автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация основных этапов технологического обеспечения механической обработки несущих конструкций радиоаппаратуры в интегрированных системах "разработка-производство"

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ЛтеВОРОСТРОИТЕЯЬНШ ИНСТ:ГГУГ

На правах рукописи

ГОЛЯС НЕЛЛИ СЕРГЕЕЗНА

• 658.52.011.5$

АВТОМАТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ ТЕХ1ЮЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ 0СРАБ0ТЗС1 Н5СУЕНХ К0НС7РУВДГ РАДИОАППАРАТУРА В ИНТЕГРИРОВАНИЯ СИСТЕМАХ "РАЗРАБОТКА -ПРОИЗВОДСТВО"

Спэциальности. 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств '

05.02.00. - Технология машиностроения

А 3 Т О Р Е « 2 Р А Т ■ ' :

диссертации на соискание ученоЯ степени кандидата технических наук

Севастополь 1991

Работа выполнены на кафедре "Технология ¿одшостроения*

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор ЛАВРШКЬКО Михаил ;

Захарович , , *

.... . . • • • -V ... . .

Официальные оппоненты - доктор технически* наук,

*" ....... профессор КУЗНЕЦОВ Ьрий .

Николаевич

кандидат технических наук, • доцент КООП Вадиц Яковлевич ,.,,

' ■ ' '. 1. . \. * * *. Ведущее предприятие - производственное объединение

"Цуссон" г.Севастополь

Защита состоится "тч " ря^^ри ' 1991 г, в " часов на заседании специализированного совета 1С Со8,15.01 по автоматизации технологических процессов « ироизвоцсто Севастопольского приборостроительного института по адресу: 335053, г.Севастополь, Стрелецкая бухта, студенческий городок, корпус С1И. • 4 • .'

С диссертацией можно ознакоииться в библиотеке Севастопольского приборостроительного института.

Автореферат разослан $ " аби/СЮ 1991 г. ■

¿'Т

Ученый секретарь специализированного • :

А.Н. Шереоевскнй

!спдг.гсшни£

ш чт^и

-Тмал ' диссертаций

СЩЛЯ ХАРАКТЕР! 1СТ'1 ПСА РАБОТЫ

Актуальность теки. Одна из важнейших видач техники на современном этапе - повышение »¿¿активности машиностроения и приборостроения ауте;.' автоматизации мелко- я среднесерийного производства, удельна2; вес которого в общем объема составляет 70 Основным направлением автоматизации многоноиешслатурного часто-обновляемого производства является применение прогришио-управ-ляемого схЗорудол)-Н4я. В чаотности широкое внедрение стоиков с ЧИУ позволяет значительно сократить трудоемкость изготовления деталей, оообенн'У слскной конфигурации. Тая, ни обработку кор-пупных де*.'алеа змрачивается более половины времени ьоподьэова-шш отаШ'.^ о»е>ш дьно-фразерно-расточной грушш. Однако опыт эксплуатации с ¿инков о прогрыяшш управлением, ГШ я ШС показывает относяюдыю невысокую эффективное«. их .использования при традициошгах методах консгруиторско-технологическоа подготовки производства, обеспечить довшеиие е&.-еятявности использования столь до^гоотояцего оборудования возможно ш основании реализации принцата обратной связи, упитывающей технологические возможности стим» о ЧИУ (ГШ, ШС) л конструвторско-тахнологи-ческие особенности авдедиЛ. Обратная овязь в системе "разработка - производства" реадиз-ется подоиотаноЛ технологически ориентированного проецирования.

Цель работы/-. Исследование конструхтороко-технологпчвскях решэний в ооздш.Е(1 моделей конструкто^ско-технологической вн-фо*ч!£Щ1ш в общеД интегрированной автоматизированной системе типа "проектированиезготовление" несущих конструкций радиоинда-ратуры.

Методы иооледавания. Цря выполнении работы использовалиаь теоретичеокиеи ьнсаеряментадыше метода исследования. В работе вашш применение. ооновные лолоаения автоштлзодия проектирования а технологии ишшжс^приборостровнвя принципы системно-отрухтур-вого анализа, метода математического моделирования, теории ¿алгоритмов , методы иродова, теория вероятности я математическая статво?л«и, метода1 оптямвзации процессов, механики дефорыируемо-, го тведоого тела,. :латематичеожой обработки результатов всследо-

. ', ■■■■ -т -1 » • .„*« - , ■ .. - .....

"-'Г.-. ■•< ' V. ' V .V > - . "'■•"..',■

у- цД-уг V :

Btuu:S. При проведения экспериментов использовалось соврем«!- , ноо технологическое оборудование, контрольно-измерительная аппаратура, и персональные 3HÍ,

Рлучкз-я нозк&на. Ниучиая новизна работы состоит в разработке концептуально?. модели амортизированного технологически iШг> правленного конструирования в ранках возысашостей принятого производственного "терминала"; появления функциональных связей, неойходи.шх для функционирования оиотеми автоматизированной ТДП; в разработке методики пост зеная единой информационной базы тех-но;/огу.чесхого о<5озпеченкя процесса конструирования, основанной _ на решении задач - рациониьного построоися фуккционально-отрук-турной. организации ТШ и ее ьзтсыатиеированных подсистем; >аз- ■ работка методики принятия решений прл формировании янформацион- ■ ной базы ¿атомам зп рола ццой система технологической подготовки ' < производства, лострошшя ;ütрады взалмокорредвруюцих параметров : технологического оборудования, ИМ, ГШ, признаков, покаватолэй и параметров корпусных деталей радиоаппаратуры. В работе отавл-лиоь задача исследования методика азтоматизировшшой оценки кесткооти неоуиуж конструкций радиоаппаратуры, построение Mase— машческой подо да «Автоматизированного прогнозирования параиот-' ' ,poi> ьероховатрста поверхности. :• • •

Практическая ценность т^-боти.

X. Разработана' обобщенная модель автоматизированного тех« .. , нологически направленного конструирования, отрахащад условные - функции и свази при автоыатлзярсвакной технологической подго-/ товке производства. . ' '

2. Создана иниенеряая методика автоматизированного фории-< ровакля {¿ассивов конструкторско-технологичвоких решений дад дв- , v : таМей приборной техники,. позволяйся реализовать принцип тахно- ■ ■ : . лог"ч •ски-шлравненшго конотруированд / а тздасе'формировать тея- ологач-юкяе процессы изготовления на dase типовых технологических решений. '' - . • ч- / '- >.-''.

'3. Настроена парада взаимш-корредируицих кс.ионентовле-« тали и производственного "терминала" и определены критерии; ■ йгпе.«ц и йгявчм» ' f позволяйте автоматдэлровать прощ..,?-» .'

. ры ТПП ч г/упео-л ять обратную связь "технологические иоамох-дость гибкого пК'ИЗводства - конотрухторско-твхнологическне особенности лоне} клатури яэдвлвЛ",

4. Предложена методика автоматизированного определения параметров шорохов .tooth поверхности (по законам, отличшш от

, нормального), поь золящая увеличить точность контроля.

5. Создан комплекс программ для ЭШ типы ШД РС/АТ/ХГ, хо-торне могут dUTfc исп0ль80вшш в составе САПР-К я CAIIF-T.

6. Рвзу^"чгы исследований яопользуютоя в учебном процессе при подготовке а теноров по специальности 12.01, 12.02, а тадво ш. курсах 'Гоаишоаая квади^лкацоя опецяалмстов данного прсфядя.

Реализации работа. Полученные а работе прахтяческдв . аульт&ты аоплс^сни з разработадаой методик«- технологически направленного гснструирозанля, отракенц в дяассифнкиторе ТЭК я в типовых XONctj укторико-технелогичо ских ро^аин:гх ыехидическоИ обработки несуигх конструкций радиоаппаратуры. Результаты работы внедрены > аедспстемах САПР-Т и САПР-К на HII0 "Цуисон", и ' . таете я методических рекоыевдециях для студентом, изучающих . подовстемы CAIP-T я САПР-К о экономическим эффектом 2B6&J руб.

- ' Апробация j аботц. О яовяыэ полоявняя я результаты работы докладывались я обоуадалясь на:

Всесс»ано£ конференция "Проблемы в опыт использования методов в оредот* при малоотходной я безотходной технология". Севастополь. ХС84.

3. Doooormoti оешшаре "Црогнозярованяе и обоснование точности мехшшчсодоЯ обработки". Севастополь. 1387. '

3. Всесодчноа.вон^ронциа "Опит отраслей машиностроения и научные достё^ояля производства тракторов я сельскохозяйственных машин производству". Севастополь. 196У.

4. Pecnyo.taxaBcKol конференция "Ускорения 'ГШ". Севастополь. 1989.

5. Вовоо^ш Л конференция "Ускорейе создшшя в повшенля э44ектявао1И* те. сно логических ОАГ4 а АСГШ в »¡ашшостроении и

приборостроении". Севастополь. 1988.

Публикация. Материалы диосертицяи отрахоны в 22 печатных работах;

Структура и объем работы. Диссертационная у^Зота ооотоит из яводакия, 5 глин, заключения, приложения и сннска литерату-ри и8 128 наименований. Рибога изложена на 1ЭО ограницах машинописного текста, иллюстрируется 65 рисунки/л, содержит 12 таблиц, приложения приведены на 70 страницах. -

содшшее работы

Методология работы. Цель интегрированного производства -реандзаиия ьатоыатвзировашюго цикла создания нового изделия от проектных работ до выпуска серийного образца при использовании общей информационной базы. ;

Проблемы проектирохкшяя интегрированных щои^водотвеиышс воьшлоксов, рассматриваются в работах советоних учених В.А.Исаченко, Э.Ф.Костолоиова, В.В.Павлова, Н.И.Моисеева. Из зарубежных исследований следует выделить разрабогся, выполненные в США фирмой 1Ш. В этих работах излажены способа унификации конструкторских в технологических реианий, ооисивиосоя метода, позволяющие чибирать наиболее эффективные приемы как ври конструировании деталей, тав и проектировании техно юг? чосеях процео-оов; излагается обцая методология, основанная на системной подходе к решению аадач "разработка-производство", но отсутствуют частные методики по практический аспектам проектирования конкретных технологий и изделий.

Задача создания общей конструкторско-техмоло^ическоа ин- , формацвонной базы является глазной составной ч.-.отью интегриро- . ванных производственных систем проектирования ! изготовления'. Зто надрав лени е исследования рассматривается)«*' базе создания общей конструкторско-технологической информадии .для проектирования и механ ческой обработки несуцих конструкций радиоаппаратуры. .

Высокая концентрация рехувдх инструментов, неравномерность ; припуска, изменение условий обработки одной в сой же партия в»-;

готовое опрадед.' от отитнстичьскмй характер моделей технологической системы, Инллодовинвв я ризриботкь типомшс конотруктор-око-технологнче-мх решен)-4 ооаюллвт шделмть услошо постоянную чисть процв! он з проектарованнв в изготовлении наделенной грушш деталей, т.е. вышить детерменированнуы ооотааллпопо. Рассматривая гккий модуль или многоцелевой стопок в хшде "производственного терминала" интегрированной оистеми "ироекти-роь'лые-гфсиавс.;с1 во", нежно перейти от тродидиошшх ьеэИвдтив-ных матодох отр- do-лш конструкции на технологичность х обесиече-1шю необходима те:ашлогичеокях овойотв непосредственно в про-r.-»ioo срг>5тиро.>шг.<1. То 007Ь я условиях снстемно-ингвгрйльио! типиа.цуи. »очг.Т;yxîорсхо-технологнчвских Г-С^вНИЙ создш/гсл носк*-гскшв предпос. для перехода х н*.; -.--ду ойосиичания •теологических ом;сгд оаъевго» путей технологи-

чески ориентиро вки.ого upcfycrupoiij;j;i4 Эти предпосылки рвализу-trfcii чериз хсмп «олвдсзаанй по форпря.'.-^тв исходник массв-'лож типовых sko: оv конотруггцна и шиовьх технологических ре-nei?r.il (Tait, Tl'l'J, которые в дальнейшем Моподьвухг/оя как миформи,-алоннид иоддерх/ 4 'JA1IF-K и CA1IP-T.

' Гибкость осврженних производственна* систем (в частности, например, ПЮ мсхгитческоц обработки) огрьннчививтоя дишшзонсм регулирования TtxU'jлогических пар^Аитров оборудования, приспособлений, инстцмента, транспортно-никойвтвяьних устройств и роботов. Это oCûTc ffi..:. ;гво определяет необходимость осуцеьтвллть пр- переходе к т зхю логичесжя ориентированно««/ проектировании проектирование наглей о учетом технологических возможностей и ограничений, odi адедяешх ииршвгрыи коихретшх ИВ. Для реидв-тиш данной ло цвацкв проектирования изделий конструктор доджем располагать„¡pfiûv 'зеютвувдей технологической информацией.

Обвдя ието;.а1сгкя ршаеивя рассматриваемой в работе ироб!шв4 првдст<1влена гр ^вчаски ш» раа. I в виде хоицептуельной модем. В интегрировали 1 аитоштиаировинной системе "риэр^отха-провз-водотво" задач* овнгеэн оптимальной структуры состоит в определении принципа ï\ построения .«н хветви элементов В* систему, множества Ць мае! между вдомеитами R, я функций кото-

j

pue дохшш обеогачдть экстремум заданной целевой функции. Ни рио. I введены сбозвачешт: Кв - целезая функция; Kij - прл*в— двшшй показатель для элемента R ; - параметр, отраашедий

/Л

принцип поотроекая оистеш; й8- множество элементов оистаии;

- шохество < яльоЗ между элементами R, ; Яг множество функций. ;

В процессе «шюлнакия последовгшиЛ доставлена я решено ряд актуальных язда«;;

X. Формирование КГР при ыехшшчаской обработке несуии« конструкций рад; оапгшратуры. Обеспечение условий достияолия и"5озиалт.чоЙ a&i «ктавности использования многоцелевых отанхо» (ЩМ, ПЬ./ нади чл ей сиотеш технологически ориентированного проектирован»л л подсистемы гибкой 11Ш.

.Вшюлнвнни отмеченных условий овя8&но о $орш1роваш1вм и сиотештнчеокнм поддервашюы ш актуальной уронив uuccuaoa интегрированных tr шока конотруяторожо-технологических решений Mi* {TKTPj'i

Структура 4 содержание ориентированных ТКТР в обцеи случае яаляетоя'результатом оинтеаа взаимной конструкторской а технологической информации, основанной на связях (третьего порядка - между конструкцией я технологией на наделенных трех уровнях декомпозиции) конструкция детали о технологичесхиы'процвосом изготовления. >

В достатокцо общей олучач полный iiaccua монет включить со-ovjjqtotbi'ïkjee i.j'oxsotbo ориентированных тохнологичесяо-консгрух-торсхях типозцх решений образуя систему описания коиструктор-ско-технологач.'ской информации

Мщ? {-з**" Ъ} И" u {Зва * От»} t

где 3»д-3т » - Зтч - типовое Ьочетание элементов

конструкции «• типовая технологическая операция; J*» - типовой элемент kohctj /шли ; Лтц - типовой технологический переход.

йюр<хиров) 1ше массивов преследует цель создания единой информационной с для решения э лч.: информахуюнно-технологнчес-

»

вого обеспечения ироцяоов конструирования объектои производства в ориентирование их на изготовление в уоловл. л I'll ; (путем ооэдаг-иля канала обратной стабилизацией связи "произв< дство-проекти-рованив); рационального построения функционалы? >■< труктурной ор-Ганнасдия ТШ1 ГНС (7вхнологической подготовки прсл8водотва гибких производственных систем); подровнял автоглти шровлишх подсистем ТШ1 IШ.

2. Исследование и разработка методических *>е :омендаций по Евделению и регламентов типовых элементов конот >укции объекта.

В качестве базовых констругтнвных влемен^о!: летали приняты элементарные поверхности и типовые влогденты копит укции (ТЭК).Ло-к дыше классификатор« тип опт элементов конст^к ;ии, ориентиро-шшо на обработку в условиях конкретной гибкой фоизаодственной оиотомы отражают либо полней споктор возможное :ей ГНС по реализа-цяи TJK, либо ту составлящую общего множеств;1 ти ювых олемонтов попструкцик, которая может бить использована з конструкциях данной разработки.

Общая задача формирования локального класс; ,::катора типовых елемонтов конструкции, ориентированного па опрпделенну» ГИС, поест быть декомпозирована на 4 подзадачи в "ooi ж. ствии со схемой, предстивло: но! ни рис. 2. В результате д.....; aelL. и. декомпозиции каддой подзадачи построены блок-схемы алгоритмов. Состав процедур, формирующих общий алгоритм, может варьировать«: ■ ;> зависимости от конкретных производственных условий - учет служаки объектов производства, стопе: »¿¿грузки реальной гибкой п ^нз-одстьенкой системы, степени жесткости обратной связи "ирог.чсдство-проекти-рование", отепони приближения состава и кошонов св.чкошсретной ГШ в типовому или стандартному для данного технолог ¡здекого профиля варианту и других факторов. В работ« предссаз; 4jti блок-схеш алгоритм формирования ТЭК и деталей, ориентиров лта на изготовление в условиях ГОС. В рамках данного алгоритм проведены исследования тенденций развития современных :;pii6oj '.в радиоаппаратуры и на ооновании екстраполяционшзс свойств коне:р; хгорско-техноло-гических характеристик выбрани изделия - прег т. .витолз первого г

Объекты прои-людства . Зкг, Зкъ,..,

Блок ::

Создание обобще:шого качественного описание большого объема информащи Сформирование статнстичэскл представительной выборки чертежей деталей - СШЦ)

Параметры ГПС п„ П|( П5.....П1я

Блок 2

««■армирование параметрического описания ГПС квк сложного технологического объекта (сЬориярование общего и частного критерия ПЪ)

Елок 3 "Формирование выборки 'ГПС - ориентированных деталей (ограничений СЛВД по кри^ териям ГПС)

Блок 4

Проставление результатов в струк-туриаовачной форме (формирование классификаторов П1С - ориентированных ТЭК и деталей)

Рис. 2. Декомпозиция задачи формирования локальных классификаторов ТОК на.подзадачи

£йс.З. Графическое представление модели формирования : нврйьцостей поверхности при обработке

•• \ / ' (*. II

ггорого порядка.

Носителем входной иш^оркации статистически зредотавлошого обора дотелоЕ является кснстзукторсхая и технологическая доду-сзстацпя на данное изделие. В целях минимизации объема ннфораа-сзз, адекватно отражающей качественное разноо<<рс эаа конотрунтя»-пьп: в технологических особенностей мноааства яаделий-продотавите-Езй, использовалась процедура группирования и гоизации ояекец-son конструкция деталей.

Па оонокшия вароятностно-отатвствчоокой сгечди принятых по-кгаатздеИ информативности установлены границы целесообразности тбпошд конструкторских и технологичеоквх реиош.С.

Результаты ссслодовинво »'»^^"."^»тгооти яр зи .отрез, uo^wu-тэдоЗ а признаков т**" та»л<»иы а надо еыпорачос^нх распределений. Црг еоздошш общей оааы иятегрлр данной оиотеш .

"раэрабс.ла-прои8водство" в качоотве аппарата оптимизации харав-торпствк ядра спотеш использовались методы ноп »ргматрическоа статиотикл. С отоа целыз определялся квантиль уровня i/siM

; (2)

Оценивались внторвалн квантолай при сгдалшоа дс сопатолхлой вероятности

* '<3)

где Jjb - неполная бетта-функция. Г,- .-

В работе приведена номограмма, позволящал при выбранных доверательнах аероиг тосгях найти ранги Г- а f + , статистик, обраеуодих доверительный интервал статисг ш. Крафаю значения ряда оценивались уравнением Харриоа v, ^

= _ AiidL .X (4)

M n Ï-.

-Г *. ' • . •• -'г " Необходимый объем выборка определялся вз аырагдзния

n«0.S-42j(Înf), ,• ,. (5)

где ft - доверительная вероятность 0,9 4 £ < С.99

Хпнпгп1п я х- Кр-б"<я); Хпго* та* -СГ^ (Д>

гдо - критерий Рошловсдого.

Использование дашого аппарата позволило мини'«изиротагь задачу формирования составляющие локального клисси$д..а?ора посудах конструкций радиоаппаратуры йоз потеря общности информации. Б результате дроведогашх исследований а ¡»боте предотпвлонц классификаторы твпрвшс элементов конбтрукцвн на трох уровнях декомло'.шц|;я и модель синтеза конструкции,

3» Системно-интегральная типизация элементов^технологии.

.'. Одной из задач 'типизации технологических ропоннй. яву .отся гч-ределение частных массивов типовых технологических решений, которые дрн минимальных объемах янформиции обеспечивали бы .\акоид1.ш>-ный объем "вдавидуалышх тлпозюс решений данного вид« технологической йодготоаки производства, Эта ьадача решалась в насколько этапов.

3.1. Статистический анализ типовых технологи ческшс-рвпвияй. ■

Исходпно данные для типа:задал технологических репенлй полу-, че:ш в результате совместного анализа отатистически представительной ¿шборкя деталей, локолышх клаосифясаторов ТЗК я технологических процессов мехыа :еокой обработки. Все многообразие типов; х технологических переходов сведено к конечному числу простых технологических циклов. С учетом постоянных условай прапззодотап на некотором отрезке временя всследриоа случайное явление относится ¡5 датегорил-пассивных,- для которых, на этом отрезке времени, выполняется свойство устойчлшх частот и допустимо применение веро-' ятностных закономерностей. Формзровшшя частных массивов ТТР {М1} производились на.основе методов непараметрнчеокой статистики. .

. 3.2. Статистический анализ применяемости инструмента и "я,, ' • вспомогательной оснастки /•.''■

Для каядого ТЭК согласно тапоашс ЮР определился ьад пнот- • румента, его диаметр и геометрия в завиошооти от марки обраба-. ' \ гываемого материала. Для всех имевдихоя типоразмеров ооотавля- .'"-'V . лаоь информационная карта применения инструмента по величине ' г диаметра,.

3.3, Разработка типовых циклов механической обработки ни шогоцелевых станках

Ни основании анализа типовых переходов были определены ти- : повио технологические цикли обработки - схеш дшаения инотру- | мента я детали для: всех принятых вариантов построение пароходов; • злаченая пирометров, участвующих в позтроенип типовых технологи- ' ' _чоск!;х циклов и ма'темлтические модели расчети пирометров цикла,

4. Принципы алгоритмизации технологических процессов.

Алгоритмизация проектирования Та в условиях комплексной м-, -цизацпи олзмоктоз технолог, л отлич&етеш той особенностью, что на , оснотго массива типовых технологических операций а хяаосифиг!одора. ' технолога чосмх реаений разрабатывается укрупненная Олок-охема, отрссшщаи обобщенный комплексный гехнологичесхий ыарарут на тш- „у, подйоняс работ." • •".. у

Общая последовательность выполнения работ отражаемся в ая-горитме а виде определенный обрааом .располойеныцх блоков технологически* операций. Такие группы состоят изподачшштедышх ' : ( М о Мпг ), загокдатешшх ( МлМ&г промехуточнше •!'; ( М=>Мп» ), фиш.шшх (МэМ^щ : ) и контрольных (М» И« ), . ; ОСобщеннчй кс!шшксшй маршрут вапиоывается следующим обра- ..".

8 ом

Ml«(M=>Mnr{jL nf};, (M=>M3r{JiAr})f * <?)

■■ (М=>Мкф!п», i.:' ' vl'V.ô'/f;

где' 3-* V г холичео-ао операций, обрааузадвх ряд. V"; '' г'

В олучае если количаотво типонле операций достаточно боль- . . шоо, 'т. (формирование ыарпруто*. Mi . определяется широким набо- , ■■"•;!•,.' peu Ус .овий X » состояний • jJ v ïo ко'тлеконый маршрут пелесо» ; обр., лю оо. >авпть яз групп 'операций, подученных в результате '. • больней дифференциации ряда, Шшшльное количество выделенных i процессе анализа ^классификации унифицированных чонотруктив- : но-технологических ^ризваков я вх состояний определяют оодерац.-.ние исходных данных. /-'-'• V.-V. <~v-k.- < "

V;-'-; у .■'■::;"■} ^'''"л-Д, '-.-Л;

Унификация и типизация технологических операций позволяют обеспечить гх минимальное количество, что является уоловиш оп-тимгшьности.

б. Моделирование технологических возможностей.

В представленном в работе общогл алгоритме (формирования ТЭК н деталей, ориентированных на изготовление в условиях ГНС, одна из задач связана о составлением спецификации технических возможностей производственного "терминала" как сложного тохнологичоско-го объекта. Для него модно составить параметрическое описание при использовании обцего в частных критериоЕ írnc,tl,; Втечет, которые формируются с помощью митрпцц взаимно коррелирую лх параметров N, « L». • ..

Для формирования чаотыых критериев ШС или многоцелевое станков исполняется системный подход к анализу составных частой типовых конструкторско-гехнологическлх решений. Наличио воз/.^ущлтих факторов приводит к появлению связей второго рода мояду входными параметрами и управлявши воздействием. На практике связи второго рода реализуются автоматическим управлением процессом резаяяя на. основании оптимизации режимов р'озшшя. Между эходша.ги и выгодными параметрами зознякают связи третьего рода, которая реализуются формированием чпетш-а кпитериен ГПМ или многоцелевого станка и позволяет реализовать идею технологически направленного конструирования я авт омат и че с ко го управления процессом получения парапет-роз качества поверхности.

5.1. Математическая модель оптимизации рехпыов обработки типового элемента конструкции

Задача оптимизации ооработкя реааЛась на основе це-

левой функции, преде тс-ялякцей собой аналитическую зависимоотг между крг-г'.'рием оптимизации и технологическими пирометрами. П^ » составления цельной функции учитывались только та соотавляициа стоимости, которые йтиционально зависят от режимов обработки

JH

K«(K„4KO¿ Kw (8)

1 э

где Кн - стоимость станка, отнесенная к одной минуто работы}

Кс - вароботная плата, отнесенная х одной минуто работы; Км " стоямоо'»« инструмента - абсолютная за период стойжости:

Км - ** (К* "» К,.)* Кш* а»,, (6)

где Кму - стоимость износа инструмента; стоимость пере- -

точки инструмента; tw - время смены инструмента.

Зависимость К имеет нелинейный характер.

Налагаемые ограничения отражают технические пределы оредотв изготовления. -

Уоловио ьиннмуыа целевой функции

, Ил с*'А.

кЧКи.КО^^^^^и.К^^с^—^-^ ЦО)

Ограничения до ыседюст^ двигателя глупого дзш^ашя

\ , . «4е--р;--б(Ног г ' <Ш.

где Кн в Км • К] * К» ' Кь. , ■; ' '

: Ограничение по реакции свойствам инструмента С«,-®"'*» *Чт '

Са - Д ' К» \

Те

Задача оатиипзации решилась о использованием множителей Лагранжа. •'■■.■•". .

' В результате проведенных исследований определены значения обеспвчившадие мпшщуы целевой функции.

5.2. Определение поремодешй я К'.мпеноация деформаций .'. • ,.'• V ноиущих конструкций радиоапшратуры при фрезеровании ..

' Несущие 'влемента констукций блок^ л радиоэлектронной аша-обмно ослабели многочисленными отверстиями различного очертания, обладают относительно небольшой жесткостью на иагяб И поэтому существенно деформирухчся яря обработке. Зго в коноч-- ном счото существенно оказывается ка хачеотве изделия. В работа дополняя аналяа деформированного со тояння панели о ьакреплечи-

.. V• ^ 16. •• =^ ■ V-.

ем кроев при силовом ндгружении, возникающем а процессе обработки поверхности.

Дифференциальное уравнение изогнутой оси шшела переменной жесткости имеет вид

JQ-xMM/thW* аз)

d *

где W® - кривизна панели в соченяи о координатой X; М(Х) - узга-бащий момент; Е3у(») - жесткость на изгиб; "йпгбаиЕУгЗ момент йа первом участке (яра а > X ^ а ) опродглл-от;я по форкчгяо MtfX)*» Рг(1~й) Xft . Изгибгюитй мо-

мент на втором участка { I> X > О ) определяется по 5 рмуло М|(х)® 9r(t-a)*/t - Pr(x-a) Дифференциальное уравнение изгиба панели для } -Й точки в конечных'разностях предотавляется оледущим образом

М - I .Н Mfl'ifA*)*

гдэ ^ , W^ . - перемещение точек пшели соответственно

}+t , | , j-t ; u - число разблеяяй по длине панели; АХ - шаг разбиения.

Определение перемещений оводится х решению олстемц линейных алгебраических уравгэний (14)' о уэтом зфоеиых уоловий, отраяша-вде характер закрекле:-эя Панели при фрезеровании..

Точность расчета по методу конечнше раэноотей зависит от числа разбиений несуида конструкций по длине.

Принят шаг разбиения ДХ, при котором погрешность при вычислении максимального прогиба не превышает; ' ', В работе пр вставлены блок-охема алгоритма в программа расчета дефорыированногЬ оостояния панели, возводящая использовать • ее в составе САПР-Т. Использован язык программирования иворт-ран-77" для ЭШ 1Ш РС/ХГ/АТ- • "•«■'. ' ;

5.3. Обеспечение параметров шероховатости ( впьсчю )

Технологическое обеспечение оксплуатиционш.чс свойств деталей гриборов и их соединений норазривно связано а получением нообхгусимых параметров шероховатости. Общая модель формирования шарохогатости поверхности представлена на рис, 4.

Для решали" 31Дачи обеспечения вксплуитационных свойств деталей а ридал. обработки ТЭК в автоматизированной интегрированной оиотема "разработка-производство" необходимо иметь теоретнчеохие зависимости, отратащие взаимосвязь параметров шероховатооти о условиями обработки.

Для параметра шероховатооти понучоно выражение

(15)

в котором коалицией? Сц и показатели. отенаки X« , I* , X» оаре-депштся из си от сад уравнений»

Проверка адекватности иатематвчюцой модели реальному про. цессу прподняаоь сопоставлением рючехикх »'екскершлмтаьшх данных. Ь результате реализация процедуры было угданс->;ино, ч?о отнсогтельная погрешность р-сштш,'Х и екопарименталышх дшашх не превышает что указывает на достаточную для практика степень адекватности разработанной модели реальному проце-осу, Кроит» того, установлено, что дмшал модель иозволяе? 'найти связь одометров шероховатости и целевой функции на основании теории онгв-ыаль;шго управления

."'.'. ае)

. ; . ЦЙ); .. (17)

' где К - к-а параметр состог тля свотвмн. $ (х,..!)}; * - функ-: цпя ^образовании системы; у* г. вектор аходных переменных} иИ) - управляющее воздействие; 6»^)- аоацтц&адее воздействие.

Прощ.эд^олредеяенид ьсо^щнелта С», показав идей X) , К/, Ха и гшршатра *„ }автоматизирована. Црограша расчетов дана £ прилег ^авв к диооерпщнй, .' .-. '

' •;«';• хе

6, Исследование определения параметров пероховатоотн о помощь» распределений Джонсона

Одной из подсистем интегрировшпюго производственного комплекса являетоя система автоматизированного контро.-';, з Функции которой iходит контроль параметров технологического процесса состояния оборудования и готовых деталей. Решение задачи обеспечения оптимальной шероховатости невозмсшю без системы контроля се;?,охо-затости как составляющей части модели формирования шороховатости (рис.'а).

Точность определения параметров шероховатости поверхности складывается из двух составляющих Д *» До + Дн , гдо Ди - ал паратурная погрешность; Ан - методическая погрешность.

В насте "адее время методика определения параметров шероховатости поверхности основала на нормальном законе распределения для всех видов обработанных поверхностей. Однако проведении© исследования показывают, что только неровности поверхностей обработанных шлифованием подчиняются нормальному закону распределения. Иеров-' ности поверхностей, обработанных фрезерованием и точением вносят• систематическую составляющую а процессе образования неровностей я имеют яз1Ш9 отклонения от нормального закона распределения.

В работе результаты исследоганий представлены в виде эмпери-ческях законов распределений. Опрэделвние истин :ого теоретическо-, го закона по эмпирическим данным - трудоемкий процесс!, который чао-то'не .приводит к же. дтелькын pesj д»татам. Поэтому для уменьшения методической погрешности определения параметров шероховатости на основании эмперических законов распределения ординат профиля в диссертации используются параметрические распределения Джонсон:*, С целью применения математического аппарата, развитого в работас В.С.Лукызоэа, Я.А.Рудзита, следует преобразовать полученную „р. црофялограше вг"орку в совокупность ре<лизедий нормированной нормально распределенной олучайной величины на основании оиотно- ' иония ■ ^ .'

где ) , ¡> , £ , А - параметры распределений Джонсона; £ - нор- '• цированная сл^ Юность , распределенная по нормальному вакону.

Параметры полученного распределения определяются слодуюцим • образом

Еценз-**« ^Цл ; (и).

В работе лриледеш результаты яооледованвЗ во лопольвовашо ппрамот-ячесж« распределений Дяонсиш (анализ о помощью функций ; расотсюшя). Предложенная методика позволяет повысить точность определения параметров на 10—Аатсштпзмуш процедур перехода к нормированной нормально распределенной величины обеспечиваем унифицированную базу расчетов. ■ , ' . ' .

; Для исключения дополнительной методической ошибки црз аппроксимации теоретичен ого закона распределения высот иикронеровноо-той рассматривается еще один ыетод определения параметров, шорохо- _ латости остове ""'ненаршлетрпчэской отатистияой. Разработанная г методика определения параметров шероховатости ооношхаотоя щ еа^ ВИСЕЫОСТИ - ' ' ■

. Ка в К* - К* (21) ;

; где Кг, Кг- .ооотютстветно В я 2 квартили упорядоченного ряда ■^т» -Д^1" • "" относвтевулая опорная длина профиля; ;

С ранг ординаты, соответствующей уровню р ; п - количество члр ■)!) упорядоченного ряда», ■ ' I л ■' •

, Приведенные ш дараяения упрощают раочаты профилогромм, Пои этом используются единые аргументы для определения высотных параметров и относительной опорной длины. Проаедено сравнительное

• определение параметров шероховатости с методикой, основанной на аппроксимации к непыльному закону. Расхождение в результатах составляет не болоо 10?.

В целях умонь'лочия уморительных и расчетных р^от (в предположении стационарности и эргодичности образования инкрорельо<$а)' ' для построения дохерительных интервалов использогилаоь статистическая информация, поставляемая одной ярофилогроимой. Доверительный интервал определяется так:

У 3>t(r-<)1),n-fr-9l)+t>3>tir-KJt)1n-fr4(Jt)^4], (22J

га* - ;таидартн<« ойсзначенае неполной бетта-фунхции ; г-<j,

• и - отатас'.гиш, образующие доверительный интервал для ве-

личин, отолцнх пол iiuHi'orj . В работе приведена ноыогр; j.iia для определения доверит* 1лмшх интервалов параметров R„;

ocîo wb вывода и ряюмевдщм

-' 1. 'С$ормулир6вш > положении, согласно которому эффективность . :. ТШ, П1С может бить значительно повышена при использо»;аши их в качествв! производственно! п терминала з составе интегрировшишх ' автоматизированных инстем проектирования в изготовления. Информа-.'•■;■. ционно-техкологичег кую основу построения и функциошрования автоматизированных ci c*i 9м проектирования и изготовления должны составлять мао он вы 'егрированных конструхторско-яехнологических ть^оаых решений. Па этом под интегрированным TKIP, ориеытиро-ванном на ГНС, пояшаетоя описание типового исполнения техьологи-чески ориентировав «зй конструкция иди элемента конструкции в раи* : ках технолохи чес? a.' t возможностей соответствующей гибкой производственной eacTiuj,

• ' 2. На ocaoxit 5истемного подхода к решению задач технологического обеспечения хопогруврюаания с ориентацией на принятую ГШ предлохека принцлгиальиая бд^к-схема совместного решения конст-рукторско-техноло! тческих задач я интегрированной системе "проек-. . тирование-произаэдетво".

3, Обоснована модель интегрированной автоматизированной системы проекту вяаия и изготовления, имеющей в качестве "производственного терминала" Г1Ю и функционируюцей па основе массива технологическо-конструкторских типовых решений. Б а ее основе осуществлена постановка задач исследований с построением дерева целей, .

4., Определены основные принципы классификации, на базе като рых разработана метсдика формировании массивов ТЗК, ориентированных ка гибкие производственные системы. Предложены алгоритмы фор»-миром»ник локальных классифн) Кторов и массивов ГШ - ориентирован ных типовых элементов конструкций и деталей. .

• 5. Разработана методика формирования массивов ТКГР, ориен-

: тированных на гибкие производственные системы. Осуществлена ■ • ; * структурная декомпозиция конструкторско-технологичсской инфорыа-

• ции и определено типовое содержание структурных компонентов, Вы» ' делены ос. овдае процедуры и предложены блок-схема формирования

V: массивов коррелирующих, элементов Г11С» ориентированных на технолог -• •. гическо-конструкторские типовые решен»«,■'.•."'■' Ь '

. 6, На основании массива типовых ¿элементов конструкции, сфор-„ мироединог- на трех уровнях декомпозиции, разработана модель . : синтеза несущих конструьгрН». радиоаппаратуры, являоцаяся основой-'

. САЛР-К. ■. •■■'■ .г — • ■

7. Предложен алгоритм автоматизированного решения проектно-•■■'.;■' технслогических задач, на основании которого раз|каботака модели ,. ."•' технологически направленного конструирования. Составной часть» у модели является разработанная матрица взвимокороелирущих приз-каков (параметров и показателей детали и влементов ГНС), позво- ' ■V ,'ляющая формировать и автоматизировать технологичеоиу» подготовку V ;:. производству механической обработки несущих конструкций радиопр«, ■. ■ паратуры).. .':1V.' •.' '' ''^'к'/;' '¿"'У""'

■ ; 8. Для определения эффективности предлагаемой модели течно-^ •'улоги^ес^и направлеклого конструирования ¿реддожена целевая функ» ... ; ция. оТ' ожаицая технологические уровня обработки/ Определена ' облас ь оптимальных 'значений. /, 5 »£» гЛеспечивакицих минимум цв левок функции ц максим"« -критерия качества. . ■:. ь

9. Исследовгны и определит некоторые частице критерии Вгоечкт "производственного терминала" как основы технологичео- ■ ки направленного конструирования. В качество одного уз ирнтергев Ame*«» предложены коэффициент технологического разнообразия, : позволяющий учитывать корреляцию между конструкции.; деталей л количеством инструмента, необходимого для ее обработки.

10. Предложена методика автоматизированного' определения де-

I

формаций несувдх конструкций радиоаппаратуры под дейстпием сил, возникающих в процессе обработки. Данной методика является составной частью GAIIP-T а служит основой при проектировании технологической оснастки.

11. Предложена методика автоматизированного опредолешш параметров шероховатости при фрезеровании концэвшя фрезами л оп-

; ' ределенн «гстше критерии Rrw wt ' "производственного терминала", позволяющая учесть особенности обработка на конкретном оборудовании при.условии оптимальности целевой функции. ; ; В результате исследований предложена методика атгтодамзиро-ванного определения параметров шероховатоотя о помощью рыопреде- . лений Дконсона. -v .

По результатам теоретических и экспериментальных иоследова-' ний опубликовано 22 печатные работы, основные из* которых следую- V ■.идее: • ''••'•:■'•/' • :■''■. ■•:'},:•' .■■- ...•<.,

■' I. Голяо B.C. Пути перехода на малоотходную.технологию при изготовлении судовой арматуры "Разработка и внедрение малоотходной я безотходных технологий в машиностроении, 1934, о. 15-16. ...

2. Голяс Н.С., Левин М.А. Шорохсватость поверхности. Методы в средстгч измерения и контроль. ОСТ 5.0239-7?, Горький, IS76, С. 16. ' ....•■•■•';■ .,

3. Голяо H.ü. Программное обеспечение непареметрическ t . ;

, . оценок стабильности параметров шероховатости поверхности. "Прог- ' г нозирование и обоснование точности механичеокой обработки дета-, л, 1 ' лей", 198?, Севастополь, о» 11-12.,. ' . ;'", -

4. Голлс Н.С. Описание оероховатостЕ повецсности с помощью » параметрического семейства распределения Джон осн.:, "Опыт отраслей

машиностроения я научнае достижения производств тракторов в сельхозмашин - производству". Севистоноль, ИЗЗ, с.23-24.

5. Голяс Н.С., Вохыянвн А.Н. Оптимизация ¡чс-лмов резания при фрезеровании. "Опыт отраслей маииностроенил и научных достижений производства тракторов и сельхозмакин - производству". Севастополь, 1989, о. 11-12.

в. Голлс Н.С. О повышении информативности параметров шероховатости. "Технологическое.управление трибо-.'еисняческими характеристиками узлов малин", Цосква, 1983, с.31-33.

7. Голяс Н.С. Оценка точности методов определения констант опорной кривой. Тезисы докладов всесоюзного научно-технического семинара по контактной жесткости в машшстроепзи. Тбилиси, 1974, о. 152-153.

8. Голяс Н.С., Левин U.A. О возисвшости гс строения интервальных оценок шероховатой поверхности по одной щ>офялограше. "2ест- . кость • машиностроительных конструкций", Брянск, 1976, с.21-22.

9. Голяс- Н.С. Алгоритмизация процесса оценок ыикрорел: эфа шероховатой поверхности деталей при механической обработке. Тезисы докладов всесоюзной конференция, Киев, ZS77, с.34-35,

10. Голяс Н.С., Левин U.A. Номограммы дня определения констант кривой опорной поверхности деталеа. "Приборостроение", Киев, 1977, с.68-77, , -

П. Голяс B.C.. Бохонский А.И. Синтез управления деформированным состоянием нежестких несуздех конструкцгЗ при фрезерования. "Научные достижения я опыт отраслей ыапшнэстрсешиц-- народному . хозяйству", Севастополь, 1991, 0.54-55. -»1

12. Голяс Н.С. HoMorpiiisua для построения ¿¡интервальных оценок шероховатой поверхности по одной профи toxi« име. "Технологические метода повышения точности при механической обработке де- ■ тале!", Ленинград, "Судостроение", IS8I, с.22-23.

Соискатель Н.С.Голяс

Зю. » 252 06.08.«! г., т. 120 ККУ СПИ