То+Тв:

Тпхх = (То+Тв)х20/100= (3,929+1,6)*20/100=1,11мин.

Дополнительное время для обработки первой детали в покадровом режиме можно принять равним 2*(То+Тв) [4].

Тдоп= 2х(То+Тв) =2*(3,929+1,6)=11,058мин.

Время загрузки в зону резания и выгрузки из нее роботом детали берем из циклограммы рис.2.

Тзаг = 0,2мин.

Твыг = 0,12мин.

При партии деталей равной 3000:12=250шт. Тпз будет равно:

Тпз= (32+2,4+5+1,11+11,058)/250 =0,21мин

Тогда Тшк будет равно:

Тшк = 0,21+3,929+1,6+0,33+0,2+0,12 = 6,389мин

Таким образом определяется Тшк для последующих операций

Таблица 2. Нормирование технологического процесса для детали-представителя

Таблица 3. Сводные параметры группы деталей