Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ ранее выполненных работ в области использования станков с ЧПУ в зависимости от программы выпуска изделий и сложности их конструкции 8
1.1. Общие сведения о целесообразности использования станков с ЧПУ в зависимости от программы выпуска деталей 8
1.2. Учет технологичности конструкции деталей при обработке на станках с ЧПУ 15
1.3. Основные направления повышения эффективности при обработке на станках с ЧПУ 23
1.4. Основные направления технико-экономического анализа эффективности станков с ЧПУ 28
1.5. Преимущества и недостатки использования станков с ЧПУ 39
1.6. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования 42
Глава 2. Теоретическое обоснование целесообразности применения станков с ЧПУ в единичном и мелкосерийном производстве в зависимости от показателей технологичности деталей ГТД 44
2.1. Анализ возможности применения станков с ЧПУ с позиции конструктивного оформления обрабатываемых изделий 44
2.2. Особенности технологического процесса обработки на станках с ЧПУ 78
2.3. Анализ целесообразности использования станков с ЧПУ с учетом типовых (групповых) технологических процессов 85
2.4. Анализ возможности применения переналаживаемых гибких производственных систем из станков с ЧПУ 88
2.5. Выводы по главе 2 98
Глава 3. Эффективность применения станков с ЧПУ в единичном и мелкосерийном производстве деталей ГТД 100
3.1. Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей 100
3.2. Разработка обобщенного критерия технологичности обрабатываемых деталей 107
3.3. Определение трудоемкости, производительности и себестоимости обработки в условиях единичного и мелкосерийного производства 122
3.4. Методика выбора оборудования 136
3.5. Выводы по главе 3 139
Глава 4. Практическое использование результатов исследования 141
4.1. Примеры применения методики выбора оборудования для конкретных деталей 141
4.2. Выводы по главе 4 211
Общие выводы по работе 212
Список использованных источников 214
Приложение А 226
Приложение Б 245
- Общие сведения о целесообразности использования станков с ЧПУ в зависимости от программы выпуска деталей
- Анализ возможности применения станков с ЧПУ с позиции конструктивного оформления обрабатываемых изделий
- Разработка обобщенного критерия технологичности обрабатываемых деталей
- Примеры применения методики выбора оборудования для конкретных деталей
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях современной рыночной экономики многие предприятия отечественной авиационной промышленности вынуждены переходить от массового производства к мелкосерийному (единичному), чтобы обеспечить выполнение разнообразных требований заказчика. В связи с широким применением CAD/САМ технологий основным видом оборудования для обработки деталей газотурбинных двигателей (ГТД) являются станки с числовым программным управлением (ЧПУ), поэтому необходима смена универсального оборудования, традиционно применяемого в единичном производстве, на станки с ЧПУ. Современное производство ГТД характеризуется широкой многономенклатурностью (частой сменяемостью выпускаемых изделий). При этом конструкции деталей постоянно усложняются, повышаются требования к их точности и качеству обработки, что приводит к увеличению трудоемкости и себестоимости. Станки с ЧПУ обладают свойствами, позволяющими добиться существенного повышения эффективности производства и экономии трудовых ресурсов, а также возможно их рентабельное применения не только в среднесерийном производстве, но и в мелкосерийном и единичном.
Недостаток существующих теоретических разработок по данному вопросу создает трудности в решении практических задач по назначению оптимального вида оборудования. Все это обуславливает актуальность исследования проблемы организации единичного и мелкосерийного производства в условиях применения станков с ЧПУ. Для этого автором выполнены исследования по изучению выбора рационального вида оборудования, основанные на алгоритме отработки на технологичность, обобщенном критерии технологичности и сравнении производительности и себестоимости обработки нескольких видов оборудования.
Цель работы: определение области эффективного применения станков с ЧПУ в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также рационального использования этого оборудования на основе учета конструктивной сложности и технологичности конструкции деталей ГТД.
Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:
Проанализировать номенклатуру обрабатываемых деталей и разработать обобщенные критерии технологичности деталей применительно к их номенклатуре.
Выполнить анализ использования станков с ЧПУ с учетом требований к качеству обработки деталей на основе анализа типовых технологических процессов обработки, их трудоемкости и производительности.
Разработать алгоритм определения целесообразности использования станков с ЧПУ на основе конструктивной сложности и показателей технологичности обрабатываемых деталей.
4. Разработать рекомендации по практическому использованию результатов исследования.
Научная новизна работы заключается в
разработке обобщенного критерия оценки технологичности конструкции детали, учитывающего её конструктивную сложность, требования по точности и качеству обработки и свойства обрабатываемого материала детали;
разработке алгоритма выбора рационального вида оборудования на основании конструктивных, технологических и экономических показателей, характеризующих процесс её изготовления.
Практическая значимость работы
Разработанная методика выбора рационального вида оборудования позволяет технологу на стадии разработки технологического процесса обработки произвести обоснованный выбор применяемого обрабатывающего оборудования с учетом производительности оборудования и конструктивных особенностей обрабатываемой заготовки.
Положения, составляющие основу работы и выносимые на защиту
Обобщенный критерий оценки технологичности, учитывающий конструктивную сложность детали применительно к обработке на станках с ЧПУ, требования к точности и качеству обработки её поверхностного слоя с учетом свойств обрабатываемого материала детали.
Алгоритм отработки детали на технологичность с учетом обработки её заготовки.
3. Методика выбора рационального вида оборудования при обработке.
Апробация работы. Основные положения настоящей работы доложены
и обсуждены на международной молодежной научной конференций «XXXV Гагаринские чтения», Москва, 2009; на международной молодежной научной конференций «XXXVI Гагаринские чтения», Москва, 2010; на 64-й региональной научно-технической конференций студентов, магистров и аспирантов высших учебных заведений с международным участием, Ярославль, 2011; на ежегодных научных докладах на кафедре «Технологии авиационных двигателей и общего машиностроения» Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ в различных журналах и сборниках научных трудов, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 225 страницах машинописного текста (без приложений), содержит 24 таблицы, 52 рисунка. Библиографический список содержит 114 наименований и приложений на 45 страницах.
Общие сведения о целесообразности использования станков с ЧПУ в зависимости от программы выпуска деталей
Создание новой авиационной техники, тем более такой наукоемкой, как современные авиационные двигатели, невозможно без современных технологий. Конечно, можно некоторые детали изготавливать на универсальных токарных и фрезерных станках. Но в этом случае очень сложно достигнуть высокого уровня качества и низкой себестоимости. Условия рыночной экономики и острая конкуренция на рынке машиностроительной продукции, обуславливают переход от серийного производства к единичному, что требует комплексного и системного подхода к решению технологических и организационных вопросов, при проектировании технологических процессов.
Одним из основных видов оборудования автоматизированного производства были и остаются станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ - последнее поколение металлообрабатывающего оборудования. Они обеспечивают эффективные режимы обработки, высокую точность позиционирования, надежность и обладают высокотехнологичными решениями в конструкции и компоновке. Станки оснащаются высокоскоростными шпинделями, позволяющими удалять большие припуски (частота вращения достигает 20000 об/мин), жесткими направляющими из износоустойчивых материалов, обеспечивающими низкий коэффициент трения, обработка ведется с большими подачами. Средства технологического оснащения токарных обрабатывающих центров обеспечивают возможность установки в позиции револьверной головки вращающегося инструмента со скоростью вращения до 3500 об/мин, что позволяет обеспечить не только точение, но и выполнять сверление, фрезерование, обработку резьбовых поверхностей и спиральных канавок, шпоночных пазов, отверстий во фланцах и т.д. [17]. Более того, с подъемом производства, выходом предприятий на международный рынок и широким использованием CAD/CAM/CAE-технологий значимость этого вида оборудования возрастает. Станки с ЧПУ обладают свойствами, позволяющими добиться существенного повышения эффективности производства и экономии трудовых ресурсов. Токарные станки с ЧПУ составляют самую значительную группу по номенклатуре в общем парке станков с ЧПУ. Применение этого оборудования в различных областях промышленности постоянно растет, так как, такие системы могут выполнять широкий ряд технологических операций [18-20]. При изготовлении деталей со сложными пространственными профилями в единичном и мелкосерийном производстве использование станков с ЧПУ является почти единственным технически оправданным решением. Однако практика показывает, что не все резервы повышения эффективности производства в данных условиях применения станков с ЧПУ исчерпаны.
Четкой методики определения границ эффективного использования автоматизированного оборудования в настоящее время нет. Поэтому предлагается рассмотреть общий подход к решению этой задачи на основе опыта и анализа производства. На рис. 1.1 представлен график зависимости стоимости изготовления деталей от их количества [15].
Применение различных групп станков и обрабатывающих систем определяется технологической структурой номенклатуры деталей, изготовляемых в механических цехах завода [21]. На рис. 1.2 приведена диаграмма, на которой нанесены области применения различных групп деталей и систем оборудования, и показана зависимость стоимости деталей от их размеров [16].
В традиционном производстве технолог располагает универсальным оборудованием с ручным управлением и небольшим количеством станков с ЧПУ в диапазоне от единичного до крупносерийного производства. В перспективе автоматизация может охватить весь диапазон серийности за счет полного обновления парка станков с ЧПУ. По ГОСТ 3.1121-84 тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций и рассчитывается по формуле [22].
Коэффициент закрепления операции в соответствии с ГОСТ 3.1121-84 для каждого типа производства представлен в табл. 1.1 [22].
Первое направление характеризуется применением обычных станков с ЧПУ, приспособленных для выполнения определенных операций (токарных, фрезерных, сверлильных и т.д.). Станки этого типа обычно включаются в гамму универсального оборудования, обеспечивающего высокую унификацию изготовляемых станков с базовыми моделями. Такое решение дает очевидные преимущества для производителя станков и повышает уровень автоматизации у потребителя, однако сохраняет известные недостатки мелкосерийного и серийного производства: значительные потери времени на переналадку оборудования; большие затраты на незавершенное производство; длительные циклы изготовления комплектов деталей; излишние транспортные и складские расходы. Так, по данным немецкой фирмы «Махо», использование СЧПУ на универсальных станках увеличивает производительность обработки в 2,5 раза по сравнению с аналогичным универсальным станком, при изготовлении одной детали, и в 3 раза при серийном изготовлении деталей [23].
Второе направление характеризуется автоматизацией мелкосерийного производства и выражает стремление избежать вышеуказанные недостатки путем концентрации обработки детали на одном рабочем месте. Концентрация обеспечивает сокращение времени на многократную установку детали; сокращение вспомогательного времени; уменьшение цикла изготовления детали; уменьшение затрат на оснастку, а также повышение точности обработки, в том числе за счет обработки за один установ. Появление обрабатывающих центров меняет основы организации мелкосерийного производства. Меняется смысл «партии экономичного размера», поскольку можно изготавливать такое количество деталей, которое соответствует текущей (ежедневной) потребности сборки.
Третье направление характеризуется применением автоматических линий из станков с ЧПУ с автоматической сменой инструмента и деталей, соединенных автоматическими транспортно-складскими устройствами и управляемых от ЭВМ. Это направление отвечает стремлению к быстрой переналадке на обработку различных деталей, высокому уровню автоматизации технологического процесса, повышению производительности обработки по сравнению с многооперационными станками.
Самым простым и дешевым способом достижения необходимой точности и качества обработки деталей является научно-обоснованное динамическое изменение текущих режимных условий анализируемого процесса резания в течение всего периода обработки, осуществляемой на основе предварительного прогнозирования выходных характеристик процесса резания и их целенаправленной коррекции [24 - 27]. На универсальных станках с фиксированными режимами резания это технически нереализуемо.
Вышеуказанная актуальная проблема, представляющая как научный, так и практический интерес, может быть решена только с использованием станков с ЧПУ, количество которых на отечественных предприятиях, с каждым годом увеличивается. Это обусловлено особенностями единичного и мелкосерийного производства. Для современного машиностроительного производства характерно постоянно растущая номенклатура и конструкционные усложнения изготовляемой продукции при одновременном сокращении сроков подготовки производства.
Анализ возможности применения станков с ЧПУ с позиции конструктивного оформления обрабатываемых изделий
В связи с уникальностью каждого газотурбинного двигателя, составляющие их детали также обладают высокой степенью индивидуальности конструкторских решений, что усложняет оценку технологичности деталей. Но наряду с этим можно выделить ряд характерных групп деталей ГТД: кронштейны, корпусные детали, лабиринты, моноколеса, лопатки и т.п., характеризующиеся своими специфическими особенностями.
Удачной иллюстрацией служат, например внедрение технологического процесса изготовления деталей типа «Кронштейн» (рис. 2.1, а). Материал - МЛ5 (магниевый сплав). Заготовка в этом случае литая. Особенностями детали являются жесткие требования к расположению отверстий, взаимоувязанных с крепежными отверстиями на подошве.
Надо отметить, что обработка такого рода деталей весьма затруднительна. Ведь качество готового изделия очень сильно зависит от исходной заготовки, получаемой литьем. Изготавливать такие детали на универсально-фрезерном оборудовании иной раз проще, чем на станке с ЧПУ, поскольку опытный фрезеровщик вручную может «уловить» все «нюансы» конкретной заготовки [67]. Трудоемкость изготовления данной детали на универсальном фрезерном станке составляла 42,5 нормо-часов. Для решения этой задачи на универсальных станках преднамеренно увеличивали часть допусков на поставку заготовки. Это привело к тому, что часть поверхностей, которые по чертежу разрешалось не обрабатывать, на практике фрезеровались.
Для изготовления кронштейна, представленного на рис. 2.1, а, был разработан постпроцессор для ведения работ на станке с ЧПУ и создана математическая ЗВ-модель, на основании которой разработана программа для изготовления упомянутой выше детали за три установи. В результате, учитывая подготовительно-заключительное время (на наладку) и время работы программы, суммарная трудоемкость изготовления данного кронштейна составила 4,7 нормо-часов (в 9 раз меньше по сравнению с обработкой на универсальном станке). Это, разумеется, обусловлено, в том числе, и особенностями конкретной детали, поскольку материал заготовки позволил работать на повышенных режимах резания.
В качестве еще одного примера можно привести решение проблемы по изготовлению кронштейна, изображенного на рисунке 2.1, б. Материал также магниевый сплав МЛ5 и титановый сплав ВТ6. Необходимо отметить, что 100% деталей партии, изготавливаемой по новому, прогрессивному методу, проходят окончательный контроль с первого раза.
Ранее, до использования станка с ЧПУ, укрупненный технологический процесс включал в себя следующие этапы: получение заготовки, универсально-фрезерная операция, слесарная обработка, три универсально-фрезерных чистовых операции с промежуточными слесарными. Затем рихтовочная, координатно-расточная, сверлильная и снова слесарная операции. Однако необходимость выпускать деталь с трудоемкостью менее 25 нормо-часов вынудила искать способы изготовления детали на станке с ЧПУ. Суммарная трудоемкость изготовления детали на станке с ЧПУ составила 5,2 часов.
На рис. 2.1, в, представлена деталь «кронштейн» (материал -алюминиевый сплав АК4-1), поверхности которой описаны математическими зависимостями и их невозможно обработать на универсальном оборудовании, выдерживая требуемую точность размеров. Поэтому оптимальным вариантом изготовления такой детали является обработка на станке с ЧПУ, что позволит уменьшить число используемой специальной оснастки и сократить вспомогательное время обработки.
Проанализируем конструкцию детали «кронштейн» (рис. 2.2) с точки зрения ее технологичности. Наличие карманов, колодцев, ребер жесткости, сложного контура и большого числа крепежных отверстий делают предпочтительной обработку детали на станках с ЧПУ [68, 69].
Размерное описание детали. Согласно техническим условиям на деталь теоретический контур следует брать по шаблонам, но для программирования ЧПУ необходимо знать координаты всех точек контура относительно заданных баз. Отсутствие этих размеров делает необходимым.
Измерение размера 48 между центром отверстия 041 и осью шпангоута ЗН затруднительно, так как он проставлен от не существующей на детали поверхности (рис. 2.2).
Указание технических условий о необходимости брать теоретический контур по шаблонам, следует пересмотреть, рассчитать координаты опорных точек, уравнения кривых между ними и описать их теми функциями, которые имеются в применяемой системе управления ЧПУ (линейная, круговая или параболическая интерполяция).
Конструкция детали с точки зрения технологии обработки. Деталь имеет сложную форму. Средняя часть детали жесткая с центральным классным отверстием 041. Отверстие сквозное, 1/П = 2, точность - 8-й квалитет, шероховатость поверхности Ra = 1,6. Точность и шероховатость отверстия обеспечиваются стандартными технологическими приемами.
Отверстие 041 может быть использовано в качестве центрирующей (двойной опорной) базы, лишающей заготовку двух степеней свободы. Оно же может быть использовано и в качестве двойной направляющей базы (4 степени свободы), так как 1/В = 2. Вопрос об использовании её в качестве той или иной базы надо решать при проектировании технологического процесса в конкретных условиях.
Если использовать схему базирования «установочная база - двойная опорная база опорная база» (на плоскость и два отверстия), то в качестве установочной базы может быть использована поверхность В, лишающая заготовку трех степеней свободы. Недостатком этой поверхности является малая толщина, что наложит ограничения на режимы обработки, усложнит схему приложения зажимного усилия из-за недопустимости возникновения деформаций под действием сил зажима. Двойной опорной базой (лишает двух степеней свободы) может служить отверстие 041 (поверхность Г).
Удобной точки в детали для лишения шестой степени свободы нет, так как все поверхности требуют обработки. В качестве такой точки можно было бы выбрать поверхность колодца, но он расположен очень близко к центральному отверстию. Эта особенность конструкции ухудшает технологичность детали. В данном случае следует создать искусственную технологическую базу - точку, возможно дальше удаленную от двойной опорной базы. Для этого можно выполнить второе базовое отверстие на центральной оси симметрии детали над радиусной выкружкой К50. Таким образом будет материализована стандартная схема базирования, характерная для корпусных деталей: базирование детали по плоскости В и двум отверстиям - на один цилиндрический и второй срезанный пальцы. После обработки искусственная технологическая база легко удаляется фрезерованием с образованием свободной несопрягающейся поверхности К50.
Разработка обобщенного критерия технологичности обрабатываемых деталей
Основными критериями технологичности служат коэффициент использования и обработки металла, коэффициент точности обработки, коэффициент унификации, коэффициент шероховатости поверхностей деталей и другие [2, 12, 13, 100], которые в какой-то мере характеризуют технологичность изделия, но при определении показателей технологичности деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, этих критериев недостаточно.
Для определения уровня технологичности деталей в процессе проектирования следует применять более оперативный метод, позволяющий определить уровень технологичноети детали непосредственно на рабочем месте конструктора и воздействовать на технологичность путем введения дополнительных требований действующего стандарта предприятия. Такой метод дает основание говорить об оперативном управлении -технологичностью при проектировании.
При оценке технологичности сравнивается конструкция конкретной проектируемой детали с идеальным образом на эту деталь. Образцом является такая деталь, конструкция которой отвечает всем требованиям технологичности применительно к условиям обработки на станках с ЧПУ.
Конструктивная сложность каждой детали - величина постоянная и значит, что при выборе оборудования следует оценивать коэффициент технологичности конструкции детали Kf. Согласно методическим рекомендациям MP 186-86 «Обеспечение технологичности конструкции изделий машиностроения и приборостроения» количественно технологичность конструкции определяется по комплексному показателю как совокупность значений частных показателей технологичности с учетом их весовых коэффициентов и определяется по формуле [101].
Требования обеспечения технологичности получают количественное значение в зависимости от степени воздействия на технологичность детали.
Смысл критерия технологичности конструкции детали -интенсивность затрат труда на единицу площади обрабатываемой поверхности. Чем выше уровень затрат на единицу площади поверхности, тем выше уровень технических требований к изготовлению детали, тем сложнее технологический процесс её изготовления, тем ниже её технологичность.
Эффективность эксплуатации станков во многом зависит от правильного подбора деталей. Эффективность обработки будет тем больше, чем выше конструктивная сложность детали, выше коэффициент концентрации обработки и выше относительное значение коэффициентов технологичности конструкции.
Следует отметить, что согласно MP 186-85 составляющие коэффициента технологичности Кт принимаются в пределах 0 К, 1 [101].
Трудоемкость основных элементов контура деталей различна, так как внутренние элементы имеют более высокую трудоемкость обработки, чем наружные; конические, фасонные и резьбовые поверхности сложнее обрабатывать, чем гладкие цилиндрические и т.д., поэтому это свойство можно оценить специальным весовым коэффициентом - трудоемкостью обработки данной поверхности, отнесенной к трудоемкости обработки цилиндрической поверхности тех же размеров из того же материала. То есть присвоим каждому элементу контура соответствующее значение и установим вес каждого элемента конструкции детали. Вес элемента будет отражать относительную сложность его обработки по сравнению с базовой цилиндрической поверхностью, вес которой равен единице.
Практика показывает, что обработка криволинейной поверхности на универсальном оборудовании затруднительна, а обработка такой же поверхности на станке с ЧПУ не вызывает трудностей; обработка резьбовой поверхности резцом на универсальном станке занимает нескольких минут, а обработка резьбы на станке с ЧПУ требует доли секунды и т.д. Одна и та же поверхность является технологичной при ее обработке на одном станке и нетехнологичной при обработке на другом. Вид обрабатываемых поверхностей непосредственно влияет на сложность конструкции детали, определяя необходимость перевода ее на станок с ЧПУ.
В результате анализа практического применения станков с ЧПУ в производстве и по рекомендациям MP 186-86 учитываются следующие критерии, которые важны для оценки технологичности деталей;
- Коэффициент конструктивной сложности детали Кс.
- Коэффициент шероховатости поверхностей детали Кш.
- Коэффициент точности детали Кточ - Коэффициент взаимного расположения поверхностей детали Кр.
- Коэффициент унификации конструктивных элементов Куэ.
- Коэффициент обрабатываемости детали Кобр, который зависит от коэффициента обрабатываемости материала Ком и коэффициента использования материала Ким - Коэффициент концентрации обработки Кк, в состав которого входят коэффициент вида обработки Кв и коэффициент полноты обработки.
Примеры применения методики выбора оборудования для конкретных деталей
Описание конструкции: деталь «крышка» является телом вращения, где по наружному фланцу выполнены две лыски под углом 30. Конструкция детали снабжена крепежными отверстиями с установкой крепежных элементов. Выполнена канавка под выход шлифовального круга (шириной 3 мм); все фаски выполнены под углом 45.
Конструкция детали содержит основные технологические задачи по обеспечению:
- точности размеров (цилиндрическая поверхность 062f6);
- параллельности поверхностей 0,02 мм;
- качества поверхности (шероховатость цилиндрической поверхности 0626 Ra = 0,8 мкм).
В конструкции детали есть труднодоступные для обработки поверхности (рис. 4.2, поверхности 3 и 4); достаточная жесткость детали позволяет обрабатывать ее на станках с наиболее производительными режимами резания, то есть оборудование с ЧПУ. На основании всего выше изложенного нельзя однозначно определить вид применяемого оборудования для обработки детали «крышка». Для принятия окончательного решения по виду применяемого оборудования используется разработанная автором диссертации методика определения вида оборудования (п. 3.4).
На рис. 4.2 представлены основные обрабатываемые поверхности детали без учета фасок и канавки для выхода шлифовального круга (п. 3.2). В табл. 4.1 представлены методы обработки этих поверхностей.
Отработка конструкции детали на технологичность Первый уровень алгоритма (рис. 2.18) деталь «крышка» (рис. 4.1) проходит без положительного ответа, так как не имеет сложнопространственного профиля, не требует обработки более чем по трем сторонам и не имеет криволинейный контур. Так как деталь не удовлетворяет ни одному из условий первого уровня алгоритма отработки деталей на технологичность (рис. 2.18), переходим к анализу основных параметров второго уровня алгоритма. «Крышка» не содержит сферических и конических поверхностей; выборок, ребер жесткости, торцовок; стыковых и опорных плоскостей, расположенных под разными углами и т.д., то есть не удовлетворяет ни одному из условий второго уровня алгоритма.
Выполняем проверку конструкции детали по дополнительным параметрам, на третьем уровне алгоритма. При обработке на станке с ЧПУ незначительно уменьшится количество переустановок детали. При отрицательных ответах на все остальные вопросы дополнительных параметров считаем, что деталь «крышку» (рис. 4.1) целесообразно обрабатывать на универсальном станке, а не на станке с ЧПУ.
Согласно разработанной методике по выбору рационального типа оборудования (п. 3.4) следует дать количественную оценку технологичности с определением коэффициентов шероховатости, точности, обрабатываемости материала конструктивной сложности детали и т.д. с учетом весовых коэффициентов назначенных технологом. Для этого необходимо рассмотреть типовые технологические процессы обработки детали на универсальном оборудовании и на оборудовании с ЧПУ и рассчитать для них коэффициент технологичности Кт (формула 3.13) с последующим сравнением и определение типа оборудования.
При изготовлении детали «крышка» на станках с ЧПУ канавка для выхода шлифовального круга не требуется, так как шероховатость Ra = 0,8 можно обеспечить тонким точением. Таким образом, конструкция данной детали примет вид (рис. 4.3).
При сравнении типовых технологических процессов для различных видов оборудования (табл. 4.2 и 4.3) следует отметить, что при использовании станков с ЧПУ есть возможность объединить операции 015 и 020 (табл. 4.2) с упрощение обработки на операции 025 (табл. 4.2) при уменьшении трудоемкости изготовления детали (операция 020 табл. 4.3). В результате уменьшается общее количество обрабатываемых элементов детали.
В результате анализа коэффициентов технологичности можно отметить, что на технологичность конструкции детали значительное влияние оказывают коэффициент унификации конструктивных элементов УЭ и коэффициент концентрации обработки КК. По остальным коэффициентам разница не наблюдается.
Сравнивая числовые значения коэффициентов технологичности детали при обработке на универсальном оборудовании КУ (формула 4.1) и при обработке на станке с ЧПУ KfV (формула 4.2) определяем рациональный вид оборудования (по наименьшему значению).
Рассматриваемый вал представляет собой сложную ступенчатую форму. Так как данный признак является достаточным, то такую деталь следует обрабатывать на станке с ЧПУ. В качестве дополнительных условий можно провести анализ конструкции детали и рассмотреть основные и дополнительные параметры по второму и третьему уровню. Конструкция рассматриваемого ступенчатого вала по сложности не удовлетворяет требованиям, предъявляемым на втором и третьем уровне алгоритма отработки деталей на технологичность (рис. 2.18). Таким образом, возникает вопрос: «Действительно ли деталь «вал» (рис. 4.7) следует обрабатывать на станке с ЧПУ?». Для того чтобы ответить на этот вопрос следует определить коэффициенты технологичности конструкции детали для обоих видов оборудования. Для этого рассмотрим типовые технологические процессы обработки детали на универсальном оборудовании и на оборудовании с ЧПУ и сравним полученные коэффициенты технологичности КТ (формула 3.13).
