автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Метод определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Методы определения трудоемкости на стадии конструкторской подготовки производства.

1.2. Применение системного подхода для решения технологических задач.

1.3. Основные принципы представления информации при решении технологических задач.

1.4. Задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРУДОЕМКОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН.

2.1. Построение системы «Конструкция детали технологический процесс ее изготовления».

2.2. Построение системны определения трудоемкости обработки поверхности.

2.3. Математическая модель системы определения трудоемкости.

2.4. Система автоматизированного информационного обеспечения процесса определения трудоемкости на стадии конструкторской подготовки производства.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА СТАДИИ

КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МОДЕЛИ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРУДОЕМКОСТИ.

4.1. Методика проведения вычислительного эксперимента.

4.2. Вычислительный эксперимент и анализ результатов.

Выводы.

5 .АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРУДОЕМКОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА СТАДИИ КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ

ПРОИЗВОДСТВА.

Актуальность проблемы. Изготовление современных машин, способных успешно конкурировать на внешних и внутренних рынках, предъявляет требования, как к конструкторской, так и к технологической подготовки производства.

Удовлетворение требованиям производства, достигаемое в процессе проектирования, в значительной мере определяет сроки подготовки производства и его освоения. Неполный учет требований производства может привести к разработке недостаточно технологичной конструкции машины, постановка на производство и серийный выпуск которой будут затруднены и вызовут дополнительные затраты труда и средств.

Успешное решение этой комплексной задачи в значительной степени зависит от того, на какой стадии производства будет определяться трудоемкость изготовления нового изделия.

Определение трудоемкости на стадии конструкторской подготовки производства производится с целью: установления соответствия ее величины, заданной в техническом задании на разработку машины; разработки предложений, направленных на достижение заданной величины трудоемкости деталей машины; укрупненное определение затрат на производство деталей и машины в целом.

На этой стадии подготовки производства может быть привлечен весьма ограниченный объем исходной конструкторской и технологической информации. Следовательно, применение традиционных методов определения трудоемкости изготовления деталей, основанных на принципе аналогии, может не обеспечивать достаточную точность определения трудоемкости.

Таким образом, существует противоречие между необходимостью обеспечения требуемой точности определения трудоемкости изготовления деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства и ограниченностью исходной конструкторской и технологической информации.

Эти положения иллюстрируются в работе на примере деталей, входящих в состав трансмиссии транспортных машин, которые характеризуются своей распространенностью, значительной трудоемкостью и себестоимостью изготовления.

Решение рассматриваемой задачи требует разработки нового метода определения трудоемкости изготовления деталей машин, не опирающегося на принцип аналогии.

Цель работы заключается в разработке метода определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства по рабочим чертежам с использованием автоматизированной системы информационного обеспечения, состоящей из классификатора поверхностей и базы данных технологической информации.

Научная новизна. Разработан новый метод определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства по рабочим чертежам. Для разработки метода использовались теоретические положения методологии системного подхода, в соответствии с которыми определена система «Деталь - технологический процесс ее изготовления». В системе выделен элемент (поверхность). Разработана математическая модель определения трудоемкости механической обработки этого элемента (поверхности). Разработана последовательность определения трудоемкости механической обработки деталей машин на основе конструкторского и технологического описания выделенных элементов (поверхностей).

Методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе научных положений технологии машиностроения с использованием теории систем и методологии системного подхода, методов многомерной полиномиальной аппроксимации, с широким применением вычислительной техники.

Практическая ценность:

1. Создана автоматизированная система информационного обеспечения для реализации разработанного метода.

2. Разработан алгоритм определения трудоемкости механической обработки деталей машин по рабочим чертежам. Алгоритм реализован в виде программы на языке программирования Borland Delphi 4.0.

3. Разработанный новый метод позволяет сократить сроки технологической подготовки производства и повысить качество решений по определению трудоемкости изготовления новых изделий.

Реализация работы. Результаты работы внедрены на машиностроительном предприятии ОАО «Курганмашзавод». Разработанный метод используется в учебном процессе кафедры «Технология машиностроения» Курганского государственного университета при преподавании дисциплины «Автоматизация решения технологических задач».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на объединенном научном семинаре технологических кафедр КГУ. Основные положения докладывались на VI Международном симпозиуме «Теория реальных передач зацеплением» г. Курган (1997), на I Фестивале - конкурсе научно - исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи и студентов г. Курган (1997), на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения» г. Уфа (1998), на Региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности технологических процессов изготовления деталей машин» г. Курган (1999), на II Фестивале-конкурсе научно - исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи и студентов г. Курган (1999).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 работ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан метод определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства по рабочим чертежам. Метод основан и подтвержден результатами проведенных исследований с использованием основных теоретических положений методологии системного подхода.

Особенность метода заключается в том, что в начале рассчитываются затраты времени на обработку отдельных элементов (поверхностей), а трудоемкость механической обработки деталей машин определяется суммированием этих затрат.

2. Проведенный вычислительный эксперимент показал, что применение метода позволяет оперативно определять трудоемкость механической обработки деталей машин по рабочим чертежам с достаточной для практических целей точностью;

3. Выявлены значимые связи между элементами системы «Деталь - технологический процесс ее изготовления»;

4. Разработана математическая модель определения трудоемкости механической обработки поверхностей и деталей в целом.

109

5. Для определения трудоемкости по разработанной математической модели предложены способы: классификации поверхностей; сокращения объема информации, хранящейся в базе данных.

6. Разработана автоматизированная система информационного обеспечения процесса определения трудоемкости деталей машин по рабочим чертежам.

7. Разработан метод определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства по рабочим чертежам.

8. Разработан алгоритм определения трудоемкости механической обработки деталей машин по рабочим чертежам.

9. Результаты выполненных исследований внедрены на ОАО «Курганмаш-завод» и учебном процессе кафедры технологии машиностроения Курганского государственного университета.

1. Михельсон - Ткач B.J1. Повышение технологичности конструкции. - М.: Машиностроение, 1988.- 104 с.

2. Барташев J1.B. Конструктор и экономика. -М.: Экономика, 1977,-223 с.

3. Оценка технологичности и унификации машин / В.Г.Кононенко, С.Г. Кушнаренко, М.А.Прялин. М.: Машиностроение, 1986.- 160 с.

4. Технологичность конструкции изделия : Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др. ; Под общ. ред. Ю.Д. Амирова.- 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990.- 768 с.

5. Ипатов М.И. Технико экономическая оценка конструкции автомобилей при проектировании. - 2 - е. изд.- М: Машиностроение, 1972, 184 с.

6. Ширялкин А.Ф., Епифанов В.В., Ефимов В.В. Методика расчета укрупненной трудоемкости обработки заготовок на основе элементно технологического классификатора деталей машин // Вестник машиностроения. -1996.-N 9.- С 39-41.

7. Ширялкин А.Ф., Ефремов В.В., Епифанов В.В. О технологическом подходе к построению структур классификации деталей машин. // Стандарты и качество. 1994.-N 8. - С 40 - 42.

8. Оптнер C.JI. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем./ Пер. с англ. М.: Советское радио, 1969.- 218 с.

9. Холл А. Опыт методологии для системного анализа./ Пер. с англ. М.: Советское радио, 1975. - 448 с.

10. Беккер М.Г. Введение в теорию систем «местность машина». /Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1973. - 520 с.

11. Садовский Н.С. Основания общей теории систем. М.: Наука, 1974. -280 с.

12. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. -М.: Мысль, 1978.-272 с.

13. Тюхтин B.C. Отражение, системы, кибернетика. -М.: Наука, 1972. -256 с.

14. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973. - 440 с.

15. Бусленко Н.П. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977. - 240 с.

16. Чернов Л.Б. Основы методологии проектирования машин. —М.: Машиностроение, 1978. 152 с.

17. Чернов Л.Б., Григорьева Ж.А. Применение системных моделей при разработке САПР. // Применение вычислительной техники в народном хозяйстве. М., 1980, с. 57-61.

18. Чернов Л.Б. Методологические основы построения системных моделей для решения комплексных задач. // Автоматизация поискового конструирования: Тез. докл. Всесоюзн. конф. Йошкар-Ола, 1978, с. 108-109.

19. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства/ С.П. Митрофанов, Ю.А. Гульнов, Д.Д. Куликов и др. М.: Машиностроение, 1981. - 287 с.

20. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении. Под. ред. Г.К. Горанского. М.: Машиностроение, 1976.-240 с.

21. Ступаченко A.A. САПР технологических операций. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд - ние, 1988. - 234 с.

22. Горелик А.Л., Буракова В.Я., Шнейтор К.П. Геометрически ориентированный алгоритмический язык ФАП КФ. Моделирование на плоскости. -Минск: НТК АН БССР, 1976. - 267 с.

23. Зозулевич Д.М. Машинная графика в автоматизированном проектировании. М.: Машиностроение, 1976. - 222 с.

24. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. Минск: Наука и техника, 1980.-264 с.

25. Чернов JI.Б. Основы методологии проектирования маши: Учеб. пособие для вузов. -М.: Машиностроение, 1978.- 148 с.

26. Мосталыгин Г.П., Толмачевский H.H. Технология машиностроения: Учебник для вузов по инженерно экономическим специальностям- М.: Машиностроение, 1990: .-288с.

27. Маталин A.A. Технология механической обработки. Л.: Машиностроение Ленингр. отд-ние, 1977.- 464 с.

28. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г. Ко-силовой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985,- 656 с.

29. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А.А Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойш и др.; Под общ. ред. А.А Панова. М.: Машиностроение, 1988.-736 с.

30. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник. В 2-х т. Т. 1 /А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батуев и др. М.: Машиностроение, 1991.-640 с.

31. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник. В 2-х т. Т. 2 /А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батуев и др. М.: Машиностроение, 1991.-304 с.

32. Автоматизация операций проектирования процессов машиностроения /Сборник статей. М.: машиностроение, 1970. - 191 с.

33. Автоматизация проектирования технологических операций обработки поверхностей вращения с помощью ЭВМ. М.: ГОСИНТИ, 1967. - 234 с.

34. Белостоцкий A.A., Валоденберг Ю.С., Меркурьев Л.И. Применение вычислительных машин для автоматизации производственных процессов. М.-Л.: Энергия, 1964.-239 с.

35. Вальков В.М., Вершин В.В. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.-Л.: Машиностроение, 1973. - 160 с. 38.3озулевич Д.М. Машинная графика в автоматизированном проектировании. М.: Машиностроение, 1976. - 222 с.

36. Вычислительная техника для управления производственными процессами. Справочник. / Под ред. Ю.С. Вальденберга. М.: Энергия, 1971. - 479 с.

37. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т.1.-М.: Наука, 1966. -623 с.

38. Классификация и кластер /Под. ред. Дж. Вэн-Райзина. М.: Мир, 1980. -390 с.

39. Боннер P.E. Некоторые методы классификации // Автоматический анализ сложных изображений. М., 1968. - С. 205 - 234.

40. Справочник нормировщика машиностроителя. В 4-х т. Т. 1 / Под ред. А.Д. Гальцов. - М.: Машгиз, 1960- 860-с.

41. Егоров М.Е, Дементьев В.И, Дмитриев В.Л. Технология машиностроения./ Под общ. ред. М.Е. Егорова. Москва «Высшая школа», 1976. 454 с.

42. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 400 с.

43. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов по спец. «Автоматизированные системы управления». М.: Высш. шк., 1985.271 с.

44. Клейнен Дж. Статистические методы в имитационном моделировании/ Пер. с англ. Ю.П. Адлера и др.; Под ред. и с предисл. Ю.П. Адлера, В.Н. Ва-рыгина. -М.: Статистика, 1978. 221 с.

45. Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством. М.: Наука, 1965.-376 с.

46. Самарский A.A. Проблемы применения вычислительной техники // Вестник академии наук СССР. 1984.- № 11 - С. 17 - 29

47. Соболь И.М. Численные методы Монте -Карло.-М.: Наука, 1973.-312 с.

48. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство наука. -М.: Мир, 1978.-302 с.

49. Самарский A.A. Вычислительный эксперимент в задачах технологии // Вестник академии наук СССР. 1984. - № 3. - С. 77 - 88

50. Горанский Г.К., Владимиров Е.В., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ, М.: Машиностроение, 1970. 220 с.

51. Горанский Г.К. Алгоритм синтеза минимизированных граф-схем алгоритмов поиска решений.//Вычислительная техника в машиностроении. -Минск, 1967.-С. 30-80

52. Горанский Г.К., Поварич М.П., Танаев B.C. Синтез граф-схем алгоритмов арифметических функций специального вида. // Вычислительная техника в машиностроении Минск, 1969. - С. 314-320

53. Горанский Г.К. Алгоритм поиска решений при функциональных, всюду определенных и сюрьективных соответствиях. //Вычислительная техника в машиностроении Минск, 1966. - С. 38-121

54. Горанский Г.К. Система кодирования информации при машиностроительном проектировании // Вычислительная техника в машиностроении» -Минск, 1965.-С. 38-121

55. Горанский Г.К. Основные принципы языка преобразования конструкторской информации в цифровую форму. //Вычислительная техника в машиностроении-Минск, 1969.-С. 18-39

56. Горелик А.Г. Ламбин Л.Н. Кодирование геометрической информации о детали при использовании ЭЦВМ для инженерной подготовки производства. //Вычислительная техника в машиностроении. Минск, 1965. - С. 128-144

57. Горелик А.Г. Ламбин Л.Н. Система кодирования геометрической информации о контурах плоских деталей. //Вычислительная техника в машиностроении Минск, 1965.-С. 148-171

58. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968. - 440 с.

59. Розова С.С. Философское осмысление классификационной проблемы // Вопросы философии. 1980. - № 8. - С. 163-165.

60. Мейен C.B., Шрейдер Ю.А. Методические аспекты теории классификации // Вопросы философии. 1976. - № 12. - С. 67-79.

61. Шрейдер Ю.А., Шаров A.A. Системы и модели. М.: Радио и связь, 1982. - 152 с.

62. Панова Н.С., Шрейдер Ю.А. Принципы двойственности в теории классификации // Научно-техническая информация. Сер.2. - 1974.-№10.- С.3-10.

63. Панова Н.С., Шрейдер Ю.А. О знаковой природе классификации // Научно-техническая информация. Сер.2. - 1974.-№12.- С.3-10.

64. Чебанов C.B. Теория классификации и методика классифицирования // Научно-техническая информация. Сер.2. - 1977.-№10.- С. 1-10.

65. Технологичность конструкции изделия : Справочник /Под ред. Ю.Д. Амирова. М.: Машиностроение, 1985.- 758 с.

66. А.Н. Супрун, В.В. Найденко Вычислительная математика для инженеров -экологов: Методическое пособие. М.:Изд-во ABC, 1996. -391 с.

67. Бахвалов Н.С. Численные методы. -М.: Наука 1975. -631 с.

68. Воробьева Г.Н., Данилова А.Н. Практикум по численным методам. М.: Высш. шк., 1979.-184 с.

69. УТВЕРЖДАЮ ректор по развитию маркетингу ОАО Кур/ганм яш зав од» ДВ/Князев1. Л200г.1. АКТ

70. О принятии к использованию метода определения трудоемкости механической обработки деталей машин по рабочим чертежам на ОЛО «Курганмашзавод».

71. Данный метод принят к использованию в производственных условиях ОАО «Курган-машзавод»

72. Выполненная работа является результатом проведения научно-исследовательской работы по договору № 561 по теме «Оперативная оценка трудоемкости деталей на стадии конструкторской подготовки производства» от II ноября 1997 года

73. Апробация работы публикации в центральной и местной печати, доклады на научно -технических конференциях.

74. Исполнители: научный руководитель профессор, к. г.и. Мосталыгнн Г.П.; доцент, к.т.н. ДавыдоваМ.В., доцент, к.т.н. Доможиров А.П.; инженер Болотов Ф.В.

75. От университета Заведующий кафедрой «Технология машиностроения»1. В.Н. Орлов р^;1. От предприятия /

76. Главный технолог ОАО «Курганмашзавод»У7 X Р.Г. Пнрятинский /¡м*-,1. Л Г7з./о,гооо1. АКТ

77. И с и о ль :í о в ания ре чу л ы а г о к д и с с с р г а ц и о н н о й р а б о г ы БОЛОТО ВЛ ФНДОРЛ В ЛАДИМ ПРО ВИЧ л в учебном процессе

78. В соответствии с этим решением результаты диссертационной работы отражаются при изучении отдельных тем укачанной дисциплины.

79. Начальник учебно-методическогоуправления Курганского государственного s^j/Js?университета, профессор, канд. техн. наук Ю.И. Моисеев

80. Расчет основного времени по операциям

81. Наименование операций Формула расчета основного времени Признаки, технологического описания1 2 3

82. Обработка лезвийным инструментом

83. Сверлильные и расточные операции Та —-— * 1, где Ь - расчетная длина рабочего хода инструмента, мм; п - частота вращения инструмента мин"1, определяемая V* 1000 по формуле: п - —- и О, V, !5о, 11 2 3где V скорость резания м/мин,

84. О обрабатываемый диаметр, мм;

85. Бо подача на оборот инструмента,мм/об.; 1 число рабочих ходовинструмента. Следовательно:1. Ь*7Г*0 ° К*5Ь*1000'г

86. Для фрезерования шлицев червячной ь, Б, Ъ\,фрезой: Т() = 71 , где Ь -расчетная во, V, 1длина рабочего хода инструмента, мм;1 2 3ъ\ число шлиц; п - частота вращенияшпинделя, мин"1 определяемая по

87. К* 1000 формуле: п --, где Vскорость резания, м/мин; Б диаметрфрезы, мм; Бо подача на оборотинструмента, мин"1; i число рабочихходов инструмента. Следовательно:

88. Ъ*П*В* 2л . у* т / ° ~ 50*К*ЮОО

89. Калибрование отверстий прошивкой: Т? Упрош

90. Тп =-—-, где Ь расчетная 1000 прошдлина рабочего хода инструмента, мм;

91. Упрош скорость прошивки, мм/мин.

92. Зуборезные операции Зубофрезерование цилиндрических1 2 3колес червячными фрезами: и О, V,

93. Ь*г Т0 =-, где Ь расчетная п * ¿¡о * д Бо, Ч, и 2длина рабочего хода инструмента, мм;

94. Бо подача на оборот шпинделя; п -частота вращения шпинделя, мин"1определяемая по формуле:

95. К*1000 п =-, где V скоростьрезания, м/мин; Б диаметр фрезы,мм; q число заходов фрезы; ъ -число зубьев зубчатого колеса. Следо-вательно: 1п--. ° К *£()* 2*1000

96. Зубострогание конических зубчатыхколес зубострогальными резцами:

97. Т Т0— 1 , где Ту время обработки 60 т2, Ъодного зуба, мин.; ъ количествозубьев.

98. Зубозакругление цилиндрическихколес: То =Т2*Ь*1, где Ь расчетнаядлина рабочего хода инструмента, мм; Т2 время обработки одного зуба, и Т2,1мин; {- число рабочих ходов инстру-1 2 3мента.

99. Шевингование зубьев цилиндричес- и 1ких колес: Т0 =-, где Ь расчетнаядлина рабочего хода инструмента, мм;

100. У б скорость движения подачи,мм/мин; 1 число инструмента.

101. Ь*п*В 1 п =-, где Ь расчетная ° Ку*Г*1000 ь, Б, У8,длина рабочего хода инструмента, мм; у,

102. Уз скорость движения подачи,мм/мин; У-скорость резания м/мин,

103. Б диаметр инструмента, мм.

104. Резьбонарезные и резьбофрезерные операции1. Нарезаниег