автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Исследование влияния конструкторско-технологических параметров призматических деталей на выбор многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков

Введение.

Глава 1. Анализ проблем технологической подготовки изготовления корпусных деталей в условиях автоматизированного серийного производства и постановка задачи.

1.1 Обзор исследований, связанных с выбором технологического оснащения для обработки корпусных деталей.

1.2. Выводы по главе 1.

1.3. Цели и задачи диссертационной работы.

Глава 2. Методы построения математических моделей и использования прикладных программ для описания процесса выбора технологического оборудования при изготовлении корпусных деталей в условиях автоматизированного серийного производства.

2.1. Основные научные теоретические положения, использованные в исследовании.

2.2. Моделирование процесса изготовления корпусных деталей в условиях серийного автоматизированного производства.

2.3. Моделирование процесса выбора компоновочного построения многоцелевого СФР станка в соответствии с требованиями конкретных заказов.

2.3.1. Особенности пакета нечеткой логики.

2.3.2. Использование теории нечеткой логики при оценке приоритетов применяемости компоновок многоцелевых СФР станков.

2.4. Информационное обеспечение АСППР на основе БАОТ-методологии.

2.4.1. Основные научные теоретические положения функционального моделирования.

2.4.2. Использованные концепции методологии ШЕРО.

2.4.3. Структура функциональной модели, описывающая методику выбора конкурентоспособной технологии изготовления заданной номенклатуры корпусных деталей на многоцелевых СФР станках.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Критерии оценки оборудования для изготовления заданной номенклатуры деталей и методы их определения.

3.1. Автоматизация выбора оборудования для изготовления корпусных деталей в условиях серийного производства.

3.2. Автоматизированная система поддержки принятия решений (АСППР) при выборе многоцелевых СФР станков для заданной номенклатуры деталей.

3.2.1. Алгоритм функционирования АСППР.

3.2.2. Идентификация исходной информации об обрабатываемой детали и потребительских свойств многоцелевого СФР станка.

3.2.3. Выбор способов реализации технологии обработки детали на многоцелевом СФР станке.

3.2.4. Автоматизация поиска ограничений для выбора компоновочного построения многоцелевого СФР станка, предназначенного для изготовления заданной группы деталей.

3.2.5. Оценка потребительских свойств многоцелевых СФР станков.

3.2.6. Автоматизация выбора модели многоцелевого СФР станка, удовлетворяющего требованиям изготовления заданной группы деталей.

3.2.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Реализация результатов исследования при технологической подготовке нового и действующего производства.

4.1. Основные подходы, использованные при выборе оборудования в условиях заданной номенклатуры.

4.2. Выбор оборудования при технологической подготовке нового производства.

4.3. Выбор оборудования при технологической подготовке действующего производства.

4.4. Выводы по главе 4.

4.5. Апробация результатов исследования.

Выводы по диссертационной работе.

В Российской металлообрабатывающей промышленности после многолетнего спада начинается определенный подъем. Однако, наблюдаются тенденции к изготовлению более простого оборудования, а выпуск современных высокопроизводительных станков, например, типа многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных (СФР) ограничен, хотя для запуска новых автоматизированных серийных производств и эффективного использования действующих производств необходимо именно такое оборудование. Одной из причин является отсутствие методических материалов, позволяющих инженеру-технологу на стадии технологической подготовки изготовления заданной номенклатуры деталей оценить эффективность использования многоцелевых СФР станков в сравнении с другим оборудованием.

В настоящее время предприятие-изготовитель металлорежущих станков вынуждено конкурировать не только на рынке оборудования, но и на рынке технологий, предлагая потребителю наиболее комплексное решение его задач: пользуясь методами «инженерного маркетинга», наряду с оценкой технического качества оборудования, изучать требования к средствам его технологического оснащения с учетом номенклатуры выпускаемых деталей, обеспечивая минимальную себестоимость обработки.

В связи с этим одной из актуальных задач на стадии выбора стратегии повышения эффективности производства является применение оперативных методов оценки целесообразности внесения усовершенствований в организацию его технологической подготовки в части выбора оборудования и средств его технологического оснащения.

В связи с сокращением сроков выпуска изделий машиностроения, совершенствованием их конструктивных и эксплуатационных особенностей наблюдается непрерывный рост многообразия видов и повышение сложности формы деталей машин. Одновременно усложняются проблемы, связанные с выбором оборудования и средств его технологического оснащения, обеспечивающих эффективное изготовление широкой номенклатуры изделий.

Одним из способов совершенствования технологической подготовки производства на конкретном предприятии является использование специалистами автоматизированных систем поддержки принятия решения (АСППР) при реализации технологических задач с применением средств вычислительной техники; причем решение оптимизационной задачи по выбору оборудования и средств его технологического оснащения является фрагментом общей задачи по оценке конкурентоспособности производства на предприятии.

Наиболее эффективной является комплексная обработка широкой номенклатуры корпусных деталей на многоцелевых СФР станках, где при наличии нескольких управляемых координат и использовании магазина сменного инструмента детали обрабатываются в автоматическом режиме за один установ, что, наряду с экономией производственных площадей и технологического оборудования, обеспечивает повышение производительности и точности обработки в сравнении с использованием других видов оборудования.

Компоновки многоцелевых СФР станков, построенные по блочно-модульному принципу, многовариантны, так же, как и конструкторско-технологические параметры корпусных деталей, которые обрабатываются на них. Поэтому разработка алгоритмов и программных средств для выбора подобного оборудования и средств его технологического оснащения, удовлетворяющих требованиям конкретных заказов на изготовление заданных номенклатур деталей, является актуальной задачей, которая позволит вести работу специалистов в автоматизированном режиме. Кроме того, разработанная АСППР может быть полезна для долгосрочных прогнозов развития автоматизированного серийного производства.

Диссертационная работа посвящена исследованию ограничительных конструкторско-технологических параметров корпусных деталей, обрабатываемых в условиях автоматизированного серийного производства, которые оказывают влияние на выбор компоновочного построения многоцелевого СФР станка; причем оценка приоритетности компоновочного построения станка осуществляется с использованием оригинальных способов экспертных оценок, основанных на правилах нечеткой логики.

На основании проведенного исследования разработан алгоритм функционирования АСППР, реализованный стандартным программным обеспечением, которое позволяет автоматизировать процедуры выбора многоцелевых СФР станков в соответствии с требованиями конкретных заказов.

Ниже рассматриваются известные автору работы, посвященные классификации конструкторско-технологических параметров корпусных деталей и установлению их влияния на выбор технологического оснащения, обеспечивающего обработку в условиях автоматизированного серийного производства, а также дается анализ методов математического моделирования, устанавливающего связь между требованиями к обработке корпусных деталей и способами их получения.

8. Результаты работы прошли апробацию при технологической подготовке парка многоцелевых СФР станков на Московском заводе автоматических линий, а в МГТУ «Станкин» разработаны методические материалы для проведения лабораторных работ.

1. «Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения», ВНИИНМАШ, Госстандарт СССР, Изд-во стандартов, Москва, 1974г.

2. Кирьянов В.Н. Представление информации о конструкции корпусных деталей на базе поэлементных иллюстрированных классификаторов-определителей, сборник научных трудов, ОАО «ЭНИМС», Москва, 1988г.

3. РТМ2Н20-18-87. Конструктивно-технологическая классификация и унификация элементов корпусных деталей, обрабатываемых на расточно-фрезерных станках с ЧПУ.

4. Ныс Д.А. Развитие автоматизированного проектирования гибких производственных систем для механической обработки, Станкостроение, Москва, 198fr.

5. Брон A.M., Косовский B.JI. Основные принципы проектирования ГПС для обработки корпусных деталей, сборник научных трудов, ОАО «ЭНИМС», Москва, 1986г.

6. Аверьянов А.И., Скляревская Е.И., Шумяцкий Б.Л. Области применения переналаживаемого агрегатного оборудования для серийного производства корпусных деталей. Станки и инструмент, 1981, №11, с.22-24.

7. Аверьянов А.И., Ныс Д.А. Статистический анализ применяемости основных компоновок многооперационных станков. Станки и инструмент, 1981, №6, с.3,4.Ю.Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. М: Машиностроение, 1987-232с.: ил.

8. Пиль Э.А. Теория сложности обработки деталей в машиностроении, СПб, РЕМО & Со. г. Санкт-Петербург, 1997. 132с.

9. Клепиков С.И., Ивахненко А.Г., Картелев Д.В., Автоматизация проектирования компоновок металлорежущих станков. Станки и инструмент. 2002. - №7. - С. 3 - 4.

10. Павлов В.В. «CALS технологии в машиностроении (математические модели)». Под редакцией Ю.М. Соломенцева - М.: ИЦ МГТУ СТАНКИН, 2002.-328с.

11. Павлов В.В. Полихроматические множества в теории систем. Операции над nS-множествами / Информационные технологии, №3,1998. с.8-13.

12. ИАС «Оценка и Выбор» // методика, ОАО «ЭНИМС», М., 2000. 16с.

13. Акаев А.Б. Проектирование и моделирование нелинейной динамики технологических процессов в машиностроении. М.: Издательство «Станкин», 1999. 222с.

14. Методика оценки конкурентоспособности металлорежущих станков, М.: ОАО «ЭНИМС», 2002. 13с.

15. Вайс С.Д, Корниенко A.A. Оценка конкурентоспособности металлорежущих станков, СТИН, №1, стр.8-12, Москва, 2002г.

16. Металлорежущие станки. Номенклатурный каталог, М.: ОАО «ЭНИМС», 2003.-34f с.

17. Змитрович А.И. Интеллектуальные информационные системы. Минск: НТООО «ТетраСистемс», 1997. - 368с.2f. Аоки М. Введение в методы оптимизации. М.: Наука, 1977. - 344с.

18. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.f + Simulink 4/f. Основы применения. Полное руководство пользователя. М.: COJIOH-Пресс. 2002. - 768с.

19. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В., Круглов В.В. MATLAB f.3.1 с пакетами расширений. Под ред. Проф. В.П. Дьяконова. М.: Нолидж. -2001г., 880с., ил

20. Луцюк C.B., Взаимосвязи точностных параметров обрабатываемых корпусных деталей и норм точности при изготовлении многоцелевых СФР станков, МГТУ «Станкин», Москва, 2000г.

21. Луцюк C.B., Метод выявления требований к геометрической точности станочного оборудования, исходя из требований к точности изготовляемых деталей. МГТУ «СТАНКИН», Москва, 1999,23с.

22. Иванова Н.С. Концепция маркетинговых исследований конкурентоспособности металлорежущих станков. Известия вузов Nf. Машиностроение. 2001г.

23. Бирюков В.Д. и др. Технологическая оснастка многократного применения».

24. Вайс С.Д. Унификация технологической оснастки, Энциклопедия «Машиностроение», том «Стандартизация и унификация в машиностроении», глава 4.3 «Унификация в машиностроении».

25. Современные технологии и средства для построения эффективного бизнеса в машиностроительном производстве. SOLVER, инженерный консалтинг, 2002, http//:www.solver-m.ru.

26. Черпаков Б.И., Судов Е.В. «Компьютеризированное управление автоматизированным заводом» // Machine Tools, №12 1992. pp. 10-11, ISSN 1000-1271, Beijing, China.

27. Черпаков Б.И., Судов E.B. «Интегрированная система управление автоматизированным заводом» // СТИН, №6 1994. с.5-9.

28. Хомяков B.C., Давыдов И.И. Автоматизированное проектирование компоновок металлообрабатывающих станков // Станки и инструмент. -1990. №5. - С.4-7.

29. В.В. Епифанов, В.В. Ефимов «Анализ характеристик деталей типа тел вращения для выбора металлорежущих станков с программным управлением» // Вестник машиностроения. 2002. №1.

30. С.П. Митрофанов «Групповая технология машиностроительного производства» // JL: Машиностроение. 1983. Т.1.407с.

31. A.A. Зыков «Основы теории графов» // М.: Наука. 1987. 384с.

32. B.C. Стародубов, В.Е. Мещерякова К оценке параметров точности гибких производственных модулей для обработки корпусных деталей // ИВУЗ. Машиностроение. - 1988. - №9. - С.156-160.

33. И.М. Колесов «Основы технологии машиностроения». Под ред. Ю.М. Соломенцева и др. М.: «Высшая школа», 1999. 592с.

34. И.П. Норенков, П.К. Кузьмик «Информационная поддержка наукоемких изделий», М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2002. 320с.

35. В.В. Епифанов «Разработка Технологических структур металлорежущего оборудования с программным управлением для групповой обработки сложных деталей вращения» // Казань, УлГТУ, 2005. 35с.

36. Станки металлорежущие с числовым программным управлением. Обозначение осей координат и направлений движений. Общие положения. ГОСТ 23597-79 (CT СЭВ 3135-81), Москва, изд-во стандартов, 1983.-12с.

37. М.А. Эстерзон «Технология обработки на станках с ЧПУ. Теория и расчет», М.: ОАО «ЭНИМС», 1996. 83с.

38. O.A. Барский, С.Д. Вайс и др. «Гибкие производственные системы в металлообработке» // Москва, изд-во стандартов, 1987. 74с.

39. A.C. Кузнецов «Алгоритм определения возможности обработки сложных деталей на многоцелевом станке» // Сборник научных трудов, ОАО «ЭНИМС», Москва, 1998. С.100-107.

40. C.B. Маклаков Моделирование бизнес-процессов с BPwin // M.: Диалог-МИФИ, 2002. - 224с.

41. С.Д. Вайс, М.В. Калинин «Автоматизированная система выбора многоцелевых станков для обработки корпусных деталей» // международная научно-техническая конференция «Машиностроительная отрасль будущее России». Москва, 2003. - CD

42. М.В. Калинин Автоматизированная система выбора многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков для обработки корпусных деталей // Технология машиностроения. Москва, 2005. - №1. - С.27-30.

43. Б.И. Черпаков, В.В. Капустин, М.В. Калинин и др. Металлорежущие станки // Номенклатурный каталог в двух частях, М.: ОАО «ЭНИМС», 2004.

44. С.Д. Вайс, М.В. Калинин, Б.И. Черпаков Автоматизированная система поддержки принятия решения при выборе стратегии использования многоцелевых станков // СТИН. Москва, 2005. - №2. - С.3-8.