Синтез технологических маршрутов обработки и сборки изделий

Как известно, ТП включает в себя операции, технологические p_i и вспомогательные переходы. К последним относятся переходы, связанные с закреплением детали (u), раскреплением и съемом детали (f), сменой инструмента (q), сменой позиции детали (r).

Операция может быть математически описана графом . Здесь A - множество вершин, каждая из которых соответствует переходу. Набор же связей (дуг графа)  выражает временные отношения, т.е. последовательность выполнения переходов. Последовательность выполнения переходов может быть трех видов:

- Последовательное выполнение (обозначается ). Второй переход начинается только после завершения первого. Пример: многопроходное снятие припуска. Проход чистовым резцом не может начаться до завершения снятия припуска чистовым резцом.

- Параллельное выполнение (обозначается ). Оба перехода выполняются одновременно. Пример: расточка одновременно двух соосных отверстий в корпусной детали.

- Параллельно-последовательное выполнение (обозначается ). Начало второго перехода сдвинуто по времени относительно начала первого перехода.

Для станков с ЧПУ нехарактерно применение многоинструментальных наладок и иных методов параллельного выполнения переходов, поскольку они лишают оборудование с ЧПУ главного преимущества - быстрой переналаживаемости. Однако в ОЦ широко применяется многошпиндельная параллельная обработка, не требующая сложной оснастки благодаря собственно конструкции ОЦ.

Замечание: Параллельная обработка на станке с ЧПУ вступает в противоречие с линейной структурой УП. Поэтому на ОЦ чаще всего установлено несколько независимых контроллеров ЧПУ для каждого шпинделя. Соответственно, разрабатывается не одна, а несколько УП.

Рассмотрим классификацию технологических операций (Табл. 14.2).

Класс I представляет собой обработку одной детали последовательностью переходов, выполняемых одним инструментом. Он особенно характерен для фрезерных, шлифовальных, электроэррозионных станок в С ЧПУ, где одним инструментом можно выполнить много переходов.

Табл. 14.2

Класс I описывается формулой:

(14.1)

Гораздо более распространен в производстве класс II. К нему относятся операции, состоящие и переходов, выполняемых разными инструментами. Это характерно для токарной, фрезерной, расточной, сверлильной обработки на ЧПУ. Класс II имеет несколько разновидностей (Табл. 14.3):

Табл. 14.3

Однопозиционная обработка со сменой инструмента:
		(14.2)
Многопозиционная обработка с последовательным выполнением переходов и однократной сменой инструмента в каждой позиции перехода
	(14.3)
Многопозицонная обработка с многократной сменой инструмента в каждой позиции (последовательный метод)
	(14.4)
Многопозиционная обработка с однократной сменой инструмента для ряда позиций (параллельный метод)
	(14.5)

Классы III и IV (многодетальная обработка) нехарактерны для оборудования с ЧПУ.

Для решения задачи оптимизации ТП при использовании оборудования с ЧПУ введем понятие функции ТП. Очевидно, что функциональное назначение ТП - перевод заготовки из исходного состояния C₀ в конечное состояние C_к. Перевод, как правило, осуществляется через последовательность переходов, каждый из которых можно представить функцией :

(14.6)

Тогда операция описывается как

, где  - функционал (набор функций) технологических переходов операции.

(14.7)

На основе описания операции можно построить орграф (ориентированный граф) вариантов ТП (

Рис. 14.3).

Граф является ориентированным, поскольку процесс мехобработки является однонаправленным: возвращение к предыдущему состоянию невозможно.

Оптимизация ТП при разработке УП выполняется по двум основным критериям: максимальной производительности и минимальной себестоимости. Для расчета по производительности каждой дуге графа присваивается трудоемкость перехода .

Рис. 15.3 - Орграф ТП.

Затем из всех возможных путей от вершины C_o до вершины C_k выбирается такой, у которого суммарная трудоемкость T минимальна:

(14.8)

Аналогично решается задача оптимизации по производительности.