Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тольяттинский Государственный Университет

Методическое пособие к практическим

занятиям по дисциплине:

«Основы технического творчества»

Совершенствование технологической

операции с помощью методов технического творчества

А.В. Гордеев

Тольятти 2007

Рецензенты: А.П. Шайкин, засл. деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор В.М. Боровков, кандидат технических наук, доцент

Гордеев А.В. Совершенствование технологической операции с помощью методов технического творчества. Методическое пособие. Тольятти, ТГУ, 2007- с.

ISBN

В пособии рассмотрены структура и содержание контрольной работы по дисциплине «Основы технического творчества» для студентов машиностроительных специальностей. Приведен пример выполнения работы

Рекомендовано методическим советом Автомеханического института Тольяттинского государственного университета.

ISBN Гордеев А.В.,2007

Используемые сокращения

АВП - алгоритм выявления противоречия;

АП - административное противоречие;

В - вещество в вепольном анализе;

ВА - вепольный анализ технических систем;

ВАД - правило достройки веполя;

ВАН - правило надстройки веполя;

ВАС - правило смены элементов веполя;

ГН - главный недостаток технической системы;

ДЭ - дефектный элемент;

ИО - изменяемый объект;

ИР - идеальное решение;

КВ - метод контрольных вопросов;

МА - морфологический анализ;

МПО - метод проб и ошибок;

МФО - метод фокальных объектов;

МШ - мозговой штурм;

ОИМШ - обратный индивидуальный мозговой штурм;

ОМШ - обратный мозговой штурм;

ОТ - объект техники;

П - проблема в технической задаче;

П - поле в вепольном анализе;

ПН - причина недостатка в технической системе;

РП - разделение противоречия;

РПВ - разделение противоречия во времени;

РПП - разделение противоречия в пространстве;

ТП - техническое противоречие;

ТР - техническое решение;

ТС - техническая система;

ТТ - техническое творчество;

ФП - физическое противоречие;

ФС - физическое состояние;

ЭП - эмпирическое правило;

ЭПВ - эмпирическое правило «Вред в пользу»

ЭПД - эмпирическое правило «Динамичность»

ЭПК - эмпирическое правило «Кривизна»

ЭПН - эмпирическое правило «Наоборот»

ЭПО - эмпирическое правило «Объединение-разделение»

ЭПП - эмпирическое правило «Подобие»

ЭПС - эмпирическое правило «Состояние»

ЭПУ - эмпирическое правило «Упругость»

Цель работы - закрепить знания и умения в области методологии технического творчества (ТТ), приобретенные на теоретических и практических занятиях, а также приобрести навыки решения практических задач специальности с помощью методов ТТ.

Для выполнения работы студент должен:

знать:

законы развития технических систем (ТС);

основные положения методологии ТТ;

алгоритм выявления административных (АП), технических (ТП) и физических (ФП) противоречий в ТС;

основные методы разрешения этих противоречий;

уметь:

критически анализировать ТС, выявлять главные недостатки ТС и их причины;

выявлять и формулировать АП, ТП и ФП в ТС;

разрешать эти противоречия с помощью методов ТТ, устраняя тем самым недостатки ТС;

представлять результат разрешения противоречий в виде технического решения (ТР).

Задача работы - усовершенствовать одну из операций технологического процесса (ТП) изготовления объекта техники (ОТ) с помощью методов ТТ.

Работа имеет следующую структуру:

Введение. Цель и задачи работы.

1. Описание операции и её критически анализ

2. Совершенствование операции с помощью метода проб и ошибок (МПО)

3. Выявление противоречий ТС

4. Разрешение противоречий с помощью методов ТТ

5. Результаты усовершенствования операции

Заключение. Литература.

Студент выполняет работу в течение всего семестра на практических занятиях по мере изучения материала, а также самостоятельно вне аудитории и предъявляет её на проверку преподавателю на каждом занятии. Текст работы, в том числе таблицы, печатают в редакторе MS Word на одной стороне бумаги формата А4 шрифтом Times New Roman или Ariel №14 через 1,5 интервала. Заголовки выделяют с помощью форматирования. Эскизы выполняют в любом графическом формате.

Ниже излагается краткое содержание каждого раздела работы.

1. Описание операции и её критический анализ

Задача раздела - на базе анализа заданной операции ТП изготовления ОТ выявить её главные недостатки и их причины.

1.1 Описание операции

Описание операции включает:

общие сведения об операции: номер операции в ТП, её наименование, место в ТП, содержание позиций, установов и переходов, технические требования, режимы, основное и вспомогательное время;

сведения о заготовке: материал, вид (способ получения), состояние, свойства, размеры, масса, предварительная обработка, технологические базы;

сведения об оборудовании: тип, наименование, модель, технические характеристики, уровень автоматизации;

сведения о приспособлениях: наименование, количество позиций, опоры, зажимы, установочные элементы, вид привода, уровень автоматизации;

сведения об инструментах: тип, функции, наименование, модель, ГОСТ, конструкция, материал, стойкость, технические характеристики.

Описание операции иллюстрируют эскизом, который содержит ту же графическую и текстовую информацию, что и схема наладки.

1.2 Выявление недостатков операции

С целью выявления главных недостатков операции проводят обратный индивидуальный мозговой штурм (ОИМШ).

На первой стадии ОИМШ выявляют 12…15 недостатков операции, относящихся к оборудованию, приспособлениям, инструментам, технологии операции.

На второй стадии ОИМШ проводят анализ выявленных недостатков и выявляют 3…5 главных недостатков операции. Приводят обоснование выбора. Выявляют основные причины этих недостатков.

1.3 Формулировка цели усовершенствования

Цель усовершенствования операции формулируют как положительный эффект, который предполагается получить в результате усовершенствования. Формулировка цели логически вытекает из формулировки главных недостатков как устранение этих недостатков путём устранения их причин.

2. Совершенствование операции с помощью метода проб и ошибок (МПО)

Задача раздела - с помощью различных модификаций МПО дать предложения по усовершенствованию заданной операции.

МПО - наиболее распространенный метод принятия решений, которым мы пользуемся как в обыденной жизни, так и при решении производственных задач, в том числе и технических. Недостатками МПО являются хаотичность, неупорядоченность, субъективизм, отсутствие четкой последовательности действий. Всё это ведёт к большим затратам времени и снижает вероятность получения оптимального решения. Поэтому появились различные модификации МПО - мозговой штурм (МШ), метод контрольных вопросов(КВ), метод фокальных объектов (МФО), морфологический анализ (МА).

2.1 Совершенствование операции с помощью МШ

МШ - один из методов коллективного решения задачи. Сущность МШ состоит в разделении процессов выдвижения идей (проб) и их оценки. Участники МШ делятся на две группы - «генераторы» и «эксперты». Сначала генераторы последовательно предлагают решения без их обсуждения и оценки. После прекращения выдвижения идей эксперты обсуждают их и выбирают лучшие.

Разновидностями МШ могут быть совмещённый МШ, когда генераторами и экспертами являются одни и те же участники; обратный МШ, когда выявляются недостатки ОТ; индивидуальный МШ, когда его проводит один человек, являясь и генератором, и экспертом.

Данный раздел работы выполняют в следующей последовательности:

кратко излагают сущность МШ;

на первой стадии МШ предлагают 12…15 ТР, устраняющих выявленные в разд. 1.2 недостатки, в первую очередь главные недостатки;

на второй стадии МШ проводят экспертизу предложенных ТР и выбирают лучшее из них;

приводят описание сущности ТР, технический результат его использования, а также эскиз ТР.

2.2 Совершенствование операции с помощью КВ

Метод КВ - один из методов систематизации поиска решений ТЗ. Вопросы могут быть самыми различными. Их содержание определяется основными законами, тенденциями, направлениями развития ТС, которые можно свести к следующему:

1) Увеличение степени идеальности (уменьшение массы, размеров, энергоемкости, времени действия; увеличение КПД, производительности, срока службы, уровня автоматизации).

2) Увеличение степени динамичности (переход от неподвижных объектов к подвижным; увеличение скорости, давления, температуры; переход от плоских элементов к криволинейным, от симметричных - к асимметричным; переход от жестких элементов к упругим, от твёрдых тел - к жидкостям, газам, пастам, порошкам, пене; переход от постоянных характеристик объекта к переменным, от жесткого управления - к адаптивному).

3) Расширение технологических возможностей (увеличение числа выполняемых функций; совмещение функций во времени; объединение объектов в бисистемы, полисистемы).

4) Переход с макроуровня на микроуровень (использование свойств молекул; использование химических свойств веществ).

5) Интеграция ТР (использование аналогов из данной области, из других областей техники, из живой природы).

6) Утилизация отходов (использование отходов вещества или энергии, полезное использование вредных эффектов).

На базе этих тенденций можно сформулировать следующие КВ:

1) Как можно приблизить ТС к идеальной?

2) Как можно сделать ТС более динамичной?

3) Как можно расширить технологические возможности ТС?

4) Можно ли перейти с макроуровня ОТ ТС на микроуровень?

5) Какие аналоги ОТ можно использовать в ТС?

6) Какие вредные свойства ТС можно использовать с пользой?

Данный раздел работы выполняют в следующей последовательности:

кратко излагают сущность метода КВ.

определяют основные тенденции развития данного вида техники и на их базе формулируют 5…8 контрольных вопросов;

предлагают ТР в виде ответов на эти вопросы;

приводят описание сущности лучшего из этих ТР и технический результат его использования, а также эскиз ТР.

2.3 Совершенствование операции с помощью МФО

Сущность метода ФО состоит в том, что на совершенствуемый ОТ (фокальный объект, т.е. объект, который находится в фокусе нашего внимания) переносят признаки случайных объектов. В результате получаются такие сочетания признаков, до которых простым перебором вариантов решения дойти было бы непросто.

Данный раздел работы выполняют в следующей последовательности:

кратко излагают сущность МФО;

выбирают фокальный объект - ОТ, который необходимо усовершенствовать;

выбирают случайные объекты;

составляют таблицу свойств случайных объектов, группируя их по типам: форма (конструкция К), материал (М), связи (С), движения (Д):

Тип признаков	№ признака	Случайные объекты
		1.	2.	3.
		Признаки случайных объектов
К	1 2 3	1К1 1К2 1К3 …	2К1 2К2 2К3 …	3К1 3К2 3К3 …
М	1 2 3 …	1М1 1М2 1М3 …	2М1 2М2 2М3 …	3М1 3М2 3М3 …
С	1 2 3 …	1С1 1С2 1С3…	2С1 2С2 2С3…	3С1 3С2 3С3…
Д	1 2 3 …	1Д1 1Д2 1Д3…	2Д1 2Д2 2Д3…	3Д1 3Д2 3Д3…

выбирают комбинацию свойств и синтезируют ТР;

приводят описание сущности ТР и технический результат его использования, а также эскиз ТР.

2.4 Совершенствование операции с помощью МА

Сущность МА состоит в том, что в совершенствуемом ОТ выделяют основные элементы, для каждого элемента выбирают альтернативные варианты его использования и, комбинируя их между собой, получают новые ТР.

Данный раздел работы выполняют в следующей последовательности:

выделяют в совершенствуемой ТС основные элементы;

составляют морфологическую матрицу, содержащую альтернативные варианты их использования, группируя их по типам: форма (конструкция К), материал (М), связи (С), движения (Д).

Тип признаков	№ признака	Элементы
		1.	2.	3.
		Варианты исполнения
К	1 2 3	1К1 1К2 1К3 …	2К1 2К2 2К3 …	3К1 3К2 3К3 …
М	1 2 3 …	1М1 1М2 1М3 …	2М1 2М2 2М3 …	3М1 3М2 3М3 …
С	1 2 3 …	1С1 1С2 1С3 …	2С1 2С2 2С3 …	3С1 3С2 3С3 …
Д	1 2 3 …	1Д1 1Д2 1Д3 …	2Д1 2Д2 2Д3 …	3Д1 3Д2 3Д3 …

выбирают комбинацию вариантов и синтезируют ОТ;

приводят описание сущности ТР и технический результат его использования, а также эскиз ТР.

Выявление противоречий в ТС

Задача раздела - выявить АП, ТП и ФП, присущие заданной операции в её исходном виде.

АП - противоречие между имеющимися и требуемыми свойствами ТС (между тем, что есть, и тем, что должно быть);

ТП - противоречие между свойствами ТС при её изменении (с улучшением одного свойства ухудшается другое);

ФП - противоречие между двумя противоположными состояниями ОТ, в которые он должен быть приведен для решения задачи.

Противоречия ТС выявляют, используя алгоритм выявления противоречий (АВП). АВП содержит три этапа, каждый этап включает несколько шагов.

Этап 1. Выявление АП

1.1. Выявление главного недостатка (ГН) и его причин (ПН).

1.2. Формулировка проблемы (П) (требуется устранить ГН путем устранения ПН).

1.3. Формулировка АП: а) ГН (1.1) вследствие ПН

б) П (1.2)

Этап 2. Выявление ТП

2.1. Выявление конфликтующей пары ОТ - изделия (ОТ, на который направлено действие) и инструмента (ОТ, непосредственно взаимодействующий с изделием).

2.2. Выявление полезного свойства (ПС) ТС:

а) разрешение АП напрямую;

б) выявление ухудшающегося свойства при решении на прямую;

в) формулировка ПС.

2.3. Формулировка ТП: а) ПС (2.2в)

б) ГН вследствие ПН (1.1)

Этап 3. Выявление ФП

3.1. Выбор изменяемого объекта (ИО).

3.2. Формулировка идеального решения (ИР): ИО сам обеспечивает устранение ГН, сохраняя ПС.

3.3. Выявление дефектного элемента (ДЭ) в ИО, не справляющегося с требованиями ИР.

3.4. Формулировка противоположных физических состояний (ФС) ДЭ для выполнения требований ИР:

а) для устранения ГН ДЭ должен быть ФС1;

б) для сохранения ПС ДЭ должен быть противоположное ФС2;

3.5. Формулировка ФП

а) полная: ДЭ должен быть (ФС1 3.4а) и (ФС2, 3.4б);

б) краткая: ДЭ должен быть и не должен быть.

АВП составляют для трёх ГН ТС

1. Разделение противоречий с помощью методов ТТ

Задача раздела - путем разрешения заданной операции присущих АП, ТП и ФП дать предложения по устранению её недостатков.

Полное или частичное разрешение противоречия состоит в полном или частичном выполнении обоих противоположных требований ФП. Из наиболее часто используемых методов разрешения противоречий используем три: метод разделения противоречий (РП), метод вепольного анализа (ВА) и метод эмпирических правил (ЭП).

4.1. Совершенствование операции с помощью метода РП

Сущность метода РП состоит в том, что выполняются оба противоречивых требования ФП, но или в разное время (правило РП во времени - РПВ), или в разных частях ОТ (правило РП в пространстве - РПП).

4.1.1. Правило РПВ

Сущность правила РПВ: выполняются оба требования ФП, но в разные моменты времени. Правило РПВ включает приёмы:

РПВ1 «Оптимизация»: разделить действие так, чтобы в каждый момент ОТ находился в оптимальных условиях;

РПВ2 «Предварительное действие»: выполнить действие до начала работы*, изменить последовательность действий;

РПВ3 «Опережение»: выполнить действие чуть раньше*;

РПВ4 «Прерывистость»: заменить непрерывное действие прерывистым*, изменить соотношение времени действий и пауз, использовать паузы для другого действия.

Знак * означает инверсию приёма - противоположное действие.

Совершенствование операции с помощью правила РПВ производят в следующей последовательности:

указывают недостаток, который предполагается устранить, и его причину;

формулируют ТП и ИР;

выявляют ДЭ;

формулируют противоречивые ФС ТС и ФП;

выбирают приём РПВ;

описывают сущность предлагаемого ТР, приводят его эскиз;

описывают технический эффект использования ТР.

4.1.2 Правило РПП

Сущность правила РПП: выполняются оба требования ФП, но применительно к разным частям ОТ. Правило РПП включает приемы:

РПП1 «Дробление»: разделить ОТ на части с одинаковыми функциями*;

РПП2 «Деление»: разделить ОТ на части с разными функциями*;

РПП3 «Оптимизация»: разделить ОТ на части так, чтобы каждая часть находилась в оптимальных условиях;

РПП4 «Противоположность»: разделить ОТ на части со свойствами, противоположными свойствам ОТ в целом.

Совершенствование операции с помощью правила РПП производят в следующей последовательности:

указывают недостаток, который предполагается устранить, и его причину;

формулируют ТП и ИР;

выявляют ДЭ;

формулируют противоречивые ФС ТС и ФП;

выбирают приём РПП;

описывают сущность предлагаемого ТР, приводят его эскиз;

описывают технический эффект использования ТР.

4.2. Совершенствование операции с помощью ВА.

Сущность ВА состоит в том, что ТС представляют в виде совокупности взаимосвязанных веществ (В) и полей (П). ТС из трёх элементов - двух веществ и поля их взаимодействия, так называемый веполь - минимальная работоспособная ТС. ВА включает три правила: достройки веполя (ВАД), смены элементов веполя (ВАС) и надстройки веполя (ВАН).

4.2.1. Правило ВАД

Сущность правила ВАД: если ТС состоит из одного или двух элементов, её достраивают до веполя. Вепольная схема задачи:

~ В1 В2 > П > В1 П ~ В1 В2 > П > В1

~ В1 П > В2 > В1 П ~ В1 П > В2 > В1

Здесь ~ - вредное действие (свойство),

> - полезное действие (свойство),

- переход от задачи к решению.

Правило ВАД включает приёмы:

ВАД1 «Добавки»: для обнаружения ОТ или управления его свойствами в ОТ вводят добавку В2, которая создаёт поле П;

ВАД2 «Ограниченные добавки»: если введение добавок запрещено, то:

вместо внутренней добавки вводят наружную;

добавку вводят на короткое время;

вводят в малых дозах особоактивную добавку;

добавку вводят в виде химического соединения, из которого она выделяется при работе;

ВАД3 «Максимальный режим»: если невозможно обеспечить оптимальный режим, используют максимальный режим, а избыток убирают.

Совершенствование операции с помощью правила ВАД производят в следующей последовательности:

указывают недостаток, который предполагается устранить, и его причину;

формулируют ТП и ИР;

выявляют ДЭ;

формулируют противоречивые ФС ТС и ФП;

выбирают приём ВАД, составляют вепольную схему и определяют входящие в неё элементы;

формулируют ТР, описывают его сущность, приводят эскиз;

описывают технический эффект использования ТР.

4.2.2. Правило ВАС

Сущность правила ВАС: если вепольная ТС неработоспособна, меняют один из её элементов.

В2>П ~ В1 В2' > П > В1 В2>П ~ В1 В3 > П > В1

Здесь В2' - видоизменение вещества В2

Правило ВАС включает приёмы:

ВАС1 «Изменение»: элемент ТС изменяют, делая его более идеальным, динамичным, дробным, управляемым и т.п.

ВАС2 «Замена»: элемент ТС заменяют более идеальным, динамичным, дробным, управляемым и т.п.

Совершенствование операции с помощью правила ВАС производят в следующей последовательности:

указывают недостаток который предполагается устранить, и его причину;

формулируют ТП и ИР;

выявляют ДЭ;

формулируют противоречивые ФС ТС и ФП;

выбирают приём ВАС, составляют вепольную схему и определяют входящие в неё элементы;

формулируют ТР, описывают его сущность, приводят эскиз;

описывают технический эффект использования ТР.

4.2.3. Правило ВАН

Сущность правила ВАН: если вепольная ТС неработоспособна, в неё вводят четвертый элемент.

Правило ВАН включает приёмы:

ВАН1 «Видоизмененное вещество»: для устранения вредного взаимодействия элементов между ними вводят видоизменение одного из них.

В2>П ~ В1 В2 > П > В2' > В1

ВАН2 «Третье вещество»: для устранения вредного взаимодействия элементов между ними вводят третье вещество.

В2>П ~ В1 В2 > П > В3 > В1

ВАН3 «Объединение»: нежесткое, непрочное и т.п. вещество объединяют с третьим веществом, делающим его жестким, прочным, и т.п., которое затем удаляют.

В2>П ~ В1 В2 > П > (В1+В3)

ВАН4 «Перенос действия»: действие направляют на дополнительный элемент, связанный с элементом веполя.

В2>П ~ В1 В2 > П > В3 > В1

Совершенствование операции с помощью правила ВАН производят в следующей последовательности:

указывают недостаток который предполагается устранить, и его причину;

формулируют ТП и ИР;

выявляют ДЭ;

формулируют противоречивые ФС ТС и ФП;

выбирают приём ВАН, составляют вепольную схему и определяют входящие в неё элементы;

формулируют ТР, описывают его сущность, приводят эскиз;

описывают технический эффект использования ТР.

4.3. Совершенствование операции с помощью ЭП

Сущность метода ЭП состоит в использовании набора выработанных практикой правил и приемов решения ТЗ определенных типов, объединенных общностью ФП для задач данного типа.

Наиболее распространенные ЭП:

1) Объединение-разделение (ЭПО): ОТ необходимо объединить в более крупные ОТ или разделить на более мелкие.

ЭПО1 «Объединение объектов»: объединить однородные ОТ в один ОТ*.

ЭПО2 «Объединение функций»: сделать ОТ способным выполнять функции других объектов*.

ЭПО3 «Матрешка»: разметить ОТ внутри другого ОТ*.

2) Упругость (ЭПУ): ОТ должен содержать упругий элемент.

ЭПУ1 «Упругий элемент»: использовать упругие свойства элемента, заменить жесткий элемент упругим, ввести дополнительно упругий элемент.

ЭПУ2 «Надувной элемент»: использовать надувные и гидронаполняемые элементы, воздушную и гидравлическую подушки.

3) Наоборот (ЭПН): условия задачи следует изменить на противоположные.

ЭПН1 «Противоположное положение»: перевернуть ОТ, наклонить, положить на бок;

ЭПН2 «Противоположное действие»: переменить действие на обратное, сделать движущийся элемент неподвижным, а неподвижный движущимся, изменить направление движения;

4) Криволинейность (ЭПК): ОТ или его элементы должны иметь криволинейную форму.

ЭПК1 «Криволинейный элемент»: перейти от прямолинейных элементов к криволинейным, от равномерной кривизны к неравномерной;

ЭПК2 «Вращение»: перейти от поступательного движения к вращательному*;

ЭПК3 «Качение»: заменить скольжение качением.

5) Динамичность (ЭПД): заменить статическую ТС динамической*.

ЭПД1 «Подвижность»: сделать неподвижное ОТ подвижной, увеличить число степеней свободы*(КВР);

ЭПД2 «Адаптивность»: в процессе работы изменять характеристики ОТ, приближая их к оптимальным;

6) Подобие (ЭПП): использовать копию.

ЭПП1 «Копия объекта»: использовать вместо ОТ его копию.

ЭПП2 «Природный аналог»: выполнить ОТ аналогичным природному аналогу.

7) Вред в пользу (ЭПВ): использовать недостатки ОТ для получения полезного результата.

ЭПВ 1 «Использование»: использовать вредный фактор для получения положительного эффекта;

ЭПВ 2 «Усиление»: усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным;

ЭПВ 3 «Сложение»: устранить вредный фактор путем сложения с другим вредным фактором;

ЭПВ 4 «Дешевая недолговечность»: заменить дорогой ОТ набором дешевых, поступившись долговечностью;

ЭПВ 5 «Отходы»: использовать отходы вещества или энергии.

8) Состояние (ЭПС): изменить состояние материала ОТ.

ЭПС1 «Агрегатное состояние»: изменить агрегатное состояние ОТ - жидкое на твердое, газообразное и т.п.*;

ЭПС2 «Консистенция»: изменить концентрацию или консистенцию вещества, применить пасту, порошок, пену, гель;

ЭПС3 «Пористость»: заменить сплошное вещество пористым, заполнить поры веществом с требуемыми свойствами.

Совершенствование операции с помощью метода ЭП производят в следующей последовательности:

указывают недостаток, который предполагается устранить, и его причину;

формулируют ТП и ИР;

выявляют ДЭ;

формулируют противоречивые ФС ТС и ФП;

выбирают правило и прием ЭП, составляют вепольную схему и определяют входящие в неё элементы;

формулируют ТР, описывают его сущность, приводят эскиз;

описывают технический эффект использования ТР.

2. Результаты усовершенствования операции

Задача раздела - выбрать 8 наиболее эффективных совместимых ТР, полученных в разд. 2 и 4, и на их основе разработать усовершенствованную операцию.

Предложения по усовершенствованию операции

Предложения по усовершенствованию операции, полученные с помощью различных методов, правил, приемов, сводят в таблицу. При этом обращают внимание на совместимость предлагаемых ТР.

Таблица

Результаты усовершенствования … операции

Объект, элемент, параметр	По базовому Варианту	Метод, правило, прием	По усовер-шенствованному Варианту	Технический результат
1	2	3	4	5

Описание усовершенствованной операции

Описание усовершенствованной операции выполняют по типу разд. 1.1, особо выделяя применение предложенных ТР. Указывают общий технический эффект. Описание иллюстрируют эскизом.

Пример выполнения работы

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ШЛИФОВАЛЬНОЙ ОПЕРАЦИИ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА

Цель работы - закрепить знания и умения в области методологии технического творчества (ТТ).

Задача работы - усовершенствовать шлифовальную операцию технологического процесса (ТП) обработки вала редуктора с помощью методов ТТ.

1.Описание операции и её критический анализ

1.1 Описание операции

Операция 110 ТП обработки вала редуктора является получистовой и выполняется после лезвийной обработки перед чистовым шлифованием. Операция включает шлифование цилиндрических шеек 6 , 10 и уступа 5 (рис.1) и содержит 3 перехода:

обработка шейки 6 ;

обработка шейки 10 ;

обработка уступа 5 .

Согласно типовому ТП шейки 6 , 10 шлифуют периферией круга последовательно по маятниковой схеме [13] с продольной подачей. Пов. 5 шлифуют торцом круга с ручной продольной подачей.

Рис.1.1. Эскиз шлифовальной операции 110

Заготовка детали - штамповка из стали 40ХГНМ твёрдостью после термообработки НRС 44. Заготовка прошла лезвийную обработку и термообработку. Обрабатываемые цилиндрические поверхности 6 и 10 и уступ пов. 5 являются основными конструкторскими базами. Перед данной операцией они имеют точность 10 квалитет и шероховатость Rа=6,3 мкм. Несоосность шеек 6 и 10 составляет 0,05 мм, биение торца 5 - 0,03 мм, что не отвечает требованиям чертежа. Теоретическими технологическими базами являются ось заготовки (двойная направляющая база), торец 1 (упорная база) и ось сечения вала (упорная база). Фактическими технологическими базами являются центровые отверстия и пов. 2 .

Режущий инструмент - шлифовальный круг формы ПП 350?20?127 характеристики 24А25СМ16К5 по ГОСТ 2424-75. Рабочими поверхностями являются: при обработке пов. 6 и 10 - периферия круга, при обработке пов. 5 - торец круга. Класс точности круга - А по ГОСТ 2424-75. Стойкость круга между правками - 10 деталей. Правку круга производят алмазным карандашом с помощью специального правящего устройства.

Заготовку устанавливают в неподвижных центрах передней и задней бабок. Вращение заготовке передаётся от шпинделя через поводковое устройство типоразмера 7107-0064 по ГОСТ 16488-70. Зажим ручной.

Оборудование - круглошлифовальный станок мод. 3М153. Максимальный диаметр обработки - O 50, длина шлифования - до 450 мм. Частота вращения шпинделя шлифовального круга n=1900 об/мин. Частота вращения шпинделя заготовки n₁=50…1000 об/мин с бесступенчатым регулированием. Скорость продольной подачи стола S=0,02…5 м/мин с бесступенчатым регулированием. Мощность привода главного движения N= 7.5 кВт [14].

Припуск на обработку составляет 0,5 мм на сторону. Размеры обработки приведены на эскизе операции (рис.1). Точность обработки диаметральных размеров - 8 квалитет (допуск IТ=0,033 мм для пов. 10 и 0,039 для пов. 6 ), осевых - 14 квалитет(IТ=0,62). Шероховатость пов. 9 , 10 Rа=1,6; пов. 5 - Rа=2,5. Несоосность пов. 6 и 10 до 0,02 мм, торцевое биение пов. 5 - 0,012мм. Охлаждающая жидкость - полив 5% раствором эмульсии.

Режимы резания:

скорость шлифования V=35 м/с ( n=1900 об/мин);

круговая подача V₁=35 м/мин ( n₁=370об/мин);

продольная подача Sм=3,5 м/мин;

глубина шлифования t=0,003мм/дв.ход.

Время обработки (расчет см. п. 1.2):

основное: для пов. 9 ? ₀₆ = 1.17мин;

для пов. 10 ? ₀₁₀ = 1.25мин;

для пов. 5 ? ₀₅ = 0,34 мин;

суммарное ? ₀ = 2,76 мин;

штучное ?_шт = 5,52 мин.

1.2 Выявление недостатков операции

С целью выявления недостатков операции проводим индивидуальный обратный мозговой штурм (ОМШ) [1,4]. На первой стадии ОМШ выявлены следующие недостатки операции:

1)Большие силы резания, что ведёт к отжиму заготовки от шлифовального круга, потере точности, увеличению времени обработки из-за необходимости выхаживания.

2)Высокая температура шлифования, что ведёт к возникновению прижогов на обрабатываемой поверхности при попытке ужесточить режим шлифования.

3)Большая шероховатость обработанной поверхности, что ведёт к снижению скорости подачи и увеличению времени выхаживания.

4)Низкая стойкость круга вследствие засаливания, что требует его частой правки.

5)Низкая размерная стойкость круга вследствие его интенсивного изнашивания, что ведёт к потере точности и требует частой подналадки.

6)Недостаточная концентрация переходов, что ведёт к потере как основного, так и вспомогательного времени.

7)Вибрации при работе, что ведёт к волнистости и дроблению обработанной поверхности.

8)Неоптимальная характеристика круга, что не позволяет работать на оптимальных режимах.

9)Большие расходы на правку рабочей поверхности круга вследствие его низкой стойкости и высокой стоимости правки.

10)Необходимость прерывания процесса шлифования для контроля обработки.

11)Наличие ручного труда при обработке торца.

12)Низкая прочность шлифовального круга, что не позволяет повысить скорость шлифования из-за опасности его разрыва.

13)Неудовлетворительные условия для размещения стружки, что ведёт к росту сил резания и засаливанию круга.

14)Низкая эффективность охлаждения вследствие того, что СОЖ не попадает в зону обработки.

15)Установившийся температурный режим, что является одной из причин высокой температуры в контакте круга с заготовкой.

16)Длительное время установки заготовки в поводковом устройстве, что ведёт к увеличению штучного времени на операцию.

На второй стадии ОМШ проводим экспертизу выявленных недостатков с целью определения главных из них. Главными недостатками, на наш взгляд, являются:

1)Недостаточная концентрация переходов. Шлифование шеек 6 , 10 и уступа 5 выполняют последовательно в 3 перехода. Основное время обработки ? ₀ равно сумме времен ?_0i обработки каждой из поверхностей (i - № поверхности):

? ₀₌ ? ₀₆₊ ? ₀₁₀₊ ? ₀₅ (1.1)

Рассмотрим стурктуру основного времени для каждого перехода. Для обработки поверхности 9 имеем:

(1.2)

где L - величина рабочего хода стола, мм;

Sм - скорость продольной пердачи,м/мин;

? _п - время реверса стола, мин;

Z - припуск на сторону, мм;

t - глубина шлифования, мм/дв.ход;

Кв - коэффициент, учитывающий время выхаживания.

Для пов 6 имеем:

L =20; Sм =2.5; ? _п =0,02; z =0,5; t =0,03; Кв =1,25

Подставляя в (1.2) получим:

мин.

Пов. 10 . Расчет ведём по формуле (1.2):

L =25; Sм =2,5; ? _п =0,02; z =0,5; t =0,03; Кв =1,25

мин.

Пов. 5 :

, (1.3)

гдe Z - припуск на обработку, мм;

t - глубина шлифования, мм/об.загот.;

n₁ - частота вращения заготовки, об/мин;

Кв - коэффициент, учитывающий выхаживание.

Z =0,5; t =0,005; n₁ =370; Кв=1,25.

Подставляя в (1.3) получим:

мин

Суммарное основное время ? ₀ согласно (1.1):

? ₀ =1,17+1,25+0,34=2,76 мин.

Следует также иметь в виду, что при последовательной обработке требуется значительное время на высокоточную переналадку кругов при переходе от обработки пов. 10 к пов. 6 . Из структуры формулы (1.2) видно также, что время на переключение направления продольной подачи стола станка соизмеримо с временем шлифования.

Таким образом, принятая схема обработки не обеспечивает требуемую производительность операции.

2) Высокая температура в зоне шлифования. Шлифование является весьма теплонапряжённым процессом. Большие удельные нагрузки в зоне обработки, низкая теплопроводность шлифовального круга, затруднение попадания СОЖ в зону контакта и др. факторы являются причиной возникновения в зоне обработки высоких температур, соизмеримых с температурой необратимых структурных превращений в обрабатываемом материале [5]. При достижении таких температур появляется опасность образования на обработанной поверхности прижогов. Это не позволяет ужесточить режим резания при обработке.

Для охлаждения зоны резания в неё подаётся смазывающе-охлаждающая жидкость (СОЖ). СОЖ подаётся поливом свободно падающей струёй. Но вследствие высокой скорости вращения шлифовального круга вокруг него образуется воздушная подушка, которая препятствует попаданию СОЖ к месту контакта с заготовкой. Увеличение же давления СОЖ в несколько раз увеличивает расход СОЖ, а также существенно усложняет конструкцию и увеличивает габариты станка.

Таким образом, высокие температуры в зоне шлифования снижают производительность и качество обработки.

3)Большие расходы на правку шлифовального круга. Сталь 40ХГНМ даже в закалённом состоянии является достаточно мягким материалом, особенно в условиях высоких температур, какие мы имеем в зоне шлифования. Размягчённый металл обволакивает режущие зерна. Стружка, смешиваясь с продуктами износа круга и СОЖ, образует так называемый шлам, который забивает поры круга. Круг теряет режущую способность, “засаливается”, силы резания возрастают, увеличивается концентрация тепла и температура в контакте, что становится причиной прижогов. Поэтому круг приходится часто править алмазным правящим инструментом. Например, при шлифовании шеек вторичного вала автомобиля “Жигули” на ВАЗе, который изготовляется из аналогичного материала, правку круга осуществляют после обработки каждой детали [9]. Теряется производительность обработки, расходуется дорогостоящий алмазный инструмент, в несколько раз увеличивается расход кругов, требуются специальные устройства для закрепления правящего инструмента и управления его подачей. Расходы на правку могут составлять до 50% от стоимости операции [10].

Таким образом, низкая стойкость круга против засаливания, большой расход абразива на правку и высокая стоимость правящего инструмента являются причинами больших расходов на правку круга, что увеличивает себестоимость всей операции шлифования.

1.3 Формулировка цели усовершенствования

Целью усовершенствования шлифовальной операции является повышение производительности и снижение себестоимости обработки путём совмещения технологических переходов, оптимизации схемы шлифования, снижения температуры шлифования, уменьшения расходов на правку.

техническая операция шлифовальныйредуктор

2. Совершенствование операции с помощью метода проб и ошибок (МПО)

Задача раздела - с помощью различных модификаций МПО дать предложения по усовершенствованию заданной операции.

МПО - наиболее распространенный метод принятия решений, которым мы пользуемся как в обыденной жизни, так и при решении производственных задач, в том числе и технических. Недостатками МПО являются хаотичность, неупорядоченность, субъективизм, отсутствие четкой последовательности действий. Всё это ведёт к большим затратам времени и снижает вероятность получения оптимального решения. Поэтому появились различные модификации МПО - мозговой штурм (МШ), метод контрольных вопросов(КВ), метод фокальных объектов (МФО), морфологический анализ (МА).

2.1 Совершенствование операции с помощью мозгового штурма (МШ)

МШ - один из методов коллективного решения задачи. Сущность МШ состоит в разделении процессов выдвижения идей (проб) и их оценки. Участники МШ делятся на две группы - «генераторы» и «эксперты». Сначала генераторы последовательно предлагают решения без их обсуждения и оценки. После прекращения выдвижения идей эксперты обсуждают их и выбирают лучшие.

Разновидностями МШ могут быть совмещённый МШ, когда генераторами и экспертами являются одни и те же участники; обратный МШ, когда выявляются недостатки ОТ; индивидуальный МШ, когда его проводит один человек, являясь и генератором, и экспертом.

Проводим индивидуальный МШ. На первой стадии МШ выдвинуты следующие предложения:

1)Оптимизировать абразивный материал шлифовального круга (ШК);

2)Оптимизировать связку ШК;

3)Оптимизировать структуру ШК;

4)Оптимизировать твёрдость ШК;

5)Изменить диаметр ШК;

6)Изменить ширину ШК;

7)Оптимизировать зернистость абразива в ШК;

8)Оптимизировать скорость шлифования;

9)Оптимизировать скорость вращения заготовки;

10)Увеличить скорость продольной подачи;

11) Увеличить глубину шлифования;

12) Увеличить расход СОЖ;

13) Увеличить давление СОЖ;

14) Охладить СОЖ;

15)Чаще производить правку ШК.

На второй стадии МШ анализируем данные предложения. В качестве ТР принимаем предложение 1: оптимизировать абразивный материал ШК. Для этого воспользуемся результатами исследований [3]. При исследовании шлифования конструкционных сталей 20ХГНМ и 40 ХГН кругами из различных абразивных материалов получены следующие значения показателей процесса (в процентах) (табл. 2.1):

Таблица 2.1

Показатели шлифования кругами из различных абразивов

Абразивный материал	Показатели, %
	Производитель- ность Q	Нормальное усиление Ру	Окружное усилие Рz	Удельный расход q
Электрокорунд белый, 24А	100	100	100	100
Электрокорунд хромистый, 34А	117	133	140	120
Электрокорунд титанистый, 37А	120	90	110	90
Электрокорунд сложнолегированный, 91А	135	90	100	90
Карбид кремния чёрный, 52С		275	320
Карбид кремния зелёный , 63С		210	240

Из таблицы видно, что лучшие показатели шлифования имеют круги из сложнолегированного хромтитанистого электрокорунда. Зерна этого материала имеют более высокую твёрдость, что обеспечивает их повышенную режущую способность, по сравнению с другими электрокорундами. В то же время зёрна из сложнолегированного электрокорунда обладают наиболее высокой прочностью, что обеспечивает длительное сохранение зерном режущих свойств в процессе работы. Исходя из сказанного, принимаем для ШК круга в качестве абразивного материала сложнолегированный хромтитанистый электрокорунд 91А, что обеспечивает нам (см. табл. 1):

повышение производительности шлифования на 35%;

снижение нормального усилия на 10%;

снижение удельного расхода ШК на 10%.

2.2 Совершенствование операции с помощью КВ

Метод КВ - один из методов систематизации поиска решений ТЗ. Вопросы могут быть самыми различными. Их содержание определяется основными законами, тенденциями, направлениями развития ТС, которые можно свести к следующему:

1) Увеличение степени идеальности (уменьшение массы, размеров, энергоемкости, времени действия; увеличение КПД, производительности, срока службы, уровня автоматизации).

2) Увеличение степени динамичности (переход от неподвижных объектов к подвижным; увеличение скорости, давления, температуры; переход от плоских элементов к криволинейным, от симметричных - к асимметричным; переход от жестких элементов к упругим, от твёрдых тел - к жидкостям, газам, пастам, порошкам, пене; переход от постоянных характеристик объекта к переменным, от жесткого управления - к адаптивному).

3) Расширение технологических возможностей (увеличение числа выполняемых функций; совмещение функций во времени; объединение объектов в бисистемы, полисистемы).

4) Переход с макроуровня на микроуровень (использование свойств молекул; использование химических свойств веществ).

5) Интеграция ТР (использование аналогов из данной области, из других областей техники, из живой природы).

6) Утилизация отходов (использование отходов вещества или энергии, полезное использование вредных эффектов).

На базе этих тенденций можно сформулировать следующие КВ:

7) Как можно приблизить ТС к идеальной?

8) Как можно сделать ТС более динамичной?

9) Как можно расширить технологические возможности ТС?

10)Можно ли перейти с макроуровня ОТ ТС на микроуровень?

11)Какие аналоги ОТ можно использовать в ТС?

12)Какие вредные свойства ТС можно использовать с пользой?

Отвечая на вопрос 2, приходим к решению увеличить степень динамичности ТС, а именно: повысить скорость шлифования путём увеличения диаметра ШК D, мм. Скорость шлифования V, м/с, определяется выражением [13]:

(4)

где n - частота вращения ШК, об/мин.

Имеем :

м/с

Наружный диаметр круга определяет скорость шлифования и , следовательно, производительность обработки и качество шлифованной поверхности. Чем больше диаметр круга, тем выше производительность и меньше шероховатость Rа. Кроме того, чем больше диаметр круга, тем больше срок его службы, в результате чего сокращается время на установку, закрепление, балансировку кругов при их замене. Правда, с увеличением скорости шлифования возрастают требования к прочности круга на разрыв, поскольку центробежные силы возрастают пропорционально квадрату скорости. Поэтому необходимо принять меры по повышению прочности круга.

Принимаем диаметр круга максимальным, который позволяет шлифовальный станок; D=500 мм, тогда скорость шлифования будет:

м/с

Увеличение скорости шлифования позволит уменьшить шероховатость шлифованной поверхности, а при пропорциональном увеличении скорости подачи увеличит производительность обработки в 1,4 раза.

2.3 Совершенствование операции с помощью МФО

Сущность метода ФО состоит в том, что на совершенствуемый ОТ (фокальный объект, т.е. объект, который находится в фокусе нашего внимания) переносят признаки случайных объектов. В результате получаются такие сочетания признаков, до которых простым перебором вариантов решения дойти было бы непросто.

В качестве ФО выбираем шлифовальный круг (ШК). В качестве случайных объектов выбираем фрезу, автопокрышку, пирог. Заносим признаки случайных объектов в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Тип признаков	№ признака	Случайные объекты
		1.Фреза	2.Автопокрышка	3.Пирог
		Признаки случайных объектов
К	1 2 3 4	Цилиндрическая С центральным отверст. С зубьями Зубья винтовые	Тороидальная Пустотелая	Прямоугольный Круглый Слоёный С начинкой
М	1 2 3 4	Корпус сталь Быстрорежущая сталь Твёрдый сплав Синтетический алмаз	Резина Кордовая нить Воздух	Тесто Начинка смесь
С	1 2 3	Силы трения Клин Резьба	Вулканизация Клей Натяг	Молекул. сцепление
Д	1 2	Вращение Осцилляция	Вращение	-

В результате комбинации признаков получаем ТР: шлифовальный круг, рис.2, в виде стального цилиндра 1 с центральным отверстием 2 и пазами 3 на периферии 4 вдоль направляющей цилиндра 1, в которых закреплены клеем 5 рабочие вставки 6 с абразивным слоем 7 из смеси зерен синтетических алмазов 8 и электрокорунда 9 на каучуковой связке 10. При работе шлифовальному кругу сообщают кроме вращения осциллирующие движения вдоль обрабатываемой поверхности.

Сборная конструкция круга позволяет многократно использовать корпус, а также заменять вставки в случае выхода из стоя абразивного слоя Зерна алмаза снимают основную стружку, а зерна электрокорунда оказывают полирующее действие. Упругая связка предохраняет шлифуемую поверхность от царапания выступающими алмазными зернами. Осциллирующие движения круга способствуют повышению точности обработки и уменьшению шероховатости поверхности.



Рис.2.2 Сборный шлифовальный круг

2.4 Совершенствование операции с помощью МА

Сущность МА состоит в том, что в совершенствуемом ОТ выделяют основные элементы, для каждого элемента выбирают альтернативные варианты его использования и, комбинируя их между собой, получают новые ТР.

Таблица 2.3

Тип признаков	№ признака	Элементы
		1.Схема шлифования	2.Шлифов.круг	3.Правка ШК
		Варианты исполнения
К	1 2 3	Маятниковая Глубинная	Формы ПП ГОСТ 2424075	Резец Карандаш Ролик
М	1 2 3 4	-	Электрокорунд Сферокорунд Смесь электрокорунд Синтетич.алмазы	Алмаз Пемза
С	1 2 3	-	Связка керамическая Связка бакелитовая Связка вулканитовая	-
Д	1 2 3 4	Возвратно-поступательное Прямолинейное Поперечная подача на 1 х. Поперечная подача на 2 х.	Вращательное Осциллирующее Колебательное	Вращательное Поступательное Возвратно-поступательное

В результате комбинации вариантов получаем следующие ТР.

Маятниковую схему шлифования заменяем глубинной. Время ? ₀ обработки пов. 6 и 10 определяется следующим выражением (без учёта выхаживания ):

(4)

Сравнивая это выражение с (2), видим, что в нём отсутствует слагаемое, учитывающее время переключения хода стола ?_п , которое, как было показано в п. 1.2, соразмерно с временем шлифования. За счёт этого будем иметь выигрыш производительности:

для пов. 6: для пов.10:

мин мин

Уменьшение основного времени составит:

Для выбора оптимального состава связки воспользуемся результатами исследований [2].Относительные значения показателей процесса шлифования электрокорундными кругами на различных связках приведены в табл. 2.

Таблица 2.4

Показатели шлифования на различных связках

Связка	Показатели,%
	Производительность Q	Нормальное усиление Ру	Окружное усиление Рz	Удельный расход q	Температура T
Керамическая К5 К7 К26 К1 Бакелитовая Б	100 165 170 90 120	100 85 130 130 120	100 85 200 200 108	100 65 70 350 120	100 110 100 130 115

Из таблицы видно, что лучшие показатели шлифования имеют круги на связке К7. При меньших усилиях резания и незначительном росте температуры, по сравнению с кругами на связке К5, круги на связке К7 обеспечивают существенный рост производительности.

Таким образом, принимаем шлифовальный круг на связке К7.

3. Выявление противоречий ТС

Задача раздела - выявить административное (АП), техническое (ТП)и физическое (ФП) противоречия, присущие шлифовальной операции в её исходном виде.

АП - противоречие между имеющимися и требуемыми свойствами ТС (между тем, что есть, и тем, что должно быть);

ТП - противоречие между свойствами ТС при её изменении (с улучшением одного свойства ухудшается другое);

ФП - противоречие между двумя противоположными состояниями ОТ, в которые он должен быть приведен для решения задачи.

Противоречия ТС выявляют, используя алгоритм выявления противоречий (АВП). АВП содержит три этапа, каждый этап включает несколько шагов.

Этап 1. Выявление АП

1.4. Выявление главного недостатка (ГН) и его причин (ПН).

1.5. Формулировка проблемы (П) (требуется устранить ГН путем устранения ПН).

1.6. Формулировка АП: а) ГН (1.1) вследствие ПН

б) П (1.2)

Этап 2. Выявление ТП

2.1. Выявление конфликтующей пары ОТ - изделия (ОТ, на который направлено действие) и инструмента (ОТ, непосредственно взаимодействующий с изделием).

2.2. Выявление полезного свойства (ПС) ТС:

а) разрешение АП напрямую;

б) выявление ухудшающегося свойства при решении на прямую;

в) формулировка ПС.

2.3. Формулировка ТП: а) ПС (2.2в)

б) ГН вследствие ПН (1.1)

Этап 3. Выявление ФП

3.1. Выбор изменяемого объекта (ИО).

3.2. Формулировка идеального решения (ИР): ИО сам обеспечивает устранение ГН, сохраняя ПС.

3.3. Выявление дефектного элемента (ДЭ) в ИО, не справляющегося с требованиями ИР.

3.4. Формулировка противоположных физических состояний (ФС) ДЭ для выполнения требований ИР:

а) для устранения ГН ДЭ должен быть ФС1;

б) для сохранения ПС ДЭ должен быть противоположное ФС2;

3.5. Формулировка ФП

а) полная: ДЭ должен быть (ФС1 3.4а) и (ФС2, 3.4б);

б) краткая: ДЭ должен быть и не должен быть.

Задача 1

1.1.Выявление главного недостатка (ГН) и его причины .

ГН - низкая производительность операции вследствие неоптимальной схемы шлифования

1.2.Формулировка проблемы (П). Требуется повысить производительность обработки путём оптимизации схемы шлифования.

1.3.Формулировка АП:

Вследствие неоптимальной схемы шлифования производительность низкая; требуется повысить производительность путём оптимизации схемы шлифования

Этап 2.Выявление ТП

2.1. Выявление конфликтующей пары ОТ. Изделие - заготовка, инструмент - шлифовальный станок.

2.2.Выявление полезного свойства (ПС) ТС

а)решаем задачу напрямую: для повышения производительности увеличиваем скорость подачи;

б)при этом ухудшается качество обработки - возрастает шероховатость обработанной поверхности;

в)ПС - малая шероховатость обработанной поверхности.

2.3.ТП :

а)ТС обеспечивает малую шероховатость поверхности;

б)ТС не обеспечивает заданной производительности.

Этап 3. Выявление ФП

3.1.Выбор изменяемого объекта (ИО). Заготовку изменять нельзя. Будем изменять шлифовальный станок.

3.2.Формулировка идеального решения (ИР): шлифовальный станок сам обеспечивает повышение производительности, сохраняя малую шероховатость обработанной поверхности.

3.3.Выявление дефектного элемента (ДЭ) ИО, не справляющегося с требованиями ИР. ДЭ - механизм подачи шлифовального станка.

3.4.Формулировка противоположных физических состояний (ФС) ДЭ для выполнения требований ИР:

а)для повышения производительности механизм подачи должен осуществлять большую скорость подачи;

б) для сохранения малой шероховатости механизм подачи должен осуществлять малую скорость подачи.

3.5.Формултровка ФП

а) полная: подача должна быть большой и малой;

б)краткая: подача должна быть и не должна быть.

Задача 2.

Этап 1.Выявление АП

1.1.ГН - прижоги на обработанной поверхности вследствие высокой температуры шлифования;

1.2.П: требуется устранить прижоги на обработанной поверхности путём снижения температуры шлифования;

1.3. АП: При шлифовании на обработанной поверхности вследствие высокой температуры шлифования образуются прижоги. Требуется предотвратить образование прижогов путём снижения температуры шлифования.

Этап 2.Выявление ТП.

2.1. Изделие - заготовка, инструмент - ШК.

2.2. Периодически прерываем процесс, давая заготовке возможность остыть. Температура снижается, но при этом снижается и производительность. Следовательно ПС ТС - высокая производительность

2.3. ТП : ШК обеспечивает высокую производительность шлифования, но при этом на поверхности заготовки вследствие высокой температуры образуются прижоги.

Этап 3. Выявление ФП

3.1. ИО - ШК

3.2. ИР: ШК сам обеспечивает снижение температуры шлифования, сохраняя высокую производительность.

3.3 ДЭ - рабочая поверхность ШК

3.4.Для снижения температуры рабочая поверхность ШК должна находиться в контакте кратковременно; для сохранения высокой производительности рабочая поверхность ШК должна находиться в контакте продолжительное время.

3.5. ФП: а) рабочая поверхность ШК должна находиться в контакте с заготовкой кратковременно и в течение продолжительного времени.

б) рабочая поверхность ШК должна и не должна находиться в контакте с заготовкой; или: рабочая поверхность должна быть и не должна быть.

Задача 3.

Этап 1. Выявление АП

1.1. ГН - из-за воздушной подушки вокруг ШК СОЖ не попадает в зону шлифования.

1.2.Требуется обеспечить попадание СОЖ в зону шлифования.

1.3.АП: СОЖ не попадает в зону шлифования. Требуется обеспечить попадание СОЖ в зону шлифования.

Этап 2. Выявление ТП

2.1.Изделие - зона шлифования, инструмент - СОЖ.

2.2. Чтобы обеспечить попадание СОЖ в зону шлифования, увеличим давление СОЖ. Но при этом резко возрастает расход СОЖ. ПС - малый расход СОЖ.

2.3.ТП: при шлифовании обеспечивается малый расход СОЖ, но СОЖ не попадпет в зону шлифования.

Этап 3. Выявление ФП

3.1.ИО - СОЖ

3.2.ИР: СОЖ сама обеспечивает попадание в зону шлифования, сохраняя малый расход СОЖ.

3.3. ДЭ - струя СОЖ.

3.4. Для обеспечения попадания СОЖ в зону шлифования струя СОЖ должна подаваться под большим давлением; для сохранения малого расхода СОЖ струя должна подаваться под малым давлением.

ФП: а) Давление струи должно быть большим и малым;

б) Струя СОЖ должна быть и не должна быть.

4.Разрешение противоречий с помощью методов ТТ

Задача раздела - путем разрешения заданной операции присущих АП, ТП и ФП дать предложения по устранению её недостатков.

Полное или частичное разрешение противоречия состоит в полном или частичном выполнении обоих противоположных требований ФП. Из наиболее часто используемых методов разрешения противоречий используем три: метод разделения противоречий (РП), метод вепольного анализа (ВА) и метод эмпирических правил (ЭП).

Имеем недостаток: прижоги на обработанной поверхности вследствие высокой температуры шлифования. Выше (разд. 3, задача 2) для данной ситуации были сформулированы противоречия:

ТП: ШК обеспечивает высокую производительность шлифования, но при этом на поверхности детали вследствие высокой температуры образуются прижоги.