Автоматизація розробки технології виготовлення деталей типу "Корпус" ливарно-пресових автоматів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут

УДК 621. 002: 621. 74. 047

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Автоматизація розробки технології виготовлення деталей типу “Корпус” ливарно-пресових автоматів

05. 02. 08 Технологія машинобудування

ВАСИЛЬЧУК ОЛЬГА РАДОМИРІВНА

Київ 1999

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сьогоднішні економічні і соціальні умови вимагають зміни базових умов функціонування основного елемента економіки - виробництва. Досягнення інтенсифікації і гнучкості виробничих процесів стає можливим на основі широкого впровадження інтегрованих комп'ютерних технологій на всіх етапах виробництва, що істотно впливає на розвиток технології машинобудування як науки, становлячись по суті одним із найважливіших напрямків її розвитку.

Важливим чинником, що стимулює процес більш широкого використання інформаційних технологій є постійно зростаючі витрати на конструкторсько-технологічну підготовку виробництва, які складають більш 50% загальних витрат на випуск виробу. Скорочення витрат можливо тільки в умовах колективної погодженої роботи всіх служб виробництва, заснованої на сучасних технологіях, реалізованих у рамках єдиного комп'ютеризованого виробничого простору.

Інтегровані комп'ютерні технології виробництва дозволяють значно підвищити продуктивність праці в одиничному і дрібносерійному виробництві, де виробляється 75-80% продукції машино- і приладобудування.

Дисертаційна робота орієнтована на вирішення комплексу проблем, що охоплюють методологічне, теоретичне, алгоритмічне, інформаційне і програмне забезпечення при створенні комплексів математичних моделей, методів і алгоритмів.

Комп'ютерні технології є новим прогресивним етапом розвитку конструкторсько-технологічної підготовки виробництва, а також технології машинобудування як науки і тому передбачають, насамперед, ліквідацію тих недоліків, що були властиві колишнім традиційним методам ведення робіт.

Різноманітність конструктивних особливостей деталей ускладнює можливість формалізації процесу проектування технології виготовлення виробів і оптимізацію структур процесів їх обробки, оскільки при різних умовах виробництва вимагаються різні методи і маршрути проектування комп'ютерізованого процесу їх виготовлення.

Таким чином, процес проектування ТП, розробки конструкторської і технологічної документації, управляючих програм для виготовлення деталей, як складних об'єктів, вимагає фундаментальних досліджень як у теоретичному, так і в методичному плані з метою розробки інтелектуалізованого універсального комп'ютерізованого маршруту виконання проектних робіт, придатного для різних конструктивних і технологічних особливостей виробів і особливостей виробничого оточення.

Систематизація, уніфікація й оптимізація структур інформації конструкторсько-технологічної підготовки виробництва відкриває шлях до формалізації процесів конструкторсько-технологічного проектування та створює умови для підвищення ефективності виробництва в цілому

Актуальність проблеми. Характерними рисами сучасного виробництва є випуск виробів із більш високими показниками рівня технологічної підготовки виробництва (ТПВ), що обумовлено підвищеною складністю конструкцій виробів, підвищенням вимог до їхньої розробки і виготовлення, частою зміною їхньої номенклатури, а відповідно, зростанням циклу та обсягів підготування виробництва. Основу будь-якого виробничого процесу складає технологія виготовлення деталі і саме в ній закладена потенційна можливість підвищення економічної ефективності виробництва.

Тому розробка моделей, методів і алгоритмів технологічного проектування, що дозволяють створити гнучкі інтелектуальні комп'ютерні технології ТПВ, є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до плану науково-дослідної роботи НТУУ“КПІ” при навчанні в аспірантурі, національної програми “Критичні технології України”. Теоретична й експериментальна частини роботи виконані на кафедрі технології приладобудування Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”.

Метою даної дисертаційної роботи є наукове обгрунтування і розробка сучасних методів проектування технології виготовлення деталей, що дають можливість реалізувати інтелектуальну комп'ютерну інформаційну технологію технологічної підготовки виробництва і формування документів ТПП на основі розробки:

- комплексних моделей виробів, прийомів і виробничого середовища;

- методів прийняття оптимальних колективних технічних рішень;

- принципів гнучкої адаптації.

На підставі проведеного аналізу і відповідно до мети досліджень поставлені такі основні задачі досліджень:

Аналіз моделей, методів, алгоритмів і теоретичних положень розробки технологічних процесів технологічної підготовки виробництва.

Розробка нових формалізованих моделей, методів і алгоритмів процесів технології машинобудування з використанням можливостей штучного інтелекту.

3. Створення алгоритмічного забезпечення для проектування технологій виготовлення складних деталей типу “корпус” із використанням методів динамічного програмування.

4. Розробка і реалізація нового комплексного методу рішення задачі формування комплекту технологічних баз.

5. Впровадження нових моделей, методів, алгоритмів у складі сучасної високоефективної комп'ютерної технології.

Методика досліджень. Теоретичні дослідження базуються на основних положеннях приладо- і машинобудування з використанням сучасного математичного апарату, основу якого складають методи алгебри логіки, теорії систем, об'єктно-орієнтованого аналізу, прийняття оптимальних рішень, теорії графів, динамічного програмування. У експериментальних дослідженнях використовувалися сучасна обчислювальна техніка, операційні системи типу WINDOWS'95, WINDOWS NT, мови програмування типу ACCESS'97 і інші.

Наукова новизна отриманих результатів містить наступні елементи:

Комплексні моделі, методи, алгоритми і теоретичні положення системного проектування технологічних процесів і документів технологічної підготовки машинобудівного виробництва.

Математичні моделі технологічних об'єктів і документів технологічної підготовки виробництва, зв'язків між характеристиками діючої номенклатури деталей і технологічних особливостей виробничого середовища підприємства.

Формалізовані методи гнучкого динамічного синтезу оптимальної структури технології виготовлення деталі.

Методика оптимізації рішень кожній із функціональних задач технологічної підготовки виробництва на основі динамічного програмування.

Вперше запропонований новий комплексний метод вирішення задачі формування ТП, на основі вибору комплектів технологічних баз.

На захист виносяться:

Теоретичні основи створення нових технологій автоматизованого проектування ТП із комплексним використанням вже існуючих методів.

Нова методологія проектування технологічних процесів і документів технологічної підготовки машинобудівного виробництва з використанням штучного інтелекту, що використовує, як основоположний, принцип вибору оптимальних наборів комплектів технологічних баз, і може бути ефективно використана в сучасних автоматизованих системах технологічної підготовки виробництва.

Формалізовані моделі, методи й алгоритми процесів технології машинобудування для проектування технологічних процесів приладо- і машинобудівного виробництва.

Алгоритмічне забезпечення на основі нових методів проектування технології виготовлення складних деталей типу “корпус”, що використовує нові методи динамічного програмування.

Практичне значення отриманих результатів полягає в створенні нової системи автоматизованої підготовки виробництва, апробованої на Хмельницькому виробничому об'єднанні “Термопластавтомат”, яка при подальшому практичному застосуванні дозволяє швидко і оперативно реагувати на зміну номенклатури деталей і значно скоротити цикл підготовки виробництва виробів довільної складності в 1, 5 - 2 рази. Гнучкість структури такої системи дозволяє легко адаптувати її до умов інших підприємств.

Особистий внесок автора. Дисертація містить нові наукові результати, отримані автором особисто, як-от: методики, алгоритми і програми автоматизованого проектування технологічних процесів виготовлення деталей типу “корпус” ливарно-пресових автоматів; самостійно розроблений математичний апарат рішення поставленої задачі, що використовує методи алгебри логіки, теорії систем, об'єктно-орієнтованого аналізу, прийняття оптимальних рішень, теорії графів. Робота є продовженням наукових досліджень, проведених на кафедрі ВП НТУУ “КПІ” під керівництвом д. т. н., професора Остаф'єва В. О. і д. т. н. Глоби Л. С.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на Всесоюзній конференції “Шляхи інтенсифікації виробництва в приладобудуванні на базі ресурсосберегаючих та енергосберегаючих технологій” [ 8 ]. Робота доповідалася на наукових семінарах кафедри технології оптичного приладобудування НТУУ“КПІ”.

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 8 робіт. У тому числі 5 у фахових виданнях.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п'ятьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Текст роботи викладений на 122 сторінках машинописного тексту, містить 24 малюнки, 6 таблиць і 5 додатків. Список використаних джерел містить 80 робіт.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

виробничий процес обробка корпусна деталь

У вступі обгрунтована актуальність обраної теми дисертаційної роботи, наводиться анотація роботи та основні положення, що визначають її наукову і практичну цінність. Показується, що інтегровані комп'ютерні технології виробництва дозволяють значно підвищити продуктивність праці в одиничному і дрібносерійному виробництві.

У розділі 1 на підставі проведеного аналізу існуючих методів проектування технології виготовлення складних корпусних деталей, аналізу складу задач і алгоритмів розробки ТП, викладених у працях провідних учених Б. С. Балакшина, Г. К. Горанського, С. П. Митрофанова, В. Д. Цвєткова, А. П. Гавриша, В. О. Остаф'єва, А. И. Петренко, Н. М. Капустіна, А. П. Соколовського та ін., аналізу сучасного рівня ведення робіт в галузі технологічної підготовки виробництва зроблені висновки про необхідність для сучасного виробництва всебічної комп'ютеризації і тісної інтеграції усіх виробничих процесів. Для вирішення цих задач необхідно використовувати принцип спільності моделей всіх етапів конструкторсько-технологічної підготовки виробництва, що базується на інтегрованому комплексному підході до уявлення об'єкта проектування. Відповідно до цого в дисертаційній роботі поставлена мета по знаходженню шляхів автоматизації розробки технології виготовлення деталей типу “корпус”, що вимагають застосування складного технологічного процесу виготовлення.

У розділі 2 розглядається концепція структурного опису й оптимізації технології виготовлення деталі. Аналізуються загальні принципи комплексного підходу до проектування технологічних процесів, які показують, що з погляду мети і задач автоматизації технологічної підготовки виробництва основними принципами є стандартизація і формалізація як об'єктів виробництва, технології їх виготовлення, виробничого середовища, так і всіх класів технологічних даних. Таким чином, всі елементи виробництва у свою чергу повинні бути взаємозалежні в умовах реального виробництва і формувати єдиний виробничий інформаційний простір.

Такими класами технологічних даних є:

D={dijs} - клас деталей,

MD={mdijs} - клас методів обробки,

TC={tcijs} - технологічне середовище (виробничі умови),

ТП={tpijs} - клас техпроцесів виготовлення деталей;

Тоді: якщо FТП= {ftps} - система технологічних експертних правил, то справедливо висловлення: .

Тут необхідно підкреслити, що з погляду САПР поняття ТП розглядається з двох позицій. З одного боку, це фізичний зміст поняття: , де - поточний стан обробки.

З іншої сторони, технологічний процес повинний бути поданий як деяка інформаційна модель: , де - інформаційний опис станів об'єкта.

Такий підхід до розгляду технологічного процесу, як до об'єкта комп'ютеризації, дозволяє створити деяку інформаційну структуру, що складається з множини взаємозалежних абстрактних елементів, які утворюють собою єдине ціле.

Для рішення задач автоматизованого проектування ТП обробки корпусних деталей на підставі аналізу існуючих методів, пропонується комплексний підхід.

Оскільки корпусні деталі різноманітні з погляду конструктивних особливостей і функціонального призначення видається доцільним організувати систему в такий спосіб: на верхньому рівні використовувати метод типових ТП, далі, щоб виключити недоліки властиві цьому методу, використовувати метод групових технологій, а потім здійснювати автоматизоване індивідуальне проектування з оптимізацією структури і параметрів ТП. Одержання продукту проектування -ТП- здійснюється на підставі методів, алгоритмів і програм, загальних для всіх груп деталей і технологічних знань, що зберігаються в банку, (БТЗ) (див. рис. 1).

Такий синтез дозволяє, з одного боку, зробити процес проектування досить гнучким, що враховує як теоретичні основи науки технології машинобудування, так і конкретний виробничий досвід, а з іншого боку, обмежує кількість інформації, потрібної для процесу проектування.

Оптимізація технологічного процесу виготовлення деталі, заснована на запропонованому універсальному підході, дозволяє за кінцеве число ітерацій досягти оптимального рішення і при цьому не вимагає значних ресурсів, так як використовує поетапно локальні моделі поверхонь і можливих методів їх обробки, включає етапи як структурної, так і параметричної оптимізації.

У розділі 3 подається методика вибору технології обробки корпусних деталей.

Клас корпусних деталей є досить різноманітним по своїх конструктивних, технологічних і функціональних ознаках, тому не можливо здійснити таку систематизацію тільки по одній якійсь ознаці і пропонується здійснити класифікацію деталей, а потім її конструктивно-технологічних елементів у три етапи:

1) вибір об'єкта групування,

2) групування деталей і створення груп по конструктивних і технологічних

ознаках,

3) розробка комплексних деталей.

У роботі подальший опис технологічного рішення проблеми автоматизованого проектування ТП ведеться на прикладі одного з провідних підприємств України по випуску ливарно-пресового устаткування - Хмельницького виробничого об'єднання “Термопластавтомат” (“ХВОТПА”). Розглядаються деталі класу плит, як такі, що є найбільш відповідальними і трудомісткими у виготовленні. Аналізуються плити тих ливарних машин, що серійно випускаються й удосконалюються для подальшого випуску.

Для цих деталей розроблений класифікатор і створені комплексні деталі, що відбивають геометричні та технологічні характеристики і реально використовувані методи обробки. Отримані комплексні деталі разом із робочими кресленнями деталей є підставою для розробки реального ТП.

ТП існує у вигляді окремих упорядкованих операцій. На підставі аналізу робочого креслення деталі і відповідної комплексної деталі одержуємо неупорядковану множину переходів, яку необхідно об'єднати в операції. Першою ознакою об'єднання є поділ множини переходів на стадії обробки: чорнова, напівчистова, чистова, оздоблювальна. Наступна ознака - спільність методів обробки і застосовуваного устаткування, тобто об'єднуються переходи на яких виконуються свердлення, точіння, фрезерування і т. ін. Ще одною важливою технологічною особливістю операції є незмінність положення деталі, тобто спільність комплектів технологічних баз (КТБ) на всіх переходах усередині операції. Тому наступним кроком у процесі проектування є вибір КТБ для всіх поверхонь і операцій. У роботі пропонується принципово нова методологія рішення проблеми вибору баз, що полягає в оцінці кожної поверхні, яка може бути обрана як базова на підставі розроблених індексів вибору.

Після об'єднання переходів в операцію по спільності КТБ і групуванню їх усередині операції, необхідно установити маршрут обробки деталей, який формується в порядку зростання точності обробки, причому поверхні, використані для формування КТБ, повинні бути оброблені на попередніх операціях. Якщо безперервність даного процесу порушена, необхідно провести заміну КТБ, або ввести додаткову обробку.

Для остаточного формування ТП необхідно визначити припуски на кожному переході, ріжучий інструмент і провести розрахунок і оптимізацію режимів різання (РР). Для ухвалення рішення про придатність отриманого продукту проектування - ТП, необхідно здійснити оцінку можливості досягнення заданих параметрів точності. Якщо умови точності обробки не можуть бути виконані, то необхідно внести зміни в проектований ТП, спочатку на рівні РР, якщо точність знову не буде досягнута - на рівні розрахунку припусків, а потім - на рівні вибору КТБ і маршруту обробки.

Задача працює в ітераційному режимі до задоволення заданим обмеженням. Алгоритм розглянутої задачі поданий на рис. 2.

У розділі 4 приведена реалізація методу проектування для корпусних деталей типу “плита” ливарно-пресових автоматів. З погляду цілей і задач комплексної автоматизації технологічної підготовки виробництва стандартизація і формалізація повинні бути проведені для трьох класів технологічних даних, які у свою чергу повинні бути взаємозалежні в умовах реального виробництва і, таким чином, формувати єдиний виробничий інформаційний простір:

- клас деталей;

- клас технологічних процесів;

- клас умов виробництва.

Оскільки деталь являє собою сукупність упорядкованих елементарних поверхонь, що характеризуються геометричними параметрами і зв'язками між ними, то для їх опису запропонована класифікація, фрагмент якої наведений в таблиці 1.

Запропонована класифікація деталей і її поверхонь дозволяє перейти до визначення методів обробки і використовує формалізовану модель деталі, що надалі будемо називати “конструкторським кресленням деталі”, під яким розуміємо сукупність множин: , де відповідно КЧ - множина даних, що характеризують “конструкторське креслення деталі”; - множина елементарних поверхонь; - множина даних, що характеризують взаємні зв'язки між поверхнями (розмірні лінії, точність взаємного розташування і т. д.). Технологічна поверхня подана як , де - дані, що характеризують геометрію поверхні; - дані, що описують конструкційні характеристики поверхні (шорсткість, допуски, відхилення і т. д.) .

Наступним об'єктом формалізації для цілей автоматизованого проектування є комплексна деталь, під якою розуміємо не тільки геометричну спільність групи деталей, але і спільність методів їх обробки, тобто KD = { IKD, IPOVK, TKy, PER, TBZ }, де IKD = { ikd (j) } - дані, що описують загальну інформацію про комплексну деталь; IPOVK = { ipovk (i) } - комплексні конструктивні елементи складно-структуйованого об'єкту “ комплексна деталь”, TKy = { tky (ij) } - дані, що описують зовнішні зв'язки і відношення між елементами комплексної деталі, такі як розмірні лінії, точносні характеристики, технічні умови; значення цих даних подані в діапазоні, що дозволяє використання даної комплексної деталі для проектованого об'єкту; PER = { per (ij) } - опис набору технологічних переходів, що характеризують процес обробки кожного i-го конструктивного елементу комплексної деталі; TBZ = { tbz (i) } - характеристики вибору допоміжних поверхонь базування.

Комплексний конструктивний елемент - об'єкт складної структури, що описується як IPOVK = { GK, TKx }, де GK - { gk (in) }- дані, що описують діапазон геометричних параметрів ipovk (i) ; TKx - { tkx (i, m) } - дані, що описують діапазон внутрішніх конструкційних властивостей комплексних конструктивних елементів, таких як характеристики точності, шорсткість оброблюваної поверхні, допуски, відхилення форми і т. д. На підставі формалізованої інформації про комплексну деталь може бути отримана математична модель заготовки.

Для побудови ТП необхідно здійснити синтез операцій і розташувати їх у деякій послідовності з основних структурних елементарних переходів, що формально зводиться до об'єднання підмножин технологічно однорідних переходів PER = { perij } в операції: operi = pr1k pr2k ... prnk і визначити порядок їх слідування: oper1 oper2 ... operi ... operm.

Перехід - per - розглядається як деяка система обробки, що характеризується сукупністю властивостей, які визначають умови його виконання: властивостями оброблюваної до і після виконання переходу ipovk, параметрами методу обробки md і устаткування st, координатним положенням деталі в робочій зоні верстата ustd, комплектом технологічних баз tbzi: per = (ipovk, md, st, ustd, tbz). Отримана множина переходів PER = { per (i, k) } може бути подана у вигляді лісу L (PER, U) (рис. 3).

Задача об'єднання perij у operj вирішується шляхом поділу множини переходів PER на підмножини, що не перетинаються, {pr1}, {pr2},... {pri},.. {prk}, які характеризують склад кожної операції operj.

Умова об'єднання будь-якої пари переходів peri і perj в операцію operk представимо у вигляді наступного виразу: operk = {peri, perj Mj =Mi & ustdj = ustdi & ikj = iki & tbzj = tbzi} (1) де peri, perj PER.

Для остаточного формування маршруту обробки, необхідно визначити схеми базування деталі на кожному переході.

Для кожної поверхні, що допускає наявність декількох способів базування (рис. 4), спочатку встановлюється однозначна відповідність: оброблювана поверхня - схема базування або peri tbzi. Відповідно до теоретичних посилок приладо- і машинобудування, як базова краща та реальна або штучна поверхня, із якої може бути оброблена максимальна кількість поверхонь за умови досягнення заданої якості обробки.

Для відображення у формальному вигляді цього міркування уведемо функцію:

0 - якщо КТБ не може бути використаний для даної

tbazij= технологічної поверхні;

1 - якщо КТБ може бути використаний;

і запишемо матрицю можливих способів базування:



Така матриця дозволяє визначити ту поверхню, що може бути базовою для обробки максимальної кількості поверхонь на підставі показника ефективності застосування КТБ: . Процес йде в ітераційному режимі, шляхом виключення умовно-оброблених поверхонь до закінчення вибору схем базування для всіх поверхонь деталі, які підлягають обробці на даному етапі. Якщо при подальших розрахунках за якимись причинами необхідно внести зміни до вибору схем базування, то вибираємо наступний за величиною tbazj ряд. Після визначення оптимальних КТБ і об'єднання переходів в операції, для формування ТП необхідно ці операції упорядкувати. Рішення цієї задачі орієнтовано на принцип послідовної обробки базових поверхонь, тобто будь-яка з поверхонь, що утворюють комплект технологічних баз для деякої операції operk, повинна бути оброблена в операції, що передує по маршруту цій операції, і тоді операції opere, opert, operp, у яких були оброблені поверхні комплекту баз, передують операції operk: (opere, opert, operp) operk. Формування маршруту обробки виконується в суворій відповідності з порядком проходження операцій по етапах і стадіям: {operзаг. } {operчерн. (k) } {operчист. (j) } {operотд. (i) }.

Упорядкування за етапами множини операцій OPER з урахуванням можливих схем базування деталі, дозволяє перетворити вихідний ліс переходів L (PER, U) у граф варіантів обробки G (OPER, U), у якому дуги U відображають можливість

базування операцій operi від операцій operj (рис. 5). Усередині операції переходи слід згрупувати по поверхнях на підставі аналізу розмірних ланцюгів: якщо існує розмір між поверхнями 1 і 2, 2 і 3, то per1i per2i per3i. Далі операції і переходи усередині операції розташовуються в порядку проходження від найменш точних поверхонь великого розміру до найменш точних меншого розміру. Таким чином, викладений підхід вибору методу обробки дозволяє сформувати технологічний процес, який враховує загальні технологічні правила.

Оскільки в алгоритмі формування ТП обробки деталі закладена необхідність вибору рішень із БТЗ, то в роботі використана загальна методологія побудови експертних технологічних правил вибору технологічних рішень, що використовує математичний апарат алгебри логіки, тобто за допомогою правил типу “ЯКЩО” - “ТО”.

Правило вибору КД і заготовки формулюється в такий спосіб:

існує деталь, така, що її можна віднести до

ЯКЩО якогось типу деталей існуючого

класифікатора

технологія її виготовлення може бути отримана

ТО на підставі технологічного процесу на комплекс-

ну деталь із відповідної заготовки

Математична модель правила в термінах алгебри логіки предикатів:

(2)

Наступним кроком після вибору комплексної деталі і заготовки є перехід до безпосереднього вибору технологічних методів обробки деталі шляхом вибору технології обробки окремих поверхонь деталі і синтезу цих методів у єдину систему

з використанням правила вибору методів обробки поверхонь деталі:

ЯКЩО: для вихідної деталі існує комплексна деталь і

відповідна їй заготовка,

із множини поверхонь КД, множини переходів

ТО: на кожну поверхню і необхідного устаткування

можна сформувати відповідні множини

для оброблюваної деталі.

Математична модель правила в термінах алгебри логіки формулюється:

(3)

Відповідно до алгоритму проектування ТП наступним кроком є правило групування переходів за стадіями обробки:

ЯКЩО: існує деталь, така, що для неї є набір

переходів, що дозволяє досягти задані параметри якості,

усю множину переходів можна згрупувати в чотири

ТО: підмножини, у тому числі і порожні:

чорнових переходів;

напівчистових переходів;

чистових переходів;

оздоблювальних переходів,

так, що вони будуть поетапно упорядковані в порядку зростання якості.

Математичне уявлення:

(4)

Причому: (5)

Задачу вибору схем базування найбільш важко формалізувати і процес вибору здійснюється поетапно, із використанням декількох експертних правил і алгоритмів.

Основну базу вибираємо на підставі аналізу розмірних ланцюгів:

ЯКЩО: для будь-якої вихідної деталі між будь-якими двома поверхнями існує розмірний зв'язок,

ТО: поверхні можуть бути використані як базові по відношенню одна до одної.

Причому формально правило має вигляд:

(6)

Для досягнення заданої точності взаємного розташування поверхонь при виборі баз на останній стадії обробки як базова може бути обрана єдина поверхня, зв'язана з оброблюваною обмеженням точності:

ЯКЩО: для оброблюваної деталі існують обмеження точності взаємного розташування двох поверхонь,

ТО: на останній стадії обробки тільки ці поверхні можуть бути базовими по відношенню одна до одної.

Математична модель правила:

(7)

Правило вибору комплекту технологічних баз формулюється:

ЯКЩО: деяка поверхня деталі може служити основною

базою,

ТО: із множини “комплексна деталь” може бути обраний відповідний КТБ.

Математична модель такого правила може бути записана:

(8)

де SP={sp (i) } - множина верстатних пристосувань, що існують на підприємстві, які можуть бути використані при обробці даної деталі для дотримання вибраної схеми базування.

Для остаточного вибору схем базування необхідно провести оцінку за індексами Irt і Irc:

(9)

Правило формулюється:

для даної деталі для обробки заданої поверхні

ЯКЩО: можливо застосувати деякі комплекти технологіч-

них баз

виконати процедуру розрахунку індексів вибору Irc і Irt і

ТО: вибрати комплект із найвищими показниками індексів.

Формування маршруту обробки й операцій полягає в упорядкуванні операцій і переходів усередині операцій на підставі раніше запропонованої методики.

для формування маршруту використовується правило:

існує деталь, така, що для неї існує множина

ЯКЩО: операцій, що дозволяє досягти задані параметри якості,

усю множину операцій можна згрупувати в чотири підмножини, у тому числі порожні:

чорнових операцій

ТО: напівчистових операцій;

чистових операцій;

оздоблювальних операцій;

так, що вони будуть упорядковані по ознаці послідовної обробки поверхонь базування.

Математична модель правила:

(10)

Причому

OPER = {OPERчерн = {operчерн. i}, OPERп/ч = {operп/ч. j}

OPERчист= {operчист. l}, OPERотд= {operотд. s}} (11)

для формування операцій:

ЯКЩО: існує операція, яка складається з множини переходів і

дозволяє перевести деталь із стану ci-1 у стан ci,

множину переходів усередині операції можна упорядкувати

ТО: за зростанням показників якості, що досягаються

внаслідок виконання переходу.

Математична модель:

(12)

У розділі 5 наведений приклад проектування технологічного процесу для деталі типу “плита”. При цьому розглянуті технологічні і конструктивні особливості номенклатури деталей заводу “Термопластавтомат” і проаналізовані умови їх виробництва, на підставі чого сформована база технологічних даних і знань підприємства. Аналіз конструктивних особливостей плит і технічних вимог до відповідальних поверхонь плит дозволив запропонувати всього 3 групових креслення з усіх типорозмірів плит пуансонів, матриць і циліндрів, що заощаджує працевитрати на розробку конструкторської документації. Розроблені експертні правила аналізу конструкцій, технічних вимог до поверхонь плит дозволили рекомендувати і відпрацювати більш ефективні технологічні маршрути обробки. Апробація роботи виконувалася протягом 1998 року при механічної обробці плит механізмів запирання термопластавтоматів у механоскладальному виробничому комплексі №1 (МСВК-1). Всі плити після механічної обробки перевірялися на відповідність параметрам якості і відхилень від вимог конструкторсько-технологічної документації не зареєстровано. По деяких відповідальних геометричних параметрах плит отримана точність, що складає 40-60% допусків. Використання у виробничому комплексі заходів, що є основою досліджень, дозволили розробити автоматизовані робочі місця технолога для проектування технологій на всі деталі типу “корпус”, гарантувати параметри якості деталей і норми точності механізмів ливарних машин, скоротити терміни підготовки виробництва нових плит у 1, 5-2 рази.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

При проведенні досліджень по розробці моделей, методів і алгоритмів технологічного автоматизованої підготовки машинобудівного виробництва, створенню інтелектуальної методології проектування технологічного процесу виготовлення складних деталей типу “корпус”, підвищенню його ефективності і якості, були отримані такі основні результати:

Вперше розроблений і практично реалізований новий комплексний метод рішення задачі формування комплекту технологічних баз у складі задач формування технології виготовлення деталей типу “корпус”, що дозволив істотно підвищити їх якість.

Розроблені (на основі загальних правил формування технології виготовлення деталей у машинобудуванні) нові формалізовані моделі, методи й алгоритми технології машинобудування (взаємозалежні в просторі всього комплексу задач технологічної підготовки виробництва) для проектування технологічних процесів у машинобудівному виробництві.

Створено алгоритмічне забезпечення на основі нових універсальних методів проектування технології виготовлення складних деталей типу “корпус”, що використовують методи динамічного програмування для оптимізації індивідуальних і колективних рішень у процесі проектування технології їх виготовлення і можуть бути покладені в основу сучасних автоматизованих систем технологічної підготовки виробництва.

Вперше широко використані можливості штучного інтелекту при оптимізації індивідуальних і колективних технологічних рішень, що дозволили істотно підвищити продуктивність і ефективність технології виготовлення деталей в умовах реального виробництва.

Проведено впровадження нових моделей, методів, алгоритмів у складі сучасної високоефективної комп'ютерної технології конструкторсько-технологічної підготовки виробництва зі штучним інтелектом і інтегрованого комп'ютерізованого процесу проектування замість традиційних методів на підприємстві ХВОТПА, що дає можливість швидко і легко реагувати на зміну номенклатури деталей і значно скоротити цикл підготовки виробництва виробів довільної складності.

ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Остафьев В. А., Глоба А. В., Глоба Л. С., Силина О. Р. Методика разработки технологических процессов изготовления деталей с помощью САПР ТП // Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении. - Львов, 1987. - вып. 26 -С. 107-112

Остафьев В. А., Глоба А. В., Глоба Л. С., Силина О. Р. Особенности использования информационного фонда в САПР “ОЦ” // Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении. - Львов, 1987. - вып. 26 - С. 113-119.

Остафьев В. А., Глоба Л. С., Васильчук О. Р. Експертна підсистема формування маршруту обробки в САПР ТП // Автоматизація виробничих процесів в машинобудуванні і приладобудуванні. - Львів, 1993. - вип. 31 - С. 57-60.

Васильчук О. Р. Создание технологических экспертных правил. // Измерительная и вычислительная техника в технологических процессах. - Хмельницкий, 1998. - №3. - С. 171-175.

Васильчук О. Р. Стандартизація і формалізація технологічних даних для систем автоматизованого проектування технологічних процесів. // Вісник Технологічного університету Поділля. - Хмельницький, 1999. - №1 - С. 27-32.

Аксенова О. А., Васильчук О. Р., Глоба Л. С. Разработка информационно-поисковой системы технологического назначения. - Киев, 1988 г. - 24 с. Деп. в УкрНИИНТИ 04. 01. 1988 г., №15-Ук88.

Глоба Л. С., Гопкало В. О., Васильчук О. Р. Проектирование технологических процессов фрезерной обработки с помощью САПР ТП. - Киев, 1988 г. - Деп. в УкрНИИНТИ 04. 01. 1988 г., №17 - Ук88.

Силина О. Р., Глоба Л. С. Структура интегрированной САПР операций механической обработки деталей на станках типа “ОЦ” // Труды Всесоюзной научно-технической конференции “Пути интенсификации производства в приборостроении на базе ресурсо- и энергосберегающих технологий”. - Нальчик, - 1986.

АНОТАЦІЯ

Васильчук О. Р. Автоматизація розробки технології виготовлення деталей типу “корпус” ливарно-пресових автоматів. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 02. 08 - Технологія машинобудування. - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”. Київ 1999.

Дисертація присвячена задачі розробки сучасних методів проектування технологій виготовлення деталей типу “корпус” для створення інтелектуальної комп'ютерної технології підготовки виробництва на основі комплексних моделей виробів, методів їх виготовлення і виробничого середовища, методів прийняття оптимальних комплексних технологічних рішень, принципів гнучкої адаптації до умов конкретного виробничого середовища і вимог сучасного ринку.

Розроблено теоретичні основи нових технологій проектування шляхом комплексного використання вже існуючих методів. Запропоновано нову методологію проектування технологічних процесів і документів технологічної підготовки машинобудівного виробництва з використанням штучного інтелекту, що може ефективно застосовуватися в сучасних автоматизованих системах технологічної підготовки виробництва. Розроблено формалізовані моделі, методи й алгоритми процесів технології машинобудування для проектування технологічних процесів машинобудівного виробництва. Створено алгоритмічне забезпечення на основі нових методів проектування технології виготовлення складних деталей типу “корпус”, що використовує нові методи динамічного програмування в процесі формування технології їх виготовлення.

Викладено результати практичної апробації на прикладі системи автоматизованої підготовки виробництва, упровадженої на ВАТ “Термопластавтомат” (м. Хмельницький), що дозволили скоротити терміни підготовки виробництва нових деталей у 1, 5-2 рази.

Ключові слова: комплексна деталь, комплект технологічних баз, штучний інтелект, експертні технологічні правила, база технологічних знань, САПР.

АНОТАЦИЯ

Васильчук О. Р. Автоматизация разработки технологии изготовления деталей типа “корпус” литейно-прессовых автоматов. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 02. 08 - Технология машиностроения. - Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”. Киев 1999.

Диссертация посвящена задаче разработки современных методов проектирования технологий изготовления деталей типа “корпус” для создания интеллектуальной компьютерной технологии подготовки производства на основе комплексных моделей изделий, методов их изготовления и производственной среды, методов принятия оптимальных комплексных технологических решений, принципов гибкой адаптации к условиям конкретной производственной среды и требованиям современного рынка.

Разработаны теоретические основы создания новых технологий проектирования путем комплексного использования уже существующих методов. Поскольку корпусные детали разнообразны с точки зрения конструктивных особенностей и функционального назначения представляется целесообразным организовать систему следующим образом: на верхнем уровне использовать метод типовых ТП, далее, чтобы исключить недостатки, присущие этому методу, использовать метод групповых технологий, а затем осуществляется автоматизированное индивидуальное проектирование с оптимизацией структуры и параметров ТП. Получение продукта проектирования -ТП- осуществляется на основании методов, алгоритмов и программ, общих для всех групп деталей и хранящихся в банке технологических знаний.

Такой синтез позволяет, с одной стороны, сделать процесс проектирования достаточно гибким, учитывающим как теоретические основы науки технологии машиностроения, так и конкретный производственный опыт; с другой стороны, ограничивает количество информации, запрашиваемой в процессе проектирования.

Предложена новая методология проектирования технологических процессов и документов технологической подготовки машиностроительного производства с использованием искусственного интеллекта, которая может эффективно применяться в современных автоматизированных системах технологической подготовки производства. Разработаны формализованные модели, методы и алгоритмы процессов технологии машиностроения для проектирования технологических процессов машиностроительного производства. С точки зрения целей и задач комплексной автоматизации технологической подготовки производства проведены стандартизация и формализация для трех классов технологических данных, которые в свою очередь взаимосвязаны в условиях реального производства и, таким образом, формируют единое производственное информационное пространство. Создано алгоритмическое обеспечение на основе новых методов проектирования технологии изготовления сложных деталей типа “корпус”, использующее новые методы динамического программирования в процессе формирования технологии их изготовления. Предлагаемый метод основан на математическом аппарате, позволяющем формализовать ТП таким способом представления технологических знаний, который поддерживается языком программирования SQL, позволяющему технологическое проектирование свести к технологическому программированию. SQL программирование поддерживается всеми современными “персональными” СУБД Access, FoxPro 2. 2, Dbase IV и др. При этом открывается возможность использования QBE-способа манипуляции данными, представляющего специальную технологию “запрос по образцу” (QBE - Query By Example), поддерживающий реляционное представление данных.

Изложены результаты практической апробации на примере системы автоматизированной подготовки производства, внедренной на ОАО “Термопластавтомат” (г. Хмельницкий), позволившие сократить сроки подготовки производства новых деталей в 1, 5-2 раза.

Ключевые слова: комплексная деталь, комплект технологических баз, искусственный интеллект, экспертные технологические правила, база технологических знаний, САПР.

Vasiltchuk O. R. Automation of the technology engineering of the type “cabinet” details of the casting-extruding machines production. - Typescript.

Thesis for candidate's degree in technical science, speciality 05. 02. 08 - Technology of machine building. - National technical university of Ukraine “Kiev polytechnic institute”, Kiev, 1999.

The thesis is dedicated to problem of the modern methods development of the designing technology production of the type “cabinet” details for creation of intellectual computer technology of preparation production on base of the complex models product, methods of their fabrication and production ambience, methods of the taking the optimum complex technological decisions, principle of the flexible adaptation to condition of concrete production ambience and requirements modern market.

It is designed theoretical bases of the creation new technological designing by way of the complex use already existing methods. New methodology of the designing technological processes and the documents of technological preparation machine-building production with use the artificial intelligence, which can be effectively used in modern automated system of technological preparation is offered. The formalized models, methods and algorithms of the machine building technology for designing the technological processes machine-building production are developed. Algorithmic provision on base of the new methods of the designing of the production technology of the “cabinet” type complex details, using new methods dynamic programming in process of the technology shaping of their production is created.

Practical results of approbation are brought on example preparation production, introduced by opened join-stock company “Термопластавтомат” (Khmelnytsky), which allow to reduce the time of preparation production new details in 1. 5-2 times.

Key words: complex detail, kit of the technological bases, artificial intelligence, expert technological rules, base of the technological knowledge, CAD.

Размещено на Allbest.ru