Выбор рациональной системы станочных приспособлений

Эффективность разрабатываемых технологических процессов зависит от правильного, технически и экономически обоснованного выбора различных видов оснастки. В настоящее время выбор режущих, вспомогательных, измерительных инструментов и станочных приспособлений в САПР ТП обычно выполняется на основе анализа таблиц выбора решений для конкретных видов технологической ос­настки. При составлении таблиц разработчики САПР стремятся зало­жить в них наиболее рациональные решения, но эти таблицы, как пра­вило, для конкретных условий не могут дать оптимальных решений. Ниже рассматривается один из методов структурной оптимизации ТП – выбор системы станочных приспособлений. От решения этой задачи в значительной степени зависят трудоемкость и себестоимость ТП механической обработки.

В машиностроении используется шесть основных систем станоч­ных приспособлений (ССП):

· универсально-сборные (УСП);

· универсально-безналадочные (УБП);

· сборно-разборные (СРП);

· универсально-наладочные (УНП);

· специализированные наладочные (СНП);

· неразборные специальные (НСП).

Универсально-сборные приспособления эффек­тивно применяются в условиях единичного и мелкосерийного про­изводства. Их собирают из заранее приготовленных деталей и сборочных единиц высокой прочности и точности без последующей доработки. УСП нецелесообразно использовать в условиях серийного и крупносерийного производства, так как при больших партиях деталей происходит нарушение стыковых соединений и снижается стабильность прочностных параметров. Кроме того, основные эле­менты УСП подвержены коррозии и не могут длительное время на­ходиться в эксплуатации.

Универсальные безналадочные приспособле­ния представляют собой законченные механизмы многократного использования и применяются в условиях единичного и мелкосерий­ного производства при оснащении операции с малым подготовитель­ным временем. Для подготовки УБП к работе требуются меньшие затраты времени по сравнению с другими видами оснастки, кроме специальной. Однако эти приспособления не имеют в составе ком­плекта стандартных установочных, направляющих и других элемен­тов. Это ограничивает универсальность приспособлений, их техноло­гические возможности, получаемую точность обработки.

Сборно-разборные приспособления отличаются более высокой, чем УСП, жесткостью и надежностью и применяются в основном в мелкосерийном и серийном производствах. СРП имеют высокие оперативность сборки, уровень механизации, точность и производительность и эффективно применяются на станках с ЧПУ. Однако из-за отсутствия унификации с другими видами переналажи­ваемой оснастки для УСП необходимо проектировать специальные детали и переходные элементы, что увеличивает время подготовки приспособлений к работе.

Универсально-наладочные приспособления состоят из базовой единицы и наладочной части. УНП применяются в мелкосерийном, серийном и крупносерийном производствах для групповой обработки деталей.

Специализированные наладочные приспо­собления состоят из специализированной, чаще всего механизи­рованной, базовой сборочной единицы и специальных сменных нала­док для установки близких по схемам базирования и закрепления обрабатываемых деталей. СНП применяются как в мелкосерийном, так и в крупносерийном производстве. К недостаткам УНП и СНП относится необходимость проектирования и изготовления специаль­ных сменных наладок или наладочных регулируемых элементов.

Неразборные специальные приспособления представляют собой необратимые конструкции, не предназначенные для разборки с целью повторного использования. НСП применяют в основном в условиях крупносерийного и массового производства при редкой смене изделий.

Станочные приспособления предназначены для решения трех основных задач:

1) обеспечения заданной точности обработки;

2) повышения производительности;

3) облегчения труда рабочих.

Для выполнения операции ТП могут быть использованы приспо­собления, равноценные по точности, но различные по сложности, себестоимости и производительности. Выбор систем оснащения для нового изделия зависит и от того, какими приспособлениями пользовался завод ранее и на какую серийность осваиваемых машин он может рассчитывать в дальнейшем.

В настоящее время разработана методика выбора рациональных систем станочных приспособлений на основе оценки эффективности их применения в зависимости от загрузки, т.е. от коэффициента заг­рузки k_з, и периода производства изделий T_п.

Следующим важным ограничением применения конкретной сис­темы (УСП, СНП, УНП, СРП) является продолжительность выпус­ка оснащаемых деталей T_в. в сравнении с минимальным устанавли­ваемым сроком выпуска Т_min, для которого целесообразно создание специализированного оснащения. Кроме того, ограничением является стоимость оснащения Cs приспособлениями той или иной системы, рассчитываемая на основе данных справочного массива.

Выбор типа ССП осуществляется на основе планово-организа­ционных, технологических и конструктивных данных об обрабатывае­мой детали. Эти данные сравниваются с имеющимися в массивах информации сведениями о возможностях и конструктивных особен­ностях различных ССП. После анализа всех условий выбираются системы станочных приспособлений, которые по своим параметрам могут обеспечить при обработке деталей выполнение заданных требований. В случае получения более одного возможного варианта проектировщик принимает решение о выборе конкретной ССП на основе производственного опыта. При наличии уточняющих сведений применительно к рассматриваемому производственному предприятию этот этап проектирования может быть полностью автоматизирован. Алгоритм выбора ССП представлен на рис. 9.3.

После ввода данных в диалоговом режиме в блоке 3 выполняется расчет коэффициента загрузки приспособления по известным в тех­нологии машиностроения зависимостям. В блоке 4 выбирается ССП, станочные приспособления которой могут обеспечить требуемую точность обработки деталей. В блоке 5 определяется возможность эффективного применения ССП на различных по степени универсаль­ности станках: 1 – универсальных, 2 – автоматах и полуавтоматах, 3 – специализированных, 4 – специальных. В блоке 6 выполняется сравнение габаритных размеров обрабатываемой детали с предельно возможными их значениями для различных ССП на данной операции. При машинной реализации блоков 4, 5 и 6 могут использоваться матричные формы представления массивов информации, соответ­ствующие элементы которых за­полняются «0», если данная ССП не удовлетворяет условиям, и «1», если условия удовлетворяются.

Рис. 9.3. Схема алгоритма выбора рацио­нальной системы станочного приспособ­ления

В блоке 7 выполняется окон­чательный выбор ССП, удовлет­воряющий всем заданным на вхо­де условиям. Здесь же происходит расшифровка выбранных ССП. В блоке 8 в зависимости от периода изготовления детали и коэффици­ента загрузки по матрице затрат определяются величина относи­тельных затрат и цикл оснащения.

Для оценки рациональности выбранной ССП вводится безраз­мерный показатель эффективности:

E=a₁V₁+a₂V₂,

где V₁ – относи­тельные затраты при оснащении операций; V₂ – относительный цикл оснащения; a₁ и a₂ – весо­вые коэффициенты.

Значения V₁ и V₂ рассчитываются в отношении к затратам и времени оснащения НСП. Чем меньше величина Е, тем более рациональным является применение данной ССП. Список допустимых ССП выводится на пе­чать в порядке рациональности применения с указанием их техни­ко-экономических показателей.