Разработка алгоритма проектирования технологии изготовления изделия типа «Кран»

Введение 

       Технологической подготовке производства принадлежит  ведущая роль в решении задачи дальнейшего ускорения технологического прогресса, так как информация, формируемая  на этом этапе, является причиной для  принятия решений в сфере управления. При рассмотрении с этих позиций особенно актуально решение проблемы обеспечения высокого качества и эффективности принимаемых технологических решений.

       Проведенные на протяжении последних лет научно-исследовательские  работы по использованию ЭВМ в  технологической подготовке холодноштамповочного производства показали необходимость комплексного подхода к решению проблемы. Однако многообразие средств и методов холодной листовой штамповки затрудняет автоматизацию технологической подготовки в полном объеме.  Этим объясняется специализация по системам автоматизированного проектирования холодной листовой штамповки. В условиях автоматического проектирования совершенствование технологической подготовки производства направлено в первую очередь на типизацию отдельных составляющих элементов, из которых формируется входная информация для автоматизации проектирования; на ограничение используемой номенклатуры технических средств; на стандартизацию технологических решений применительно к конкретным способам и средствам холодной листовой штамповки.

       Системы автоматизированного проектирования требуют наличие: достоверной входной  информации, обладающей минимальной  избыточностью; научно обоснованных количественных критериев выбора наиболее рациональных технологических решений из ряда допустимых; четких алгоритмов оптимизации параметров или их совокупностей при разработке технологических процессов и проектирование штампов.

       Процессы  автоматизированного проектирования и автоматизированного производства объединяют не только  функции конструирования изделий, выполнения необходимых чертежей и разработки программ для оборудования с числовым программным управлением (основные функции систем САПР), но также целый набор функций, связанных непосредственно с управлением технологическим  процессами и производством. Объединение функций проектирования и управления технологическими и производственными процессами особенно эффективно при создании гибких производственных систем.

                Среди информационных технологий автоматизация проектирования занимает особое место. Во-первых, автоматизация проектирования – синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии. Техническое обеспечение САПР основано на использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий. Математическое обеспечение САПР отличается богатством и разнообразием используемых методов вычислительной математики, статистики, математического программирования, дискретной математики, искусственного интеллекта. Во-вторых, знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуется практически любому инженеру-разработчику. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Разработка  алгоритма проектирования технологии  изготовления изделия типа «Кран» 
 

1. Математическая  модель и укрупненный алгоритм проектирования альтернативных технологических процессов.

 

Требуется составить макросхему разработки технологического процесса детали с помощью ПЕВМ согласно эскизу (рис. 1.1). 

Материал  – Бронза  БРАНЖ 10 – 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Неуказанные радиусы  - до 0,5 мм. 

Рис.1.1. Кран 

     Учитывая  размеры и марку материала, изготовление данной детали, возможно, несколькими альтернативными вариантами [2], таб.1, с. 211.

 

     Рассмотрим  первый вариант технологического процесса изготовление детали типа «Кран».

Кодировка данных по эскизу детали типа «Кран» (см. рис. 1.1.). 

    Ø 12 – DG;         10 – DLG;        4 – DLG;          Ø 7 – DOT;

      Ø 10 – DP;          34 – DLD;        16 – DLOT;

      

БРАНЖ 10 – 10 – MARK;      0.5мм – RNN;    - SHY. 

     Первым  альтернативным вариантом технологического процесса изготовления данной детали принимаем технологический процесс  высадки на ГКМ (KVT=1).

 

Возможен  следующий перечень операций и переходов:

1. Контроль исходного материала по марке и профилю;
2. Резка прутка на мерные заготовки;
3. Нагрев материала для повышения его пластичности;
4. Высадка изделия за несколько или один переход;
5. Обрезка облоя;
6. Очистка поверхности;
7. Контроль.

 

     С учетом высоких требований к точности размеров и качеству поверхности выбираем группу контроля, которая проверяет наличие неточностей.

     Контроль  материала (код KIMAT) производится согласно клейму и диаметру DP штангенциркулем. 

Определяем  объем высаживаемой части заготовки  с учетом размеров изделия (см. рис.1.1). 

Объем VZ высаживаемой заготовки определяют с учетом заусенца и угара металла:

,                                                                           (1.1) 

где VD – объем поковки (детали);

VО – объем технологического отхода;

YG- угар металла в %.  

Значение  коэффициента угара определяется для  заданного кода материала(KIMAT), его температуры(TNO), выбирается из массива данных MASi1, i=1, N1. 

Объем VD детали, изображенной на  рис. 1.1, является суммой объемов отдельных элементов детали VD1, VD2, VD3,(см. рис. 1.2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1.2. Определение объемов 

                             (1.2) 

Параметры DG, DP, DLG, DLD, DOR, DLOT, DLC указаны на странице 3.

Объем технологического отхода вычисляем по формуле: 

,                              (1.3)

где С  и t – размеры заусенца, массив MASi2, i=1, N2, [5], с.625, табл.6. 

Определяем  площадь проекции поковки на плоскость  разъема: 

                                                                     (1.4) 

где  DG, DP, DLG, DLD, DOR, DLOT, DLC указаны на странице 3;

FP – площадь проекции поковки на плоскость разъема. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1.3. Определение площади поковки 

ALFAR – коэффициент объемного расширения, выбирается из массива данных MASi3, i=1, N3 для заданного кода материала и его температуры. 

Находим массу детали (MD), массу заготовки (MZ), массу отхода (MO): 

                                                                      (1.5)

где ROM – плотность материала выбираем из массива данных MASi4, i=1, N4, [4],табл. 1.2, с.14. 

Находим число заготовок в прутке по формуле: 

 ,                                                                                      (1.6)  

где DZ -  диаметр заготовки выбирается ближайший из стандартного ряда , массив данных  MASi7, i=1, N7;

LZ – длина заготовки;

BZ - толщина прорезаемого материала, выбирается в зависимости от кода (KR) оборудования для раскроя из массива данных MASi5, i=1, N5.

LPR – торговая длина прутка, выбирается из массива данных MASi6, i=1, N6 по сортаменту материала (СМ), по коду материала (KIMAT), по марке материала (MARK), [4, табл.15, с.17]: LPR=f (MARK, KIMAT, CM). 

,                                                                                        (1.7) 

где PI – константа, PI=3.14159. 

Расчетный диаметр заготовки определяется по формуле:

.                                                                                       (1.8)

Значение  m необходимо выбирать в пределах m=1,2…1,8.

Для заданного  профиля прутка выбираем ближайшее  большее значение к расчетному из массива данных MASi7, i=1, N7 для диаметра заготовки, присваиваем ему значение DZ=DP. 

Определяем  норму расхода материала (NRM): 

,                                                       (1.9) 

где NZ – число заготовок в прутке (см. формулу 1.7). 
 

Относительный расход материала по статьям его  затрат: 

                                                                                   (1.10) 

                                                                                                     (1.11)

,                                                                                                                  (1.12)  

где  MD, MZ, MO – масса детали, заготовки и отхода соответственно;

 NRM - норма расхода материала, (см. формулу 1.9). 

Выход годного определим по формуле: 

, 

                                                                                                       (1.13) 

где  MD -  масса детали;

NRM – норма расхода материала (см. формулу 1.9). 

   Первой операцией разбираемого варианта технологического процесса изготовления детали типа «Кран» является резка материала на мерные заготовки [1], с. 170. 
 

Выбираем  оборудование для раскроя данной заготовки: 

 

     Если  выбрать ножницы KR=1, то края могут быть неровными так, что лучше выбрать два последующих вида, так как торцы перед высадкой должны быть ровными, поэтому:

- если  DZ 60, то KR=2;

- если DZ 60, то KR=3. 

Cила резки определяется по формуле [1], с. 175: 

USREZ= 1.25*PER*DZ*SIGCR,                                                     (1.14)