автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности пал для обработки корпусных деталей за счет оптимизации концентрации технологических переходов в шпиндельных коробках и расписания запуска деталей

Мишотедство шоиэго к среднего опвцкалыюго образования РСЕСР

ШСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СТАНШШСТРЛШШШЬННЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КУСАЧЕВ Валерий Мпхайлш'ч

УДК 621,9.06-112-52:658.52.011.53 (043.3)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРПУСНИК ДЕТАЛЕЙ ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ К0НЦЕНТРА1Щ ТШОЛОШЕСШ ПЕРЕЕЗДОВ В ШПИНДЕЛЬНЫХ КОРОБКАХ II РАСПИСАНИЯ ЗАПУСКА ДЕТАЛЕН

Спзцяллыгость 05.02.03 - Технология машноотроэкяя

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на ооиоканяе учета отопэнл кандидата технических нарс

Москва 1990

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамен;! стшкошструменталъноц институте. Научный руководитель - доктор (гехнических наук, профессор

Султан-заде Н.М. Официальные оппонент - доктор технических паузе, профессор

Сосоикш В.Л. - кандидат технических наук t доцент Моисеев A.A.

Ведущая организация - указана в решении специализированного

Совета

Защита состоится 19 ши 1990 г. в __часов iia

заседании специализированного Совета К 063.42.04 в Московском станкоинструмонтальном институте по адресу: I01472, Москва, К-55, Вадяовскмй пер., дом За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского сгашюннструментального института за ода« месяц до защити.

Автореферат разослан " "_ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

С.Б.Егоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.уАктуальность. В настоящее время в отрасли промышленности о псовым1 характером производства сложились тендшщт к увеличе-

0 номенклатуры и частоты смены моделей выпускаемых изделий.

гае развитие научно-технического прогресса ведет к необходимос-создания оборудования а элементами гибкости для массового и /■пносерийного производства.

Требования выпуска изделий с годовой программой, соотвотот-эщей крупносерийному производству при относительно частой омо-модификаций выпускаемых изделий, не могут быть обеспечены 5кой производственной системой (ГПС), ооотощвй главным обра-/|, из станков типа обрабатывайте центр и обеспечивающей одно-¡труменгальную обработку, что снижает ее производительность, юкопроизводительное специальное оборудование однонсменнлатур-: автоматических линий (АЛ), требующее 4-5 лет для его созда-

1 я 5-6 лет на амортизацию АЛ, не монет обеспечить сменнооть [ели выпускаемого изделия раньше 10-12 лат. Для решения этой :ачи необходимо создавать пэреналяниваешв автоматические линял Л) о высокой производительность», которая обеопечивается за

■1 оптимальной дифференциации или концентрации операций и ор-нзащш многоинотрументальной обработки в процессе создания рудования.

Существенной особенностью создания ПАЛ является отоутоткяо па изготовления опытного образца, так как автоматические лп-являются специальном оборудованием и их выпуск характориэу-я индищлуальнш изготовлением.

В связи о этим необходимо разработать теоретические положения ектирования ПАЛ, обеспечиваниях высокую производительно о ть а ечащих заданным требованиям, минуя процеоо проверки конот-торских решений на опытных образцах. Актуальность данной sate обусловливается тем, что ее реяеняо обеспечивает снигаяив рат, о вязанных о оо зданием ПАЛ.

Цельв даботн является: повышение эффэктавпостл проектируемых для обработки яорпуоннзе деталей за счет оптимизация чиода »батнващях позиций и. со отава технологически* переходов, объо-!вмых з шшцдельныо коробка (ШК).

Для достижения указанной цели в работа рсяона задача оптами-т степени концентрации технологические Переходов по операциям »снове установления закономерностей метоу производительностью

проектируемой ПАЛ и концентрацией технологических переходов с учетом режимов резания, номенклатуры,и программы обрабатываемых деталей.

Методы исследоранкя. Исследования проводились о использованием теоретических основ технологии машиностроения, теории производительности, математического аппарата теории вероятности, элементов теории массового обслуживания, метода математического моделирования.

Рагчная новизна работы состоит:

- в установлении функциональных зависимостей штау параметрами, характеризующими работоспособное состояние кесткосблокирован-но£ ПАЛ, номенклатурой н црограадлой изготавливаемых деталей, на основе чего разработана математическая кодель функционирования жеоткосблокированной ПАЛ;

- в установлении зависимостей влияния отепенн концентрации технологических переходов, организации запуска деталей в обработ: в размеров партий та на производительность ПАЛ;

- в разработке метода формирования состава технологических переходов, объединяемых в ШК ПАЛ, исключающего возмовное дублиро' вание технологических переходов при обработке деталей разных кодификаций.

Практическая пенпооть заключается в оледукцем:

1. Предлагаемый подход к формированию ШК ПАЛ для обработки корпусных деталей обеопечивает, с учетом конотрукторско-техноло-гических ограничений, сокращение временя па поиок оптимального варианта их компоновки на этапе разработки технического прадлоке ния в процессе создания ПАЛ.

2. Полученные аналитические зависимости и математические модели позволяют осуществить выбор параметров: степень конценярацк технологических переходов, ретш резания, соответствующие оптимальному варианту оо става технологических переходов для каидой ШК, который обеспечиваем заданную производительность создаваемой ПАЛ при минимальном значении приведенных затрат.

3. Разработанная методика позволяет аа счет организации раци нального запуска деталей в обработку, обеопечиваюцего заданную Производительность ПАЛ, минимизировать затраты, связанные о незавершенным производством.

4. Полученные материалы представлены в виде алгоритмов и про рамм и являются математическим обеспечением соответствующей

дсиотемы при автоматизированном проектировании: ПАЛ.

Реализация работы. Разработанная методика формирования ПК Л и выбора рационального запуска корпусных деталей в обработ-' внедрена в отраслевой научно-исследовательской лаборатории ЛР Министерства станкостроительной и инструментальной промши-¡нности СССР, а также принята кафедрой "Технология машшюстро-шя" Курского политехнического института для яоюльзовашш в гобном процессо.

Алтобзютп .паботп. Результаты работы докладывались и были [Обренн на заседаниях кафедра "Технология машиностроения" Моо-1ВСКого станкошютрументальгаго института, «а научно-техшпгэо-А конференции "Комплексная механизация и автоматизация пронз-дотва на основа внедрения станков с ЧПГ, промышленных роботов, [бзткх производственных онотем и роторко-конвайерннх линяй" в •88 г. в г.Луцке, на Всесоюзной конференции "Конструктороко-тех-'логическая информатика, автоматизированное создание магтн и оснологий" в 1989 г. в Москве.

Цубрвдтога. По результата проведенных ясояддовагий опуб-сковано пять печатных работ.

Стггукттоа п обът шбота. Диосортоши соотопт иэ введения, >тнрах глав, обзцпс выводов, описка ла-торатуры л дрилояэппй. |бота нзлокана на 210 страницах мапганотаопого топота, содорзлт | рисунков, 5 таблиц, описок литературы из 104 наименований, тлогения прпвздогш на 60 отраяяцая. Общий объзм работы 270 •ранлц. ^ ,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения обосновывается актуальность работа, даотся зэ |цая характеристика.

В первой главе дан аяалаз современного соотоянзя вопрооа, ормулярованы цель п задачи иссладовзшм.

Эффективность функционирования тахнпчэсгого орэдотва во ;огом завионт от возмояноотэЗ эалоаэшйлс в нем на этапо проэя-рования. Процесс проектирования ПАЯ црзясгавляэ? ообоЗ олоа-■э задачу. Слоашоать обусловливается таи, что посла этапа раэ-ботки тэхяологячпоктс процзеоов по переходам, являющегося мш трудноформалзгаушш, следует этап выбора отруктурноЭ ком-новки, который характеризуется многовариантностью проектных

решений. Выбор оптимальной структуры ПАЛ базируется на теории производительности.

Вопросам исследования производительности посвящены работа Г.А.Шаумяна, А.П.Владзневокого, Л.И.Болчневича, А.А.Левина, Н.й Паоько, А.И.Дащенко, Е.С.Дымаица, Д.Я.Горфинкеля, Ю.Б.Эрпшера, Н.М.Вороничева, Б.ИЛерпакова, Н.М.Султан-заде, М.Р.Тусупбеновг В.Б.Калинина и др. Анализ этих работ показал, что большая часта из них посвящена вопросам изучения однономенклатурних автоматических линий. В работах, посвявдшшх ПАЛ, недостаточно изучены вопросы влияния многономеяклатурноотк изготавливаемых деталей и порядка их запуска в обработку на производительность линии и обеспечения оптимальной концентрации технологических переходов о учетом режимов резания.

В качестве объекта исследования принята однопоточная ПАЛ групповой обработки (ПАЛ ГО) о ошхронкщ потоком, которая валяется основной структурной единицей автоматических линий.

В соответствии с вшдизлоиешшм, в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Установлена зависимость мевду производительностью и мне гояоменкдатуряоотью обработки о учетом размеров партий деталей, изготавливаемых на жесткооблокированной ПАЛ.

2. С целью проверки полученной зависимости разработана имитационная модель функционирования насткосблокированной ПАЛ.

3. Выявлена связь мевду цроизводительностыо жеоткосблоки-рованной ПАЛ и концентрацией технологических переходов о учетой вада переналадки и рекимов резания.

4. Выявлена связь мевду организацией эапуока деталей в обработку и производительностыо ПАЛ и разработана, на ее основе, методика выбора рационального эапуока.

5. Разработана методика и алгоритм формирования состава технологических переходов, объединяемых в ШК ПАЯ для обработки корпусных деталей с учетом выявленных закономерностей.

Во второй ул^вд роиают&я задачи установления функционально зависимости мевду производительностью геегкосблокярованной ПАЛ и концентрацией технологических переходов в зависимости от вине переналадки с учетом режимов резания.

Для решения этих задач необходимо установить аналитическую зависимость, позволяющую вычислять среднее значение производительности жесткосблокированной ПАЛ. С этой целью разработана

атематическая модель, описывающая процеса функционирования ПАЛ. оходная структура ПАЛ, в результате декомпозиции, была предотав-ена в виде совокупности структур одно номенклатурных АЛ. Возмок-Ы9 состояния наядой из полученных структур схематично описыва-тся с помощью графа состояний. Число графов соответствует чиолу одификаций деталей, изготавливаемых на ПАЛ. В итоге модель, пиоывающая состояния исходной структуры ПАЛ, в момент времени I , представляет собой систему связанных графов состояний ПАЛ. ероятности возмоюпи состояний определяются из дифференциаль-ых уравнений. Таким образом, функционирование ПАЛ во времени пиоывается системой дифференциальных уравненнй вероятности соо-ояний, которая составляется на ооновэ предложенной системы рафов.

Поток возникновения отказов в ПАЛ по техническим причинам, ак случайный процесс, описывается как цепь Маркова. Анализ озможных состояний отказа j -го станка оистемы показал, что ткаэ представляет собой полную группу событий, каидое из кото-ых соответствует тому, что за рассматриваемый период времени 1 сиотема переходит из работоспособного состояния в пэрабо-оспособное по вине ¿-го станка,когда на нем обрабатывалась , ?& -я деталь. Из соотношения фондов времени, необходим го на оработку всей программы -ых деталей п времени, эатрачлва-мого на производство деталей всех шщгфшшй, получена зави-имость интенсивности отказов ^ -го станка при обработке ^ -ой етали ( Л!*'* ) от обаюй интенсивности отказов ^ -го отатш

Л № . ъЯ . ,х)

да: НЧ - годовая протрава выпуска -о 11 тодпфяжацяц детали;

- цикловое время обработка ^-ой детали; - да-

енсивность отказов ^ -го станка; Тр^ - орсянее вре.'ля наработки а отказ ^ -го отанка.

Для стационарного процесоа функционирования ПАЛ система дпф-еренциальиых уравнений о учетом выражения (I ) преобразузтоя в истему линейных алгебраичоокпх уравнений, ропэнпо которой оцре-оляет вероятность работоспособного оостояяпя йвоткооблокцроваи-ой ПАЛ и течение периода функцпонирова иия, т.е. коэффициент отовности ( Т1 ):

11 i^ -f^ (2) где: К - чиоло оганков в ПАЛ; т^ - число модификаций деталей, обрабатываемых j -ым станком; N1^ - программа выпуска деталей

-ой модификации; Aj - интенсивность отказов ¿-го станка; -интенсивность восстановлений J -го станка.

С целью проверки аналитической зависимости разработана имитационная модель функционирования кеоткосблокированной ПАЛ, гоз-волящая установить доотоверность рассматриваемой зависимости. Расхождение значений коэффициента готовнооги, раоачитанного аналитически н определенного при моделировании работы ПАЛ, составляет на более 10%.

Влияние параметров режимов резания на производительность ПАЛ рассматривалось исходя яэ требования минимизации удельных потерь. Было установлено, что в качестве варьируемого параметра может выступать только период огойкооти инструмента» посредством которого выракаетоя скорость резания. Стойкость инструмента влияет ив только на значение удельных потерь инструмента, но и на изменение оояовного технологического времени. Это валет к изменению производительности ПАЛ, в связи о чем исследовалась зависимость математического ожидания производительности ПАЛ (М(й) от периода отойкостя шотрумента (Т). В итоге было установлено,что зависимость M(Q.)-ftX) имеет точку экстремума, в которой мате-магачеокое ожидание производительности достигает максимального значения.

С целью исследования овязи мевду производительностью и структурной компоновкой ПАЛ решалась задача предпочтительности жесткосблоКироваиной ПАЛ о параллельно-последовательной концентрацией . технологических переходов по отношения к ПАЛ с параллельной концентрацией переходов. Под ПАЛ о параллельной концентрацией понимается линия, у которой на каждом станке находятся ШК,одновременно участвующие в обработке детали. ПАЛ с параллельно-последовательной концентрацией перекодов включает в свой состав станки, имеющие ШК, которые участвуют в обработке заготовок как одновременно, так и последовательно. Такие станки оснащаются устройствами смены ШК, в виде револьверных головок или кростово-повороташх столов. Функционал предпочтительности рассматриваемой задачи, имеет ввд:

(з)

где: К - число станков линии о параллельной концентрацией;

к!«®"41! ~ цикловое время обработки для линии с параллельной концентрацией; Тмр - средняя продолжительность одной переналадки, приходящаяся на один станок; В«»т - удельные потери производительности станка из-за устройств автоматизации; Вмн1- удельные потери производительности ( -го станка из-за инструментов; I - число станков(линии о параллельно-последовательной концентрацией;

^^{(л«^^«»»^] - цикловое время обработки для линии о параллельно-последовательной концентрацией переходов; ГШ - чиоло последовательно выполняемых на I -ом станке переходов; 1ппЦ средняя продолжительность автоматической смены ж для выполнения ¿-го перехода на 1-ом станке.

Анализ полученного решения показал, что предпочтительность педаллелько-госледовательной концентрации для ПАЛ во многом зависит от вида переналадки. Соотношение фовдов времени, необходимых для изготовления деталей при ручной н автоматической переналадках, позволило установить зависимость ыевду чаототой переналадок я структурной коипоиовяой, роагазупнеЗ соответствующий тип концентрации технологических переходов, а такав область использования ПАЛ о ручной а автоматической переналадками.

Исследования показала, что использование отанков о устройствами автоматической смены ИК типа револьверных головок яла креотово-поворотпых столов, ведет к потере производительности. Однако, о увеличением изготавливаемых кодификаций деталей ала при смешанном запуске заготовок в обработку, их применение оправдано в связи о меньинм фовдои времена, необходгмого па переналадку линяя.

В третьей главе рассматриваются вопроса оптншиают огрун-турной компоновка ПАЛ за счет концавтрают технологических переходов в ПК с учетом р«зш)в рэяаши я поваленни эффективности весткосбгаомгровакноа ПАЛ за очаг организации рацгокального запуска заготовок в обработку.

Оптимизация отруктурдой гомггововгш ШХ оопошпа ка ршешга задачи оптимизация структуры техио логического црогаооа. Оптекз-яацач отруктурн техпроцесса заключается в равбявиня шговвотва технологических переходов, ошгоывагагаго тахдрогиоо обработка аа-готовхж, на подежокества (К), ж торне кгоолет стажа «аторяалаэу-ются з ввде ПК. С »той целью технологический процесс обработки заготовки представлен в виде односторонней одвоняотрументиой отруктурн ПАЛ, козда каждый технологический переход выполняется

на отдельном одноинструментном отанкэ. Разбиение такой структуры производится таким образом, чтобы максимизировать приведенную производительность создаваемой ПАЛ ( <$= ). Математическая модель задачи имеет вид:

Г «.-О», —та,

О пи*

(4)

ЛГш)»а„,

п Г f А и/, » rl!^ t3aH(fr'j)-to(ft«J)M"< где: Jfiit. . ^ »

- средняя произюдительность I -го подмножества одноинотрументных отанков, реализующих соответствующие технологические переходы: 3JÜ - затраты, связанные с материализацией К подмнокеств; Щ) -математическое ожидание производительности при разбиении одностороннего одно инструмент™ го техпроцесса на К подмножеств; Qnp -заданное значение производительности ПАЛ; 'Сби! - цикловое время обработки V -ой детали ♦ \ -ым оддаинсярументннм станком;

^¿-¿olj - номер последнего станка, входящего в L-I -ое подмножество уа-чкслр одноинотрументных отанков, входящих в i-ое подмножество; - программа выпуска деталей f -ой модификации, обрабатываемая L-ым подмножэотвом отанков; mi -число модификации деталей, обрабатываемых 1-ым подмножеотвом одноинотрументных отанков: ш - число модификаций деталей, изготавливаемых на создаваемой ПАЛ; - время замена -го инструмента;

tí

«

С цельи исключить возможное дублирование технологических переходов, реализуемых в разных ШК, в работе предложен метод фор-шцювания "объединенного" технологического процесса из техцроцес-сов обработки заготовок воех т тшюнаименований, подлежащих изготовлению на рассматриваемой ПАЛ. В этом случае процесс формирования ШК формально запишется оледующим образом:

Л4/'иЛж*и...и ... иЛт' .. . вёЪвЦ^ «^ - <5)

где: - техпроцесо обработки заготовки

] -го типонаименования; - «о-ий технологический переход те:

процеоса обработки £ -ой заготовки; - - «-«

ШК, сформированная при разбиении "объединенного" техпроцесса;

- технологический переход, включенный в к но щ; -чи

ло технологических переходов в техпроцесс обработки ^ -ой детали; 1Г -число ШК, соответствует оптимальному числу подмножеств,полученных из множества Аш при решении задачи.

Сформированная ШК представляет собой непересекающееся с любой другой ШК множество технологических переходов. Каждый переход характеризуется рддом параметров и материализуется в зиде соответствующего инструмента. При объединении инструментов в одну ШК цро-веряется совместимость по номеру модификации обрабатываемой детали:

М*.= М*«' И« (6)

где: - множество номеров модификаций деталей, обрабатываемых

^ -ш шструменгом; ("/{и - множество номеров модификаций де-талой, обрабатываемых 1» 1-ым инструментом; П«„ - число инструментом, вошедших в в», -ю Ж;

- совместимость инструментов по стороне обработки:

где: и БЙь - номера сторон, обрабатываемые ]• -ым и ^-ым инструментами соответственно;

- совместимость по комплектам баз:

где: [Кб}!, - множество комплектов баз ]< -го инструмента; [Кб]и~ множество комплектов баз ^ -го инструмента;

- совместимость по длине вылета инструмента:

^ ; ¿на.....о)

где: 2 У Л - расстояние от торца ШК до ближайшей поверхности обрабатываемой детали; Х^ - расстояние от ближней поверхности детали до } -го инструмента; (п - расстояние от ближайшей поверхности детали до конца рабочей зоны ] -то инструмента;

- максимальная длина вылета 1 -го инструмента; Ь,} - минимальная длина вылета инструмента ^ ;

- совместимость по зонам ншвресэяпяшя вокруг осей шпинделей:

*(10)

где: Х^, к У], - координаты оси комплекса поверхности, обраба-г тываемого Ь чл инструментом на стороне обработки; X,}» и т]» -то же, для инструмента Ь ; в - диаметры запретных'

зон вокруг инструмента д, и инструмента }& соответственно; Л -минимальный зазор мевду шпинделями.

В этой же главе решена задача оптимизации режимов резания инструментов, входящих в одну.ИК, по критерию максимум производительности. В качестве варьируемого параметра принята минутная:подача инструментов. Минутная подача для всей ШК устанавливается с учетом значения, соответствующего точке экстремума зависимости (1- К^) и определяется, из равенства:

<Ш

где: Л"Н»М С^ -К^/еоо/' Ч

где: - средняя производительность станка, оснащенного ^и-ой

ШК; II - длина рабочего хода лимитирующего инструмента в -ой ШК; й - минутная подача ШК; О-в« - число инструментов, входящих в вл —ю ШК; Щи. - число модификаций деталей, обрабатываемых Ви -ой ШК; N - число всех модификаций деталей, обрабатываемых на ПАЛ; ¡^ - диаметр ¡ -го инструмента; Зод - подача на оборот Л -го инструмента; С^ и К«у - коэффициенты для расчета скорости времени; ^ - глубина резания; 1 -го инструмента; Ц -длина рабочего хода^-го инструмента; и»*! - средняя длительность времени замены ] -го инструмента; ^ - минутная подача д -го инструмента; -показатель степени периода стойкости ] -го инструменте

Для олучая, когда в одну ШК объединены одинаковые инструменты, выражение (II) имеет частное решение:

Б«

'^лАША .1 . }

Су4 -К^./ооо/ • Ы

и т:»ш для

Р? - программа выпуска деталей * -ой модификации, обрабатываемых 4 -ым инструментом; к* - программа выпуска деталей V -ой модификации, обрабатываемых на ПАЛ.

Определении значения минутной подачи ШК, соответствующего точке экстремума ( $ »с. ),-в общем виде возможно только о использованием численного метода. £ работе использовался метод дихотомии, как простой и обеспечивающий достаточно быстрое нахождение экстремального значения минутной подачи. Этот метод положен в оо-. шву алгоритма оптимизации реяимов резания инструментов ШК.

Проведенные в работе исследования показали, что значение производительно ста ПАЛ зависит от порядка запуска деталей в обработку» Было установлено, Что возмошш оледупцие виды организации запуска деталей для их обработки в условиях ПАЛ: групповой, поочередный и смешанный. Про групповой запуске детали обрабатывается на ПАЛ группами. Группа состоит из партий деталей разных кодификаций. Размер кавдой партии пропорционален црограше выпуска детали соответствующей юдафикацвя. Переналадка осуществляется автоматически в процессе обработки, в »ашонмоотх от того, деталь какой моднфвшда цгпшла на ¿-ыЕ отазок в момент времени 1 .Цро-гшздаггвяьвоотъ ПАХ цри обработав V ¿о* детали: определяется ООГ-ДаОНе <§ООДГЛа{ * |» л? ... и

гае:, - <ася» деталей -ч>й модафасацга в группе: время цикла обработка детей на 0А1; К - чжслэ станков в ПАЛ; В3 -УДвльние шгвря производительности ] -го станка при обработке

Р -ой детали; ^¿^ - цикловое время обработки с -ой детали груп-ты на Д -ом станке; л -число деталей в группе.

При поочередном запуске партия, запускаемая в обработку, состоит из деталей одной модификации и, до тех пор, пока вся програм-т выпуска деталей этой модификации не будет выполнена, детали шутих модификаций на ПАЛ не изготовляются. Переналадка линии с гзготовления деталей одной модификации на другую осуществляется го мере выполнения программ выпуска деталей по каядой модификации, [роизводительность ПАЛ при обработке до тали ой модификации равна:

При смешанном виде организации имеет место и поочередный ¡апусн и групповой. .

Уотановлено, что цри поочередном запуске деталей в обработку роизводителъность ПАЛ выше, чей при групповом, и изменяется в ависидаста от условий организации запуска, доотигая увеличения ля АЛ42Н в 4,9 раз. Однако, объем незавершенного производства ри групповом запуске меньше, чем при поочередном.

На основе проведенных исследований о учетом выведенных ана-итических зависимостей, связывающих значение производительности АЛ о видом организация запуска заготовок в обработку, разработа-а методика выбора рационального варианта запуска заготовок в об-аботку с целью обеспечения мшшмалышх затрат на незавершенное роизводство.

В четвертой главе дается описание алгоритмического обеспе-эния процедуры формирования состава технологических переходов, 5ъвдиняемых в ШК ПАЛ для изготовления корпусных деталей. В ос-)ве процедуры лежит процесс оптимизации структуры технологиче-юго процесса. Оптимизации структуры техпроцесса предшествует юцедура формирования "объединенного" техпроцесса. С целью фор-[рованяя "объединенного" техпроцеоса каэдый технолоотчеокий цро->со обработки заготовки, из м обрабатываемая на ПАЛ модификаций, юдставляется как упорядоченное множество технологических передов. Каждый из них характеризуется, кроме перечисленных вше, [адующими параметрами:

>мера обрабатываемых комплексов - Й«^!, ..., ; порядковый мер технологического перехода в маршруте обработка комплекса -

1 ; вид обработки -40 ; тип инструмента -Уй ; расстояние от ,

(14)

максимально удаленного уровня на стороне обрабатываемого комплекса -ft ; глубина резания - ; минимальный эаэор мевду инструментом и деталью - ; свободный ход инструмента - ; частота вращения инструмента - п. ; стойкость инструмента - Т; диаметр инструмента ; мощность резания -W • сила резания - Р; подача на. оборот - SO ;®ремя замены инструмента - ^»ам ; максимальное значение минутной подачи -S«« ; минимальное значение минутной подачи - Smin .

Формирование "объединенного" техпроцесса производится следующим образом: из каждого <р -го техпроцесса выбирается технологический переход, параметры которого сравниваются с параметрами -переходов уже записанных в "объединенном" техпроцессе. Если среди записанных технологических переходов отыщется хотя бы один, у которого все параметры совпадают с параметрами выбранного перехода, то последний не заносится в "объединенный" техпроцесс". В противном случае выбранный технологический переход записывается в "объединенный" техпроцеоо, т.е. должно выполняться условие:

A =S0jt)A(StwM<|,=

A (Swinji - S winjt) = i}

Mit.Ail I CCAU

[(Sty - %) л(у(Кб^^б]рд(% -VOjt) А А ¿(¿Ц.1 ^ji) Л = Hj,) А

t - ACS«««^«* Swib^Ü) = o\ (I5)

где? Au ii-ый технологический переход "объединенного" техпроцесса . Г-р| стадии обработки (черновая, голучистовая, чистовая и т.п.)} fly". - ¿г-ой переход техлроцеоса изготовления -ой

детали для той ае У* -ой отадш обработки.

После того, как "объединенный" технологический процеос сформировав, формируются ЕЩ, С этой целью формируется список воз-юших шкороэ технологических переходов ( Vit*)) с учетом условий сошэотшюоги. После того, яав офорщцювая список возможных комаров технологических переходов, объединенных в -ой шк, ооу-цоогЕдябтоя пераход к коррекции этого описка по органичениям в оушарной слле.к кощноота резания:

fV. < Р|»«и (16)

£ Wl, 6 v/и.

При невыполнении условия (16) осуществляется вычеркивание и.з списка технологических переходов таким образом, чтобы условна (16) выполнялось.

В итоге получаем список инструментов, которые материализуют соответствующие технологические переходы, объединенное в -ой ШК. Однако, при таком формировании списка возможны случаи, когда в состав ШК войдут инструменты, участвующие в обработке разного количества модификаций деталей. Следовательно, наличие "лишних" инструментов в ШК для некоторых модификаций деталей ограничивает возможность использования полученной ШК. Поэтому необходимо спис-сок возможных инструментов ^ -ой Ж разбить на рад новых списков, чтобы инструменты, входящие в один список, участвовали в обработке одних и тех ке модификаций деталей. С этой целью формируется матрица инцвдентности Ь (I, д ), отражающая участие каждого инструмента ШК в обработке-детали 1 -ой модификации. Элемент матрицы определяется:

если Л -ый инструмент участвует в обработке I -ой детали (Г?)

ь<и>-(«!

в противном случае Число возможных вариантов формирования нового списка инструментов, участвующих в обработке «V - К модификаций деталей (при изменении К от I до т ) равно сочетанию Ст. Оценка вариантов проводится по числу инструментов, которые могут быть вычеркнуты пз матрицы О ( I , ] ). Окончательным вариантом очитается тот, для которого количество инструментов, обрабатывающих т. -к модификаций деталей, будет максимальным. Число вычеркиваемых инструментов определяется по формуле:

где: О К") список инструментов, входящих в оптимальную ШК: , а« - число инструментов, входящих в исходную Ж.

После корректировки состава ШК, вычисляются ее параметры.

Длительность цикла работы ^ -ой Ж определяется по формуле:

(19)

Ц - длина рабочего хода 4 -го инструмента; - расстояние от ближайшей поверхности детали до Д -го инструмента, . ..

где:

Суммарные удельные потеря -ой ШК вычисляются по следующей формуле м <М

В4

IПК ^ ' ^ V* _ Агансп

28*

(20)

где: ?г( Р^- - фонд времени, затрачиваемый на изготовление деталей, в обработке которых участвует -л ШК; е-5? -

фоцд времени, необходимый для изготовления всех т Модификаций деталей.

Среднее вреда настройки (М -ой ШК определяется как

I О. Г1 4- |Д

1«« 1 <г-" ^сс)

= ' к ЩЪ • Ш' Тсе, (21)

Суммарная сила и шшнооть рэзания

Р**" - Д Р„>

§ С22)

После формирования одной ШК осуществляется переход к формированию новой к весь процесс повторяется до тех пор, пока все технологические переходы "объединенного" техпроцесса на будут исчерпаны.

ОБЩИЕ ВЫВОДУ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Установлена функциональная связь мегяу коэффициентом готовности, характеризующим работоспособное состояние юогкосблокированной ПАЛ, и вдогонсшенклатурностью изготавливаемых деталей да основе чего разработана математическая модель функционирования яеоткооблощгаванной ПАЛ.

2. Установлена аналитическая задпожость мещсу производи-чэйьноотью нэскюоблэкированиой ПАЛ и колете с гвом кодификация деталей, изготавливаемых ка »той ПАЛ в течение установленного периода времени с учетом размеров партии деталей. Выведенная аналитическая зависимость позволяем о достаточной точностью оценивать -средин, значение щзоизводаташюсм сеогкооблокировашюй ПАП на этапе разработки технического предяоЕзния.

3. В результате дроведвшшх исследований выявлена овязь панду щгоизводетэдькостьЕ Еэсткооблокдроваяиой ПАЛ и концентрацией

' «егаэяопгеоскшг перэходов с учетов сада переналадка я рэгамов резаная в козводяэкцая решать задачу оптимизации состава станков хеот-кооблокцроваяяой ПАЛ.

4. Установлено, что виды организации запуска деталей в обработку существенно влияет на производительность яесткосблокиро-ванной ПАЛ. Например, смена групповой обработки деталей на поочередную, для переналаживаемой АЛ 421Л, увеличивает среднее значение производительности ПАЛ с 5,3 шт/час до 25,4 ит/час (размер партии заготовок при групповой обработке изменяется от I шт

и вше, достигая размера годовой программы). На основе проведенных исследований разработана методика выбора рационального варианта запуска, обеспечивающего минимальные затраты на незавершенное производство.

5. Разработан алгоритм формирования состава инструментов ШК ПАЛ для обработки корпусных деталей, основанный на решении задачи оптимизации структуры "объединенного" техпроцесса за счет минимизации затрат, связанных о созданием ПАЛ цри заданном уровне ее производительности.

6. Полученные результаты являются основой метода формирования состава инструментов, входящих в одну ПК, с целью повышения эффективности проектируемой ПАЛ для обработки корпусных деталей. Результаты исследований представлены в виде алгоритмов и программ и, слутхат в качестве автоматического обеспечения подсистемы САПР ПАЛ.

Основные положения даосертации опубликованы в следущих работах:

1. Кусачев В.М. Влияние решшов резания на структурную компоновку кесткосблокированной переналаживаемой автоматической линии JJ Комплексная механизация я автоматизация производства

на основе внедрения станков о ЧПУ, промышленных роботов, гибких производственных систем и роторно-конвейерных линий. - Тезноы докладов. - Луцк, 1988, - С. 99-100. . ,

2. Султан-заде Н.М., Кусачев В.М. Расчет оптимального числа наладчиков и определение мео то пояснения инструментального шкафа для переналаживаемых автоматических линий. - М,: Деп. во ЕНЙИТЭМР,-й 5. - мш 89. - 1988.

3. Султан-заде Н.Ы., Куоачев В.М. СтЕтистачеокое моделирование работы аеоткосблокпрованной переналаживаемой автоматической линии.- М.: Доп.во ВНИИТЗМР. — 85. - т 89, - 1989.

Г6

4. Султан-заде Н.М., Кусачев В.М. Расчет коэффициента готовности кесткосблокированной переналаживаемой автоматической линии. - М.: Деп. во БНЙИТЭМР. - К 87 - мш 89. - 1989.

5. Султан-заде U.M., Кусачев В.М. Определение области предпочтительности использования жесткосблокированных переналаживаемых линий JJ Кокструктороко-технологическая информация, автоматизированное создание мапшн и технологий (КТИ - 89). - Тезисы докладов Всесоюзной науч.-техн.конф. - М,- 1989. - С.17.

КУСАЧЕВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ПОДПИСАНО В ПЕЧАТЬ &.С4.С0г.

Л-1БШ УСЛ.ПЛ.1,0 БУМАГА ПИСЧАЯ Шшлзшэ

формат сг-амде

ПЛОСКАЯ ПЕЧАТЬ ТИРАЖ 1СО ЭКЗ.

УСЛ.КР.ОТТ.1,О

УЧ.ШДЛ.©,9 ЗАКАЗ f? ¡04

ОТПЕЧАТАНО В ПОДРАЗДЕЛЕНИИ ОПЕРАТИВНОЙ ПОЛИГРАФКЯ