» » Выбор оптимальной схемы производства профилей
15.01.2015

Для производства профилей сложной формы сечения приходится применять различные комбинации основных формообразующих и вспомогательных процессов, зависящих не только от особенностей самого профиля и технических требований поставки, но и от величины заказываемой партии и возможностей имеющегося оборудования. Указанным обусловливается высокая трудоемкость технологического проектирования.
В связи с этим возникла необходимость в новых методах проектирования технологии производства высокоточных профилей. Эти методы должны базироваться на широком использовании средств электронно-вычислительной техники и станков с числовым программным управлением (ЧПУ).
Для организации экономически целесообразного производства в этих условиях требуется разработка методики выбора оптимальной схемы изготовления профилей без детальной, проработки возможных вариантов. Исследованию различных показателей сложности профиля и связанных с ними требований к технологическому процессу посвящен ряд работ. Предложенная в работе модель дает возможность прямыми методами статистического анализа производства определить рациональный технологический способ получения фасонного профиля.
На производственном объединении "Ижсталь" выбор рациональных технологических схем производства высокоточных профилей осуществляется с помощью автоматизированной системы проектирования технологии производства (АСПТП).
Анализ основных технологических процессов производства профилей позволил классифицировать возможные технологические схемы по методам получения исходной заготовки (стандартного и фасонного сечений — горячекатаная или прессованная) и по способам чистовой обработки давлением (холодная прокатка, волочение, прокатка — волочение в роликовых волокех). При таком подходе, в условиях ПО "Ижсталь", можно выделить 12 технологических схем (рис. 76), в которых сочетаются процессы формоизменения при производстве профилей: 1) волочение (В) горячекатаной сортовой (C) заготовки (С—В); 2) холодная прокатка (С — ХП); 3) волочение в роликовых волоках (С — PB); 4) холодная прокатка с последующим волочением (С — ХП — В); 5) горячая прокатка (ГП) фасонного профиля (Ф) (ГП — Ф); 6) то же, с последующим волочением (Ф — В); 7) то же, но с последующей холодной прокаткой (ф — ХП); 8) горячая прокатка с последующей холодной прокаткой и волочением (Ф — ХП — В); 9) горячее прессование (Пр) фасонного профиля (Пр — Ф); 10) то же, с последующим волочением горячепрессованной заготовки (Пр — В); 11) то же, но с последующей холодной прокаткой (Пр — ХП); 12) то же, с последующей холодной прокаткой и волочением (Пр — ХП — В).
Выбор возможных технологических схем для производства профилей с требуемыми техническими характеристиками

Для определения возможных технологических схем производства, обеспечивающих выполнение требуемых технологических характеристик профиля с учетом особенностей технологического оборудования, разработана таблица применяемости (табл. 36), которая представляет собой матрицу, описывающую соответствие между множеством решений — двенадцатью технологическими схемами и техническими характеристиками профилей (9 параметров). В качестве основных критериев, характеризующих фасонный профиль, приняты следующие параметры: площадь поперечного сечения, группа сложности, масса партии, минимальная величина внутреннего и наружного радиусов скругления контура, качество поверхности, габаритные размеры сечения, минимальная толщина элемента контура, класс точности.
Выбор оптимальной схемы производства профилей

Выбор оптимальной схемы производства профилей

Матрица применяемости охватывает все возможные сочетания основных формообразующих технологических процессов, обеспечивающих производство профилей требуемого качества. Число сочетаний, содержащихся в матрице, более 10в6. Очевидно, что при обычных методах проектирования практически затруднительно выбрать оптимальный вариант производства.
В связи с этим для решения поставленной задачи вначале необходимо определить число формообразующих и вспомогательных технологических операций.
Выбор оптимальной схемы производства профилей

Экономический анализ технологического процесса и тем более — нескольких технологических схем возможен только при наличии маршрута, содержащего информацию о числе основных и вспомогательных операций (острение, прокатка, волочение, термообработка, травление и т.д.). Для выполнения экономического анализа возможных технологических схем разработан метод предварительного назначения пооперационного маршрута, основанный на результатах статистической обработки более 1600 действующих технологических процессов изготовления профилей. Полученные зависимости числа основных и вспомогательных технологических операций от площади сечения и группы сложности профиля представляют собой кусочно-линейные функции типа
Выбор оптимальной схемы производства профилей

где Nт — число технологических операций определенного вида; A0, A1, A2 — коэффициенты; х1 — группа сложности профиля (см. табл. 36); х2 — число операций волочения (см. рис. 76).
Ввиду нелинейного характера ряда зависимостей коэффициенты определялись для нескольких интервалов изменения площади сечения профиля (табл. 37).
Сведения, приведенные в матрице применяемости (см. табл. 36), а также расчеты, выполненные с использованием данных табл. 37, позволяют определить все возможные технологические маршруты производства профиля с указанием числа основных формообразующих и вспомогательных технологических операций в каждой технологической схеме.
Экономическая оценка возможных технологических схем и выбор варианта производства

После назначения пооперационных маршрутов производится укрупненная экономическая оценка каждой из выбранных схем с последующим сравнением их по себестоимости и трудоемкости изготовления тонны профилей. При этом результаты вычисляются со следующими допущениями: себестоимость и трудоемкость производства профилей определяются только для основных операций; себестоимость передела определяется как средневзвешенная величина для всего объема выпуска.
Для определения технологической себестоимости изготовления профилей используется зависимость
Выбор оптимальной схемы производства профилей

где Собщ — общая себестоимость передела по какому-либо технологическому процессу; Cnp — себестоимость прессования; — коэффициент, учитывающий зависимость себестоимости от массы партии; n — число технологических операций; qn — коэффициент, учитывающий отклонение от средневзвешенной величины; Cn — себестоимость технологической операции калибрования; Snф — фактическое число технологических операций.
Определение сочетания технологических схем, обеспечивающих изготовление профилей в планируемый период при наименьших затратах на производство всех заказанных профилей, выполняется на ЭВМ.