Этапы и методологические особенности проектирования автоматизированного технологического процесса

Автоматизированный технологический процесс проектируется в несколько стадий. На каждой стадии оценивается эффективность различных вариантов выполнения операций путем сравнения их по определенной методике. Обычно критерием эффективности принимается себестоимость или производительность технологического процесса.

На первой стадии выбираются методы обработки и составляются ее план, дается технико-экономическое обоснование принятого варианта технологического процесса. На последующих стадиях определяется содержание отдельных операций, межоперационные припуски и допуски, тип инструментов, режимы обработки и другие параметры технологического процесса. Далее разрабатывается принципиальная схема конструкций специальных приспособлений, транспортных и загрузочных устройств, а также вспомогательных приспособлений (блоки инструментов, многорезцовые державки, быстросменные патроны и др.). Даются схемы компоновок специальных многоинструментальных и агрегатных станков, РТК, систем автоматического управления, поднастройки и регулирования процесса обработки.

План обработки предусматривает наметку определенного порядка операций, позволяющего увязать в комплексе конструкции станка, загрузочно-разгрузочных, транспортных устройств и средств автоматического контроля. План обработки составляется на основе анализа чертежа детали и заготовки. Расчленение технологического процесса на отдельные операции и последовательность их выполнения устанавливаются с учетом:

- максимальной концентрации операций;

- сохранение постоянства баз;

- выравнивание по продолжительности времени выполнения отдельных операций;

- выполнение чистовых и отделочных операций в конце процесса.

Установочные базы могут иметь любую форму поверхности (плоскую, цилиндрическую, коническую или криволинейную), если они обеспечивают:

- необходимую точность ориентации заготовки относительно инструмента при автоматической загрузке;

- удобство установки и надежность фиксации и закрепления заготовки в рабочей позиции в приспособлениях, смонтированных на станке;

- сохранение постоянства базы в процессе всего цикла обработки детали.

Выбранные базовые поверхности должны не только удовлетворять обычным технологическим требованиям (стабильность положения заготовки в процессе обработки, наименьшие погрешности установки, жесткость и устойчивость под действием зажимных усилий и сил резания и др.), но также обеспечивать наиболее благоприятные условия автоматической загрузки заготовок в приспособления и транспортирования заготовок. При выборе баз необходимо учитывать также конструкцию автоматического загрузочного устройства.

Базовыми поверхностями при обработке корпусов, например, служат плоскости с фиксирующими отверстиями или цилиндрические наружные и внутренние посадочные плоскости. При обработке валов – центровые фаски и наружные цилиндрические поверхности; при обработке дисков и фланцевых деталей - торцевые поверхности и выступающие цилиндрические пояски.

При обработке на автоматических линиях деталей сложной формы, не имеющих удобных базовых поверхностей, как, например, лопатки турбин и компрессоров, применяются приспособления-спутники, в которых устанавливаются и закрепляются заготовки, помещаемые от начала до конца линии.

Проектирование операций, выполняемых автоматически, включает подробную разработку содержания каждого перехода, последовательность выполнения и возможность совмещения их во времени, выбор оборудования, инструментов и приспособлений, режимов резания. Для каждой операции устанавливают настроечные размеры, и составляется схема наладки; определяется норма времени на выполнение операции и производится выравнивание его заданному такту.

Оборудование, применяемое при определенном технологическом процессе выбирается в зависимости от методов и сложности обработки, размеров детали и масштабов производства. Прежде всего, оно должно обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых к обрабатываемой детали в отношении точности ее размеров, формы и качества поверхности. Оборудование должно быть высокопроизводительным и экономичным в эксплуатации.

В зависимости от масштабов производства степень автоматизации технологического оборудования может быть различной. Анализ использования оборудования, по данным зарубежных стран (ФРГ, США), показывает, что в мелкосерийном производстве (до 10 деталей в партии) станки работают (основное технологическое время) только 6% от астрономического фонда времени, в среднесерийном (11-5000 деталей в партии) - до 8%, в крупносерийном и массовом (более 5000 деталей в партии) - до 22%. В третью смену, выходные и праздничные дни, зачастую и во вторую смену, что составляет от астрономического фонда времени 50%и более, станочное оборудование на предприятиях не работает.

К настоящему времени определились тенденции, а также разработаны типовые конструкторско-технологические решения автоматизации различных видов производства:

- для мелко- и среднесерийного - станки с ЧПУ, роботизированные станки с ЧПУ (модули), роботизированные участки станков с ЧПУ, гибкие производственные системы;

- для крупносерийного - переналаживаемые автоматические линии или гибкие производственные системы на базе специальных станков и станков с ЧПУ;

- для массового - классические (переналаживаемые) автоматические линии, агрегатные и специальные станки, комплексные автоматические системы на их базе.