автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Методология создания гибких автоматических линий крупносерийного и массового производства из унифицированных агрегатных узлов

ОАО «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков» (ОАО «ЭНИМС»)

МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ГИБКИХ АВТОМАТИЧЕСКИХЛИНИЙ КРУПНОСЕРИЙНОГО И МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ИЗ УНИФИЦИРОВАННЫХ АГРЕГАТНЫХ УЗЛОВ (НА ПРИМЕРЕ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ)

Специальность: 05.03.01 - «Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

На правахрукописи

Феофанов Александр Николаевич

Москва 2004

Работа выполнена в ОАО «Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков» (ОАО «ЭНИМС»), тел. 955-52-01.

Научный консультант заслуженный деятель науки и техники РФ

лауреат Государственной премии СССР, член-корреспондент Академии технологических наук Российской Федерации доктор технических наук, профессор Черпаков Борис Ильич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волчкевич Леонид Иванович

доктор технических наук, профессор Нахапетян Евгений Григорьевич

доктор технических наук, профессор Хомяков Вадим Сергеевич

Ведущая организация Московское Специальное

Конструкторское Бюро Автоматических линий и Агрегатных станков

Защита состоится 10 декабря 2004 г. в 10 часов на заседании Диссертационного Совета по присуждению ученой степени доктора технических наук Д 520.002.01 ОАО «ЭНИМС» по адресу: г.Москва, 5-ый Донской проезд

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке ОАО «ЭНИМС».

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим выслать по указанному адресу.

Автореферат разослан «_9_» ноября 2004 г.

Совета

Ученый секретарь 11 / кандидат технических

специализированного наук, доцент

Гришин В.М.

2006-к

92.12.92.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эффективное использование традиционных автоматических линий (АЛ), переналаживаемых на заданные при проектировании параметры, не предусматривает возможность изменений конструкции выпускаемой продукции, которая на стадии ее проектирования известна в ограниченном объеме (предельные требования по точности и массогабаритным характеристикам).

Ведущие фирмы обрабатывающей промышленности в XXI веке столкнулись с изменениями на рынке, среди которых - потребность в новых изделиях, расширение их ассортимента, необходимость изготовления запасных деталей для снятого с производства оборудования, а также внедрение новых технологических процессов. В условиях крупносерийного изготовления деталей для поддержания конкурентоспособности фирмам-изготовителям необходимо иметь высокопроизводительное гибкое производство, оснащенное гибкими автоматическими линиями (ГАЛ), способными оперативно и полностью отвечать указанным требованиям изменения рынка.

Такие изменения рынка вызваны:

- быстрой обновляемостью продукции и сокращением жизненного цикла (ЖЦ) изделий, а также уменьшением затрат, связанных с эксплуатацией;

- расширением номенклатуры изготовляемых изделий для удовлетворения требований потребителя, например, переход автомобильной промышленности на экологические «чистые» конструкции двигателей -Евро 2, Евро 3 и Евро 4, что потребовало ужесточить ряд технических требований к обрабатываемым поверхностям блоков цилиндров;

- повышением конкурентоспособности оборудования по критерию цена/качество;

- усилением влияния социального фактора (дефицит и дороговизна квалифицированного труда, особенно во вторую и третью смены) и требования охраны окружающей среды (утилизация отходов и т.д.).

Согласно оценке на ближайшие 10-20 лет прогнозируется дальнейший рост автоматизации производства, которая является основным средством удовлетворения вышеперечисленных требований, притом, что пик привлечения рабочей силы (численности) в промышленности развитых стран пройден еще в 50-е годы прошлого века.

Одной из основных деталей двигателей внутреннего сгорания является блок цилиндров. От точности обработки основных поверхностей блоков цилиндров зависит ориентация всех вспомогательных узлов двигателей: головки блока цилиндров, топливного и масляного насосов и др.

ЖЦ продукции, изготовляемой на АЛ намного меньше, чем ЖЦ обрабатывающего оборудования. Так, например. в РоссикЖЦ АЛ по

обработке блоков цилиндров составляет 15-18 лет, а ЖЦ самих конструкций блоков цилиндров - примерно 7-8 лет. Таким образом, назначение научно обоснованных технических характеристик ГАЛ, опережающих (в необходимых случаях) характеристики обрабатываемых деталей, является актуальной задачей.

В связи со сказанным, на новом этапе развития машиностроения актуальным является переосмысление принципа агрегатирования при создании технологического металлообрабатывающего оборудования, его основных положений и форм их реализации, расширение области применения принципа и технологических возможностей АЛ из агрегатных станков.

Цель работы. Разработка научных принципов методологии создания гибких автоматических линий в условиях неопределенности требований рынка к изготавливаемым деталям на основе прогнозно-рисковых моделей принятия конструкторско-технологических решений.

Задачи диссертационной работы.

1. Изучение сущности и характера использования потенциальных возможностей АЛ в условиях крупносерийного и массового производства.

2. Создание концепции построения ГАЛ, обладающих возможностью адаптироваться к изменению характеристик и программы выпуска обрабатываемого изделия заданного семейства.

3. Формирование научных принципов методологии построения ГАЛ в сравнении с опытом создания традиционных конструкций для обработки деталей сложной пространственной формы (блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания).

Методы исследования. Результаты работы получены на основе теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений технологии машиностроения, станковедения, теории вероятностей, теории принятия решений, методов: дискретной математики, компьютерного моделирования, нечетких множеств, математической статистики.

Экспериментально на специальном стенде проверены методики, определяющие влияние точностных характеристик направляющих агрегатных силовых узлов подачи на выходную точность расточной позиции ГАЛ. Постановка задач исследования обоснована с привлечением математического моделирования, теории и методов промышленного эксперимента.

Научная новизна диссертационной работы включает:

• раскрытие сущности и характера потенциальных возможностей АЛ в условиях крупносерийного и массового производства, обеспечивающих их адаптацию к изменяющимся требованиям изготавливаемых изделий данного семейства;

• методологию создания ГАЛ, состоящую из:

- классификатора гибкости технологического оборудования (ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов), позволяющего определить его технические характеристики на этапе проектирования;

-описания качественной зависимости между производительностью, гибкостью и стоимостью, заключающейся в их противоречивости (конфликтности);

-методики построения прогнозно-рисковых моделей изменения во времени параметров блоков цилиндров, которая позволяет учитывать необходимый уровень избыточности технических характеристик ГАЛ;

- методики определения комплексной технической характеристики «производственный потенциал» ГАЛ, позволяющей учитывать прогнозируемые требования заказчика на предпроектной стадии проектирования;

- методики адаптации ГАЛ к изменяющимся условиям эксплуатации и проведения проектно-конструкторских работ при переходе на обработку новой детали;

• организационно-техническую часть создания ГАЛ, состоящую из:

- выбора инновационного проекта ГАЛ в соответствии с требованиями заданных характеристик по точности, гибкости и производительности в условиях неопределенности рынка к техническим характерис -тикам обрабатываемых деталей;

- обоснования особенностей конструкций унифицированных агрегатных узлов ГАЛ, обеспечивающих требуемую точность обработки, гибкость и производительность;

-разработки точностной модели расточной позиции ГАЛ, которая позволяет учитывать влияние геометрических характеристик направляющих силового узла подачи на положение оси обрабатываемого отверстия.

Практическая ценность работы заключается в: разработках методики определения перспективных характеристик конструкций блоков цилиндров на 10 и более лет, разработке принципов выбора инновационных проектов при проектировании и эксплуатации ГАЛ крупносерийного производства, разработке методики определения комплексной технической характеристики ГАЛ «производственный потенциал», существенном повышении качества расчетов точности механообработки для расточной позиции ГАЛ, обосновании создания дополнительной гаммы унифицированных узлов ГАЛ и передаче российским СКБ и заводам материалов для проектирования ГАЛ.

Реализация результатов работы. Результаты работы представлены в виде методического обеспечения, практических рекомендаций по проектированию ГАЛ и специальной гаммы унифицированных агрегатных узлов и приняты к использованию на ряде станкостроительных производств и проектных организаций, таких как ОАО «МосСКБ АЛ и АС», ОАО «Станкоаг-регат». Материалы, полученные в диссертационной работе используются в учебном процессе МГТУ «Станкин», а именно в программах специальностей 120200 «Металлорежущие станки и комплексы», 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)», 210300 «Роботы и робототехнические системы», 071800 «Механотроника», 120900 «Проектирование технических и технологических комплексов».

Апробация и публикация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались на: научно-техническом семинаре МДНТП «Проблемы создания гибких автоматизированных производств для отраслей машиностроения» (Москва, 19-20 февраля 1985 г.); научной конференции «Организационно-экономические проблемы гибкой автоматизации производства» (МДНТП, Москва, 14-18 ноября, 1982 г.); всесоюзной конференции «Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин и технологий КТИ-89» (Москва, 1989 г.); научном семинаре «Местный опыт в промышленности» (Москва, 1989 г.); 9-ой международной научной конференции «КОМП-КОНТРОЛЬ-89» (Братислава, 1989); научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки-89» (Москва, 1989 г.); научном семинаре «Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендуемые для внедрения» (Москва, 1991 г.); 3-м международном конгрессе «Конструк-торско-технологическая информатика КТИ-96» (Москва, 1996); 1-м международном семинаре «Опыт проектирования и применения производственных машин с параллельной кинематикой на базе мехатронных модулей» (Москва, 1999); научно-техническом семинаре «Научно-исследовательские работы в области станкостроения» (Москва, ЭНИМС, 2000); IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика 2000» (Москва, 2000); научной конференции «Проектирование технологических машин» (Москва, 2000); научно-техническом семинаре «Станкостроение: Базовые и информационные технологии» (Москва, 2001); научной конференции «Комплексная автоматизация производства на базе роторных и ро-торно-конвейерных линий» (Тула, 2002), на 5-й юбилейной Международной выставке «Машиностроение 2003» (Москва, 16-20 сентября 2003).

По теме диссертации опубликовано более 40 работ, в том числе одна монография.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Диссертационная работа посвящена гибкому автоматическому оборудованию из унифицированных агрегатных узлов крупносерийного и массового производства - ГАЛ, например, для обработки деталей типа блоков цилиндров. (В работе принято: ;-я деталь - известная на стадии проектирования ГАЛ, ]-я деталь - прогнозируемая конструкция на стадии проектирования ГАЛ).

ГАЛ - система автоматического оборудования, которое может перестраиваться (с минимальной переналадкой) в процессе эксплуатации на обработку новой]-й номенклатуры деталей в соответствии со своими техническими характеристиками. Новая номенклатура деталей, не известная на стадии проектирования линии, но аналогичная по конструкции и точности обработки, принятой при ее создании.

Жизненный цикл (ЖЦ) ГАЛ показан на рис. 1а. В данной работе мы занимаемся только 1,2 и 5 этапами.

На рис. 1б показаны варианты построения ГАЛ - из обрабатывающих центров (ОЦ), из перекомпонуемых металлорежущих станков и из унифицированных агрегатных узлов, обладающих свойствами гибкости. В каждом случае есть свои плюсы и минусы.

Глава 1. Причины появления гибкого автоматического оборудования

крупносерийного и массового производства на примере обработки блоков цилиндров и состояние научно-исследовательских работ

Исследованиям вопросов автоматизации обработки деталей в условиях крупносерийного и массового производств на традиционных АЛ посвящено большое количество научно-исследовательских работ и диссертаций. Исследованиями компоновок АЛ из агрегатных унифицированных узлов и АС занимались в ОАО «ЭНИМС»: А.П.Владзиевский, О.И.Аверьянов, Л.С.Брон, Б.И.Черпаков, Л.Ю.Лищинский и другие; в МВТУ им Баумана: Г.АШаумян, Л.И.Волчкевич, А.С.Проников и др.; в МГТУ «СТАНКИН»: Ю.М.Соломенцев, В.Г.Митрофанов, Н.М.Султан-Заде; в МосСКБ АЛ и АС: Ю.Б.Эрпшер, Н.М.Вороничев, В.Б.Генин, В.В.Калинин, Ж.Э.Тарта-ковский.; в МГТУ «МАМИ»: - Ф.С.Демьянюк, А.И.Дащенко и др. исследо-вавтели. В Тульском государственном техническом университете: И.А.Клу-сов, В.И.Золотухин. В Тольятинском политехническом университете вопросами компоновок металлорежущих станков с перенастраеваемой структурой занимался А.М.Царев.

Вопросами производительности, надежности и эксплуатации традиционных АЛ занимались научные школы: ОАО «ЭНИМС»: (А.П.Владзиевский, В.С.Васильев, Л.С.Брон, АА. Левин, Б.И.Черпаков, П.З.Немировский, МА.Бромберг и др.); МВТУ им Баумана: (Л.И.Волчкевич, В.С.Корсаков, А.С.Проников); МГТУ «СТАНКИН»: (Ю.М.Соломенцев, Н.М.Султан-За-де, А.Ф.Прохоров); ИМАШ: (Е.Г.Нахапетян); МосСКБ АЛ и АС: (Ю.Б.Эрпшер, Н.М.Вороничев, В.Б.Генин, В.В.Калинин, Ж.Э.Тартаковский); МГТУ «МАМИ»: (Ф.СДемьянюк, А.И.Дащенко и др.); Минское СКБ АЛ и Харьковское СКБ АС: (Г.И.Плашей, Г.Н.Меламед, А.И.Конюх, Г.И.Горелик) и другие коллективы исследователей. Однако предметом их исследований были традиционные непереналаживаемые АЛ, поэтому научных работ по исследованию ГАЛ не было, так как практически не создавалось оборудование, для которого необходимо решение указанных выше задач.

Работы по исследованию производственного потенциала АЛ. Понятие «производственный потенциал» введено Б.И.Черпаковым применительно к АЛ, характеризуя её производственные возможности. При этом производственный потенциал представляет собой семимерный вектор-строку, включающий в число своих компонентов фактическое и заданное в конкретных условиях значения производительности, показатели уровня брака, показатели качества продукции, коэффициент ритмичности, коэффициент использования возможности переналадки, затраты по совершенствованию

Рис. 1. а) жизненный никл ГАЛ; б) варианты построения ГАЛ

эксплуатации. В.В.Юхимов рассмотрел производственный потенциал ГПС в условиях автоматизированного завода.

Зарубежные фирмы Huiler Hille (Германия), Grob (Германия), Honsberg (Германия), Comau (Италия), Ех-се11-о (Германия), Alfing (Германия), Videman (Германия), Ingersoll (США) и другие изготовили большое количество ГАЛ в том числе для обработки блоков цилиндров как из унифицированных агрегатных узлов, так и из ОЦ. Однако, эти работы посвящены описаниям конструкций, а публикации, связанные с научными исследованиями создания методологии создания ГАЛ, практически не известны.

При обработке j-х деталей обрабатываемые поверхности могут располагаться, например, на различных расстояниях от базовых поверхностей блоков цилиндров и др. Следовательно, в таких случаях к обрабатываемым позициям и отдельным унифицированным агрегатным узлам предъявляются новые технические требования.

Одной из основных и значимых операций на ГАЛ является чистовая обработка в блоке цилиндров отверстий под поршни. Эта операция производится без направления инструмента - «жестким шпинделем» с незначительными припусками и подачами. Было установлено, что в этом случае геометрические факторы направляющих силового узла оказывают доминирующее влияние на положение оси растачиваемого отверстия в блоке.

Проанализируем, какими исследованиями точности шпиндельных узлов занимались различные научные школы: влиянием характеристик шпиндельных узлов на точность обработки и исследованиями операции растачивания унифицированными агрегатными узлами АЛ занимались в ОАО «ЭНИМС»: В.С.Васильев, В.АКудинов, Д.Н.Решетов, В.Т.Порт-ман, Ю.В.Найдин и другие исследователи; МВТУ им Баумана: А.Г.Коси-лова, Л.Г.Лыков, О.М.Деев; МГТУ «СТАНКИН»: М.Г.Косов, В.Г.Митрофанов, В.А.Тимирязев, И.Н.Колесов и другие; МосСКБ АЛ и АС: Н.М.Вороничев, В.Б.Генин, Ж.Э.Тартаковский, М.АКунин, С.Р.Бирман и другие исследователи. Однако оценке влияния геометрической точности направляющих силовых узлов подачи агрегатных станков на точность обработки не было уделено достаточного внимания, а в связи с созданием ГАЛ для обработки семейства блоков цилиндров необходимо исследовать точность, получаемую на расточной позиции.

Глава 2. Методологические основы проектирования ГАЛ механической обработки

Особенностью при создании ГАЛ в отличие от АЛ является развитый предпроектный период, который включает в себя: описание качественной зависимости между производительностью, гибкостью и стоимостью; описание научных принципов построения прогнозно-рисковых моделей анализа технических характеристик ГАЛ; научные основы назначения комплексной технической характеристики «производственный потенциал» ГАЛ; разработку научных основ выбора инновационного проекта создания ГАЛ.

Проведенный анализ видов гибкости АЛ механической обработки позволил составить их классификатор, представленный на рис.2:

1. Конструкционная Г,

2. Технологическая /техн.

3. Структурная

4. По объему выпуска

5. Операционная Г»

Рис.2. Классификация видов гибкости автоматических линий

1) конструкционная гибкость - свойство реконфигурации оборудования для обработки различных деталей одного семейства (предельные точностные и массогабаритные характеристики) -

2) технологическая гибкость - возможность выполнения ряда переходов и операций над ;-й иу'-й деталями, предельные точностные и массо-габаритные характеристики, которых были предусмотрены на стадии проектирования ГАЛ, с заданной точностью на определенных позициях линии -

Г тех;

3) структурная гибкость - возможность обработки новых изделий у на ГАЛ за счет введения технологических или гибких модулей;

4) гибкость по объему выпуска продукции - способность ГАЛ эффективно функционировать при изменении программы выпуска продукции, принятой при ее проектировании - Гобв;

5) операционная гибкость - возможность наладки ряда рабочих позиций (или всех позиций) на индивидуальное управление режимами функционирования и длительностью операционных циклов - Гоп.

Предлагается использовать результирующую целевую функцию ГИБКОСТЬ (Г), взвешенно учитывающую каждый из перечисленных видов, например:

цх)= Л^1Гк(Л;/'2ГТехнт^зГстр(Л;/<4Гоб.в(^);/'|Го„(^)]. (1)

где Х- совокупность технико-экономических параметров ГАЛ, используемых при проектировании, /г^ - коэффициенты весомости отдельных видов гибкости, определяемые на стадии разработки ГАЛ.

Каждый вид гибкости может быть оценен своей мерой. Например, мера конструкционной гибкости - количество позиций ГАЛ, имеющих возможность реконфигурации оборудования для обработки различных конструкций блоков цилиндров. Мера технологической гибкости-количество обрабатывающих позиций ГАЛ, на которых возможно выполнить ряд новых переходов. Мера структурной гибкости - количество свободных (резервных) позиций в компоновке ГАЛ для введения (по необходимости) новых технологических модулей или АС. Мера гибкости по объему выпуска -

обеспечение необходимой производительности ГАЛ по выпуску]-й конструкции блока цилиндров. Мера операционной гибкости - количество позиций ГАЛ, имеющих возможность наладки на индивидуальное управление режимами функционирования и изменения длительности операционных циклов.

На рис.3 приведена схема конфликтности критериев эффективности при определении затрат на создание ГАЛ. Она показывает, что при прочих равных условиях может иметь место следующая картина: каждая из стрелок, соединяющих попарно обозначения конфликтующих критериев, направлена от того значения критерия, который улучшает результат, к тому критерию, который его ухудшает.

Рис.3. Схема конфликтности критериев эффективности и критериев стоимости ГАЛ: (2Г - реальная производительность ГАЛ; >]1 - коэффициент готовности ГАЛ;

Ш» - средняя длительность переналадок ГАЛ за определенный интервал времени;

К, - первоначальная стоимость оборудования ГАЛ (однократные капиталовложения);

3, - текущие затраты на эксплуатацию ГАЛ; Гп - характеристики гибкости у оборудования

Рассмотрим это положение на примере построения отдельных взаимосвязанных параметров ГАЛ:

1) интенсификация процесса функционирования ГАЛ, характеризующая реальную производительность , которая может быть достигнута за счет, например, повышения надежности встроенного оборудования, которое характеризуется значениями наработки на отказ и временем восстановления, укажем его коэффициент готовности г]т, и/или повышения гибкости, характеризуемая величиной (где - средняя длительность переналадок за определенный интервал времени), ведут к повышению первоначальной стоимости ГАЛ - 2) интенсификация работы оборудования ведет к снижению его надежности; 3) снижение текущих затрат на эксплуатацию ГАЛ (ЗД например, не проводится плановый ремонт, что ведет к снижению надежности; 4) снижение первоначальной стоимости ГАЛ как правило, ведет к повышению текущих затрат в процессе эксплуатации; 5) расширение функции гибкости ГАЛ ведет к ее удорожанию и наоборот.

Теоретические основыметодологии построения ГАЛизунифицирован-ныхагрегатныхузлов для обработки блоков цилиндров. Основная задачатео-рии проектирования ГАЛ состоит в создании методологии и математического аппарата для осуществления многоэтапного поиска оптимального проектного решения. За исходную информацию для проектирования принимают уточненное техническое задание заказчика. В нем приводят сведения об обязательной номенклатуре обрабатываемых 1,2,..., i прогнозируемых у +1, у + 2,..., у деталей, потребность в реализации которых может возникнуть в процессе эксплуатации ГАЛ.

Рассматриваемая методика проектирования ГАЛ универсальна с учетом причинно-следственных связей. Применение методики и терминологии системного подхода позволяет унифицировать задачи проектирования ГАЛ, для чего необходимо четко сформулировать вход моделируемой системы и процесс преобразования входа в необходимый выход (рис.4).

Задача выявления входа системы проектирования ГАЛ состоит в определении набора исходной информации, являющейся необходимой для выбора оптимального варианта ГАЛ - в данном случае для деталей типа блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Вся однократно вводимая в процессе проектирования информация распадается на две составляющие:

1. К первой составляющей входа относятся сведения о параметрах заготовки, планируемых производительности и гибкости ГАЛ, действующие и прогнозируемые изменения показателей точности, массогабаритных показателей и условия эксплуатации.

2. Вторая составляющая - материально-технические средства, обеспечивающие достижение поставленной цели; к ним относятся исходные сведения о технологическом, транспортном и другом оборудовании, которое полностью или частично может быть использовано при проектировании ГАЛ, а также характеристики вновь проектируемого оборудования.

«Модель выхода» должна обеспечить получение оптимального варианта ГАЛ в виде набора начальных, граничных и конечных условий. Начальные условия проектирования задаются еще на входе системы и используются как базовые. Граничные условия - это ограничения, наложенные на значения параметров ГАЛ в целом, (например, площадь, занимаемая оборудованием не должна превышать некоторой заданной величины), а также на параметры отдельных единиц оборудования. К ним относятся: возможности технологического процесса, различия в компоновках и составе оборудования, рекомендуемая система эксплуатации линии.

По каким критериям надо выбирать оптимальное решение компоновки ГАЛ? С одной стороны нам хотелось бы обеспечивать требуемую заказчиком производительность при обработкеу-й детали. Также хорошо было бы получить минимальные затраты 3 при переходе на обработку у-й детали. В формуле (2) показана система уравнений, решение которых необходимо для выбора конструктивного варианта ГАЛ, включающая в общем виде набор технико-экономических параметров.

Рис.4. Блок-схема системы проектирования ГАЛ

где Хп - технико-экономические параметры ГАЛ, п - общее число параметров, используемых при выборе конструкции ГАЛ, например, скорость резания на рабочих позициях, скорость быстрых перемещений силовых узлов подачи, надежность системы управления станком и т.п.; И( - массогабарит-ные характеристики обрабатываемых деталей, заданные при проектирова-нииГАЛ; ttf -средняя длительность переналадок при обработке 1,2,...,/деталей, заданных при проектировании АЛ; Т- обобщенные характеристики точности обработки г-й детали, требования к которым известны на стации проектирования АЛ; [х™'";*™**] - диапазон изменения - n-го параметра, например, длины рабочего хода силового унифицированного узла подачи VII габарита от 0 до 1400 мм; Хт(х\\х2\—',хп)- совокупности параметров, т- возможное их число из области допустимых значений D, которые определяют экстремум (max или min) целевой функции; D- область допустимых значений совокупности параметров Хт, которая задается некоторой системой ограничений:

(3)

где 1, 2,.., к - число сформулированных ограничений, определяющих область ограничение, определяющее область допустимых значений совокупности параметров - производительность ГАЛ; 3К+3(Хт) - капитальные и эксплуатационные затраты на создание ГАЛ; Г{Хт)- гибкость оборудования.

Перед проектированием ГАЛ исследуют изменение технических характеристик определяющих основные обрабатываемые поверхности деталей и

составляют прогнозы изменения этих характеристик во времени. В этой задаче случайные факторы £^ можно заменить их средними значениями (математическими ожиданиями). В качестве показателей эффективности приняты средние значения случайных величин производительности, стоимости и гибкости:

щоЯ)\Зк+лх)= мот, ?{х)= мта (4)

Выбрано также значение при котором эти усредненные показатели обратятся в максимум или в минимум

QLX)= Щ(Ха,х,£ j)]- max

5*+э(*)= [Да,- min, (5)

Г(Х)= M[r(a,x,£j)]-*m ах

Глава 3. Научное обоснование выбора характеристик ГАЛ

Требования к гибкости оборудования рассмотрим на примере приспособляемости к изменению технических характеристик обрабатываемых деталей. Для дальнейшего анализа были выбраны и исследованы детали-представители - модификация рядных блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания (рис.5).

От правильной ориентации всех вспомогательных узлов ДВС, таких как: головка блока цилиндров; топливный и масляный насосы и т.п. и точностных характеристик основных поверхностей блоков цилиндров зависит работа двигателя, экономия горючего, экология.

Алгоритм анализа изменений технических характеристик основных поверхностей блоков цилиндров:

1) исследование изменений требований, предъявляемых к точности изготовления и шероховатости основных поверхностей блоков цилиндров, включающее в себя

- определение основных поверхностей блоков цилиндров,

- анализ требований, предъявляемых к точности изготовления и шероховатости основных поверхностей деталей,

- анализ изменения требований, предъявляемых к точности изготовления сновных поверхностей блока цилиндров во времени,

- прогнозирование изменения во времени этих параметров;

2) сравнительный анализ полученных результатов (точностных характеристик) при исследовании i и j-го блока цилиндров;

3) разработка мероприятий по обеспечению точности обработки на ГАЛ по техническим требованиям j-го блока цилиндров.

Анализируемые чертежи обрабатываемых блоков цилидров позволили составить сводную таблицу массогабаритных и точностных требований к основным обрабатывемым поверхностям.

Их анализ показал, что основными являются: верхняя привалочная плоскость П4, цилиндрические поверхности отверстий под гильзы цилиндров Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4, поверхности растачиваемых отверстий под вкладыши коренных подшипников коленвала Ц5 (см. рис.5).

Нами были исследованы изменения точностных требований к основным поверхностям блоков цилиндров. Всего рассмотрено 15 параметров. Из общего числа массогабаритных и точностных характеристик блоков цилиндров, были выбраны: габариты, материал, шероховатость верхней при-валочной плоскости, параллельность обрабатываемой плоскости по отношению к базовой, мм (на длине 300 мм), размер, мм, верхней привалочной плоскости до оси коленчатого вала, межосевое расстояние от базового отверстия до отверстий под гильзы цилиндров (под цилиндры), шероховатость рабочей поверхности отверстия цилиндров (гильз цилиндров), нек-руглость и нецилиндричность растачиваемых отверстий под поршни, диаметр растачиваемых отверстий под вкладыши коренных подшипников ко-леновала, допуск на соосность средних отверстий под вкладыши коренных подшипников относительно крайних отверстий, перпендикулярность осей растачиваемых отверстий под поршни к базовой поверхности. Для

Рис.5. Рядный четырехцнлиндровый блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания. I/, Ву, Н) -длина, ширина, высотау-го блока цилиндров; П1, П2 - нижняя и верхняя привалочная плоскость блока цилиндров; ПЗ, П4, П5, П6, П9, П10 - вертикальные плоскости блока цилиндров; Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4 - цилиндрические оболочки под цилиндры двигателя внутреннего сгорания; Ц5 - цилиндрическая поверхность - ложе коленвала

дальнейшего рассмотрения оставлены семь, так как остальные параметры за рассматриваемый отрезок времени практически не изменялись. Это стало возможным благодаря тому, что проанализированы по единой методике конструкции и технические требования к рядным блокам цилиндров, изготовляемых на различных АЛ в течение 1970-2000 г. на ведущих предприятиях Минавтопрома: 4-цилиндровый блок Минского моторного завода (1970 г.), 2-цилиндровый блок Владимирского тракторного завода (1982 г.); 4-цилиндровый блок Рыбинского ПО «Моторостроения» (1983 г.); 4-цилиндровый блок УКЭР-АЗЛК (1993 г.); 3-цилиндровый блок «Эльзбет» дизельного двигателя производства Германии (1999 г.); 4-цилиндровый блок ВАЗ выпуска 1999 г.; 4-цилиндровый блок АО «Волжские моторы» (1999 г.). Все блоки имеют принципиально одинаковую конструкцию. В диссертационной работе приведена сводная таблица массогабаритных и точностных требований к основным поверхностям и базам вышеперечисленных блоков цилиндров.

Для определения динамики изменения основных технических характеристик блоков цилиндров во времени были использованы три математические модели -линейная, логлинейная экспоненциальная и экспоненциальная модель с квадратичным показателем.

Анализ статистических данных обизменениях точностных показателей основныхповерхостей блоков цилиндров позволяет выделить предполагае-мыемодели процессовпрогноза:

1. Линейные

2. Логлинейные (экспоненциальные)

у= ехр(аг+6).

3. Экспоненциальные с квадратичным показателем

у= ехр(а^+Ы+с).

В моделях (6)-(8) приняты следующие обозначения

вектор результатов аппроксимации, соответствующих параметров блока цилиндров;

¿=[/|,<2..">*/и]^'-т-вектор дискретных значений времени (год) (контролируемых переменных), который соответствует параметр блока цилиндров,

Р' — [/р^,...,^]^ - да-вектор квадратов дискретных значений времени,

на котором имеются сведения о соответствующем параметре блока цилиндров,

а, Ь, с-постоянные величины, коэффициенты математических моделей прогноза.

(6)

(7)

(8)

Т- операция транспонирования (изменения порядка следования строчной и столбцовой размерности).

Подбор коэффициентов а, Ь, с моделей (6)-(8) осуществляется методом наименьших квадратов.

Выбор наиболее подходящей модели, в каждом отдельном случае из представленных конкурирующих (6)-(8) осуществлялся по критерию минимума среднеквадратичной ошибки модели , которая вычисляется следующим образом:

(9)

где - значение технической характеристики основной поверхности блока цилиндров в конкретный период времени; т- вектор результатов аппроксимации соответствующего параметра блока цилиндров; У( вычисляются по модельным соотношениям (6)-(8) с учётом полученных оценок.

Статистически обработав численные значения параметров блоков, в качестве примера, построены графики, представленные на рис.6. По представленным данным проведен прогноз изменения этих параметров на последующий период (10 лет).

Обработав полученные результаты, установили, что прогнозируемые изменения технических характеристик основных поверхностей блоков

Рис.6. Примеры статистической обработки изменения значений параметров (-то блока цилиндров во времени и прогнозируемые требования к параметрам } -го блока цилиндров: параметр шероховатости верхней привалочной плоскости П4; Здесь к - коэффициент пропорциональности, а „ - среднеквадратичная ошибка модели

цилиндров могут быть отнесены на период до 2010 г. Эти характеристики описываются уравнениями и численными значениями, приведенными в табл. 1. Полученные значения определены с принятым для расчетов риском. В работе введено понятие риска при создании ГАЛ, так как для необходимы большие материальные затраты, которые должны быть установлены.

Таблица 1

Изменения определяющих прогнозируемых технических характеристик основных поверхностей блоков цилиндров конструкции 2010 года

№ п/п Наименование параметра Математически модель анализа статистических данных технических характеристик блоков цилиндров Числовые лишни параметров рщного шпищрового блока ихктрукшм 2010г.

1 Параметр шероховатости верхней привалоч-ной плоскости П4^,, мкм у=ехр(-0,01/ + 21$79) 2,193

2 Параллельность верхней плоскости П4 по отношению к базовой П1, мм. на длине 300 мм >>=ехр(-8,63-10~3*+1439) 0,052

3 Допуск размера от верхней привалочной плоскости П4 до оси коленчатого вала, мм у =ехр(7,192 • Ю"4 ? -2385/+2389 • 103; ±0,04

4 Допуск межосевого расстояния от базового отверстия до отверстия под гильзы цилиндров Ц1.Ц2, ЦЗ, Ц4 (под цилиндры), мм у=ехр(-0,029/+56,156) ±0.06

±0.06

±0,06

±0.06

5 Нецилиндричность растачиваемых отверстий под поршни, мм у =ехр{-0,034/ + 64,816) 0,013

б Допуск соосности средних отверстий под вкладыши коренных подшипников относительно крайних отверстий, мм у=ехр(-1,725-Ю"4/* + 0.642/-598,123) 0,012

7 Неперпендикулярность осей растачиваемых отверстий под поршни к базовой поверхности -оси коленвала, мм >>=ехр(1,014-Ю"3/2 -4,064/+4,07 • 103 ) 0,019

После установления на этапе прогнозирования эффективности вложения средств, затрачиваемых на проектируемую ГАЛ, проводится анализ риска. На рис.7 приведена схема анализа риска на этапе прогнозирования требований к техническим характеристикам ГАЛ.

Рис.7. Схема анализа риска на этапе прогнозирования требований к техническим характеристикам ГАЛ

Определение риска основано на том, что последствия занижения требований к техническим характеристикам ГАЛ вследствие ошибки модели, по которой осуществляется их прогнозирование, являются более неблагоприятными, чем их завышение, хотя оно стоит дополнительных материальных средств на стадии создания ГАЛ. Заниженные характеристики ГАЛ могут повлечь в эксплуатации большие потери, чем не использование завышенных технических характеристик оборудования. Риск на этапе проектирования ГАЛ - вероятность занижения требований к точности и массогабарит-ным характеристикам выпускаемых деталей. Значение риска может быть оценено как вероятность отклонения прогнозируемых технических характеристик от своих номинальных значений на величину, пропорциональную среднеквадратической ошибке (СКО) модели ад/ :

где /(X) - плотность вероятности распределения задаваемых требований X к техническим характеристикам обрабатываемых поверхностей блока цилиндров, X - номинальное значение требований к техническим характеристикам обрабатываемых поверхностей блока цилиндров, ад/ - СКО модели, используемые для прогнозирования требуемых значений технических характеристик обрабатываемых поверхностей блока цилиндров, прогнозируемые требования к техническим характеристикам обрабатываемых поверхностей блока цилиндров на 2010 год на основе модели с точностью ком (т.е.ДТ-тр±кшом\к-коэффициент пропорциональности, равный квантили нормального распределения требований.

Под доверительной вероятностью в данном случае понимается вероятность того, что прогнозируемые на 2010 год требования к техническим характеристикам основных поверхностей блока цилиндров X^ не отклоняются от своих номинальных значений на величину, большую

Учитывая изложенное, математическое выражение для риска Л| при задания требований к техническим характеристикам основных поверхностей блоков цилиндров может быть записано следующим образом:

ятности отклонения прогнозируемых на 2010 год требований к техническим характеристикам основных поверхностей блоков цилиндров ДГ^ в сторону занижения от своего неизвестного номинального значения X

е 10ы

(10)

(11)

(.Гтр-Л* 2 а2

м йХ - оценка веро-

Глава 4. Научные основы обоснования комплексной технической характеристики ГАЛ «производственный потенциал»

Под производственным потенциалом (ПП) ГАЛ будем понимать потенциальные возможности её производственной структуры, т.е. средства, знания, материальные запасы, источники, имеющие непосредственное отношение к производству, которые могут быть приведены в действие для достижения определенной цели, например, возможности обработки при изменении объекта производства в процессе эксплуатации. ПП ГАЛ закладывается при проектировании. Он зависит от значения параметров у-ш блока для обработки на ГАЛ. Применительно к ГАЛ ПП подразделяется по оценке возможностей производительности и допустимым массогаба-ритным и технологическим характеристикам.

Производственный потенциал ГАЛпо производительности

Выпуск продукции ГАЛ одного типа (г-я деталь) может быть охарактеризован временем *,•(*)> принимаем, что плановая производительность ГАЛ подвержена случайным изменениям, а величина задания выраженная в виде суммарной станкоемкости, при многократном планировании может быть описана функцией ^[б,- (/)]распределения.

Из ряда технических характеристик ГАЛ £(/) производственных возможностей, формирующих ПП ГАЛ в части производительности, который в общем случае имеет вид вектора Пц^) ~ Ш01

Устойчивое обеспечение с помощью ГАЛ потребностей конкретного производства закладывается на стадии проектирования и определяется требованиями технического задания на проектирование. В настоящее время получил распространение детерминистский подход, при котором требуемая (с учетом коэффициента использования оборудования) производительность проектируемой ГАЛ задастся заказчиком как среднее суммарное время работы основного технологического оборудования ГАЛ (средняя суммарная станкоемкость продукции) при обработке г-ой детали. Такой подход предполагает,_что если разработчик установил среднюю производительность то это обеспечит выполнение производственных заданий заказчика.

Однако вследствие того, что значения 2д(/)и2Д0имеют определенное

рассеяние, существует конечная, не равная нулю вероятность того, что достигнутая при выполнении конкретного задания производительность бд,(0 окажется меньше требуемой для выполнения задания Таким образом, существует возможность невыполнения отдельного задания ГАЛ, что обусловлено стохастической природой процессов формирования и выполнения заданий.

Для того чтобы оценить влияние невыполнения задания на показатели эффективности ГАЛ, целесообразно ввести меру, которая бы отражала стохастическую связь между величиной задания (заданной производительностью) и степенью его выполнения (достигнутой производительностью).

В качестве такой меры выбран показатель P(t) «вероятность выполнения задания» ГАЛ при обработке соответствующей г-й или j-й детали. Для отдельного задания этот показатель может служить мерой эффективности его выполнения, а анализируя выборку заданий, можно получить его численную оценку, характеризующую надежность процесса функционирования ГАЛ в течение планируемого промежутка времени.

Переходя от векторного описания задания б/(0 й его фактического выполнения 7/(0 к скалярным величинам вероятности выполнения задания (ВВЗ)ГАЛ Pi(t) получим:

Л(0 -flTaWfcfiaWl (12)

где - соответственно фактическая и плановая суммарные бе-

зотказные наработки (ресурсы) ГАЛ при выполнении г-го задания. Случайная величина Т%(1) определяется значением случайной суммарной длительности простоев ГАЛ ДТ^ДОпри выполнении г-го задания:

(13)

где - потенциальный ресурс ГАЛ.

Соответственно для ГАЛ на множестве заданийописываемых распределением с плотностью /[бхС')] ВВЗ ГАЛ описывается соотношением:

Д0=П (14)

где п - количество заданий.

Целесообразно применение имитационного моделирования, по результатам которого оценивают вид и параметры распределений.

Производственный потенциал ГАЛпо массогабаритным и технологичес-кимхарактеристикам

Как известно, экспертную оценку чего-либо можно осуществлять двумя методами: методом интервью и методом анкетирования. Первый метод состоит в том, что определенным образом выбирают экспертов, которым затем предоставляется возможность произвольным образом отвечать на предложенные вопросы.

При втором методе определенным образом подбирают не только экспертов, но и типовой перечень вопросов. Опыт проведения подобных работ за рубежом показывает, что второй метод эффективнее и поэтому использу-' ется чаще. Далее конкретизируем второй метод и предложим его для практического применения при оценке ПП ГАЛ по массогабаритным и технологическим характеристикам.

На первой стадии определения основных показателей производственного потенциала ГАЛ по массогабаритным и технологическим характеристикам группа экспертов-специалистов составляет обобщенную таблицу параметров, характеризующих специфику проектирования ГАЛ. В связи с

оригинальностью проектирования ГАЛ и отсутствием опыта целесообразно привлечение ведущих специалистов по АЛ. На базе их знаний с помощью методов квалиметрии создается опросный лист, который в дальнейшем используется при составлении заявки на проектирование ГАЛ.

Важнейшим в проектировании конкретной ГАЛ является наличие необходимой информации для предпроектного периода, включающего следующие этапы: 1) формирование группы специалистов; 2) анализ мнений специалистов-экспертов об основных массогабаритных и технологических показателях семейства деталей; 3) установление специалистами-экспертами вариаций показателей оценок; 4) составление карты опроса заказчика. Из анализа мнений экспертов о требованиях сформулируем вопросы, на основании которых будет формироваться ПП по массогабаритным и техническим характеристикам ГАЛ (см. табл.2).

Экспертами должны быть рекомендованы вариации на каждый показатель (см. табл.2) и к составлению карты опроса. Так например, уровень автоматизации оборудования ГАЛ может быть достигнут ручной переналадкой, полуавтоматической или автоматической. Далее бланки карты опроса выдаются для заполнения заказчикам.

Заполненная заказчиком карта опроса является документом, входящим в ТЗ и регламентирующим требования к ПП конкретной ГАЛ по массогаба-ритным и технологическим характеристикам. Пример заполнения карты опроса заказчиком приведен в табл.2.

Таблица 2

Карта опроса заказчика для получения сведений, необходимых при проектировании конкретной ГАЛ (на предпроектной стадии)

№ Показателя оценки ГАЛ обработки блоков цилиндров Вариации показателей

1 Материальные затраты при создании ГАЛ относительно затрат при создании традиционной АЛ До 10% от стоимости ГАЛ 10%-50% от стоимости ГАЛ Более 50% от стоимости ГАЛ

+

2 Уровень автоматизации оборудования ГАЛ Переналадка

ручная полуавтоматическая Автоматическая

+

3 Из какого оборудования проектируется ГАЛ из агрегатных узлов обрабатывающие центры Реконфигурирую-шее оборудование

+

4 Коэффициент использования фондов времени 1 сменная 2-смекная 3-сменная

+

5 Среднее время, необходимое для освоения новых видов продукции 1 мес. 2-3 мес. Змее.

+

6 Численность работающих на единицу оборудования 0.2 человека 0.2-0,5 человека Более 0,5 человеха

+

№ Показатели оценки ГАЛ обработки блоков цилиндров Вариации показателей

7 Габариты обрабатываемых деталей Ь х В х Я, ми 300x200x250 450x300x300 600x350x400

450x300x300

8 Параметры шероховатости верхней привалочиой плоскости йц (/у, мхм 2.5

9 Параллельность верхней привалочиой плоскости к базовой, мм, на длине 300 мм 0,02/100

10 Допуск размера от верхней привалочиой плоскости до оси коленчатого вала, мм ±002

11 Допуск размера межосевых расстояний от базового отверстия до отверстия под гильзы цилиндров, мм ±005

12 Нециливдричноаъ растачиваемых отверстий под поршни (мм) 0,02

13 Допуск соосности средних отверстий под вкладыши коренных подшипников относительно крайних отверстий, мм 0,01«

14 Нелерпемикулярность осей растачиваемых отверстий под поршни к базовой поверхности (оси коленвала), мм 0,02

Глава 5. Анализ технических характеристик силовых узлов подачи, определяющих точность обработки деталей на расточной позиции ГАЛ

В ГАЛ появляются новые требования к обрабатывающим механизмам -например, необходимость обеспечения точности обработки на всей длине хода узла подачи. Если в традиционной АЛ нам необходимо было обеспечить точность обработки на заданной (известной) длине (;-я деталь), то для ГАЛ, поскольку неизвестно какая }-я деталь появится, необходимо, обеспечить точность на всей длине хода соответствующего узла. Одна из ответственных операций в технологическом процессе обработки блока цилиндров -операция растачивания отверстий под поршни и гильзы .

Характерными задачами при создании ГАЛ, являются обеспечение точности обработки на всей длине перемещения силового узла подачи, и следовательно, исследование влияния геометрической точности направляющих силового узла подачи АЛ на смещение оси растачиваемого отверстия от номинального положения. Этим вопросам предыдущими исследователями было уделено недостаточно внимания.

На рис.8 показана конструктивная схема расточной позиции ГАЛ.

Для расчетов используем вариационный метод и метод координатных систем с деформирующимися связями, разработанный в ЭНИМСе Д. Н. Ре-шетовым и В.Т. Портманом Эти методы позволяют уже в расчетный схеме

0 8 7 б

Рис.8. Конструктивная схема расточной позиции ГАЛ. 0 - обрабатываемая деталь-блок цилиндров, 1 - зажимное приспособление, 2 - центральная станина, 3 - боковая станина, 4 - направляющая плита силового узла подачи, 5 - подвижная плита силового узла подачи, б - упорный угольник, 7- инструментальная расточная бабка, 8 - шпиндель

связать погрешности положения подвижной платформы узла подачи со смещением оси растачиваемого отверстия от номинального расположения по осям X и У.

Для выявления влияния геометрической точности направляющих подвижной платформы силового узла на положение оси растачиваемого отверстия составим код формообразующей системы расточной позиции ГАЛ. Нулевым звеном в нашем случае принят обрабатываемый блок цилиндров, 1 - зажимное приспособление, 2 - центральная станина; 3 - боковая станина; 4- плита направляющая. Для того чтобы составить код формообразования позиции ГАЛ необходимо последовательно локальную систему каждого узла( и т.д.) перемещать и соединять с локальной системой следующего узла, входящего в состав позиции ГАЛ.

Таким образом, код формообразования для расточной позиции ГАЛ -краст = 11313136. Перемещение по осиХсоответствует - 1 , по У-2, по 3, вращении вокруг оси Х- 4 и т.д.

Следующий этап построения модели выходной точности расточной позиции ГАЛ - составление функции формообразования. Для расточки отверстия под поршни в блоке цилиндров функция формообразования или уравнение обрабатывающей поверхности имеет вид:

г0 = а\ а\ 4 А\ г4 А\ 4 А\ 4 7„, (15)

где А^ ^—1,..., 6)(/-номер узла АС; 1= 1,...,8)-одна из шести матриц, которая описывает либо поступательное движение 5/ вдоль одной из осей системы координат , либо вращение системы координат 5/ одной из осей системы 5 /_[;

Ги - радиус-вектор обрабатывающей точки инструмента:

= АО,1)Г.

Эти шесть смещений могут быть представлены в виде матрицы £ порядка 4x4:

а/,/?/,У/ - малые углы поворота системы координат^,- относительно осей координат X, У, Z соответственно; ÓX¡, óY¡,óZi - малые смещения начала системы координат вдоль X Y, Z, соответственно.

Для определения суммарного отклонения точки обработанной поверхности от номинальной по нормали к последней (нормального баланса точности) производится умножение вектора погрешности положения обрабатывающей точки инструмента (15) на единичный вектор л0рТ нормали к поверхности в точке, заданной радиус-вектором .

Для операции растачивания единичный вектор "раст = (cosp, sinp, О, 0)Г.

Таким образом, зависимость влияния геометрических характеристик плиты направляющей силового узла подачи на формообразование поверхности, получаемой при растачивании, в скалярной форме будет выглядеть следующим образом:

¿4i4 = (A70(4)ñpaiCT)=

' ~~Y4xu sin^+/34(z5 +z1)+óx4 y4xu eos 1Р+у4х6 -a4(z5 +z7)+óy4 -f}4xu costp-faxf, +a4xu sinp+ór4 0

eos <p

0 0

= ^4(75 +27)005^+^4 со$<р+у4Х(, +21)ът<р+ду4 втр.

(16)

где (р - угол поворота фактической системы координат силового узла расточной позиции ГАЛ относительно ОСИ Ъ.

В табл.3 сведены коэффициенты влияния составляющих, полученных по формуле вектора погрешности положения обрабатывающей точки инструмента, от геометрических погрешностей направляющих подвижной платформы и направляющей плиты силового узла подачи.

Для подтверждения влияния точностных характеристик направляющих силового узла подачи на перемещение подвижной платформы на всей длине хода был создан стенд и проведены экспериментальные исследования. Исследования касались измерений геометрической точности изготовления граней направляющих плиты направляющей и подвижной платформы.

Таблица 3

Таблица зависимостей для вычисления элементов матрицы обобщенной погрешности

О не ра-пия Звено -ИСТОЧНИК погрешностей Составляющая Коэффициент Влияние составляющих на формирование погрешности обрабатываемой поверхности

Плита направляющая <5*4 со $<р Смещение оси растачиваемого отверстия от номинального расположения по оси X

&Y^ ш/р Смещение оси растачиваемого отверстия по оси У

611 0 -

а* <р Перекос оси растачиваемого отверстия в горизонтальной плоскости

V к А +2-1)<хк<р Перекос оси растачиваемого отверстия в вертикальной плоскости

(0 09 В V Л Б п Хь$т<р Погрешность расположения растачиваемого отверстия (эксцентриситет оси отверстия)

я О. Подвижная платформа дХ5 со ыр Смещение оси растачиваемого отверстая от номинального расположения по оси X

6У5 Ш1р Смещение оси растачиваемого отверстия от номинального расположения по оси У

62, 0 _

-^зтр Перекос оси растачиваемого отверстия в горизонтальной плоскости

А Перекос оси растачиваемого отверстия в вертикальной плоскости

У} Х6$ту> Погрешность расположения растачиваемого отверстия (эксцентриситет оси отверстия)

После проведения замеров и анализа полученных результатов построены графики, подтверждающие синусоидальную геометрическую форму граней направляющих подвижной платформы и направляющей плиты силового узла подачи. Для подтверждения влияния геометрической точности изготовления направляющих на выходную точность расточной позиции ГАЛ проводились экспериментальные исследования положения подвижной платформы силового узла подачи на всей длине хода.

На рис.9 представлена схема комплексной проверки точности перемещения подвижной платформы силового узла подачи на всей длине хода узла. Результаты измерений точности перемещения подвижной платформы на всей длине хода подвижной платформы представлены на рис.10.

Горизонтальная линия на рис.10 означает, что нельзя иметь показатели точности перемещения подвижной платформы узла ниже нее, так как не смогут быть достигнуты полученные прогнозы требований к техническим характеристикам основных обрабатываемых поверхностей блоков цилиндров.

Рис.9. Схема проверки точности перемещения подвижной платформы силового узл

аподачи. 1 - силовой стол; 2 - поверочная эталонная плита; 3,4- опоры; 5, 6-паспортизованные линейки; 7-11 -измерительные головки типа ИПГМ 10301

6 (мкм)

х -ютняиЛищпНТ А -патяайитвра№8 О -тахняоЛяят№9 □ - пятня иЛкят №10 ж-ятсниаЯатяРЯ

Рис. 10. Результаты измерений точности перемещениия подвижной платформы силового стола

Результаты эксперимента были использованы как исходные данные для расчета точности обработки при операции чистового растачивания отверстия диаметром 100 мм на всей длине хода Ь силового узла подачи, равного 1400 мм. Метрологическая оценка рассчитанного отверстия такая как погрешность формы (отклонение от цилиндричности) получилось 0,015 мм, а прогнозируемое значение этого показателя 0,013 мм. Но ведь и силовой

узел подачи в балансе точности занимает около 50%, следовательно, можно сделать вывод, что для комплектации ГАЛ необходимо использовать силовые узлы подачи, имеющие направляющие повышенной точности.

При назначении норм точности на направляющие силовых узлов подачи необходимо задавать не только значение допуска на отклонение от плоскостности граней, но и направленность самого допуска из тела детали или в него.

Глава 6. Методология разработки технических решений по созданию ГАЛ на базе унифицированных агрегатных узлов

Выбор инновационного проекта создания ГАЛ

ГАЛ -дорогостоящее наукоемкое оборудование, поэтому при его проектировании и эксплуатации предлагается рассмотреть инновационные проекты, так как в большинстве случаев предприятие-заказчик не имеет необходимых собственных средств.

Инновационная деятельность в научно-технической и производственной сферах в современных условиях характеризуется новыми формами объединения науки, техники и производства.

Разработанные проекты ГАЛ в дальнейшем будем называть инновационными (ИП), так как определенный на стадии проектирования экономический эффект при эксплуатации ГАЛ может быть не достигнут. В диссертационной работе не рассматривается вариант необработкиу-го блока цилиндров, предусмотренного проектом ГАЛ, если заложенные технические характеристики ГАЛ не были востребованы.

В мировой практике существует несколько способов перехода на вы-пуску-й конструкции блоков цилиндров.

Возможны варианты выпуска изделий необходимой конфигурации и требуемых точностных технологических характеристик на АЛ и ГАЛ.

ГАЛ проектируют с таким расчётом, чтобы они удовлетворяли основным требованиям, предъявляемым к техническим характеристикам основных поверхностей у-х перспективных конструкций блоков цилиндров, в течение всего планируемого эффективного срока службы (рис.11).

Модернизация традиционной АЛ в процессе эксплуатации для обработки у-х типов блоков цилиндров осуществляется как в один, так и в несколько этапов во время ее функционирования по мере необходимости производства новых типов блоков цилиндров (рис.12).

Для реализации первого варианта необходимо спрогнозировать на стадии проектирования требования, предъявляемые к определяющим техническим характеристикам основных поверхностей у-х блоков цилиндров на весь планируемый период срока службы ГАЛ. Реализация второго варианта, очевидно, не требует таких прогнозов.

На этапе проектирования перспективных ГАЛ риск может проявиться в том, что реальный уровень требований к техническим характеристикам основных поверхностей блоков цилиндров, которые в работе прогнозировались до 2010 г. (и заложены в возможности создаваемого оборудования), будет предъявлен раньше, чем планировалось. Это означает сокра-

Затраты ■'

/

«

Рис. 11. Представление затрат на проектирование и эксплуатацию ГАЛ для обработки блоков цилиндров у-й конструкции. К ¡] - капитальные затраты при разработке и изготовлении ГАЛ; Зу - текущие затраты при эксплуатации ГАЛ (без учета затрат на переналадку); //' - время эффективной эксплуатации ГАЛ; /у - время проектирования и изготовления ГАЛ

Рис. 12. ПредставлениезатратприэксплуатапииАЛприпереходенаобработ кублоков цилиндрову-ойконсгрукции. Кц - капитальные затраты на изготовление АЛ для дегалитипа /; , К,р_ - капитальные затраты на модернизацию АЛ дтя перехода на изготовление соответственно деталей Ди/1;3ц,3ф,3ф - текущие затрат на эксплуатацию АЛ при обработке деталейтипов I, 1, /ц(, 1ир, (иу| - время инвестирования капитальных затрат на АЛ дтя изготовления деталей 1,у1,у2;

- время эксплуатации АЛ по обработке деталей соответственно

щение эффективного срока эксплуатации ГАЛ. Казалось бы, почему этого нельзя учесть уже на этапе разработки ГАЛ? Можно, но путём завышения требований с учётом случайной ошибки их прогнозирования. Однако, как отмечалось выше, это потребует больших капиталовложений.

/

—-—У-^М*—Ьг.

годы

При реализации первого варианта разработки ГАЛ для ИП характерно следующее. Основные, наиболее весомые вложения осуществляются однократно (см. рис.11, Ку). Это расходы на опытно-конструкторские работы (ОКР) по созданию оборудования и на его выпуск. Последующие эксплуатационные расходы менее значительны (см. рис. 11, Зф.

Второй вариант ИП предполагает неоднократные значительные вложения капитала на модернизацию АЛ при переходе к производству каждого последующего типа блоков цилиндров (см. рис. 12, Кд\, К(д) плюс эксплуатационные затраты на каждом этапе и т.д.

В проектный период необходимо оценить эффективность инвестиций, поэтому все затраты на проекты ГАЛ и АЛ при приводятся к единому году (приведенные затраты).

Для сравниваемых вариантов ИП создания ГАЛ, в которых результаты не отличаются друг от друга (т. е. обеспечивается выпуск одинакового качества и объема продукции в одинаковые сроки) с учетом принятого значения R\, в качестве критерия выбора ИП можно использовать минимум суммарных затрат:

(17)

где t - номер интервала планирования (год); /= ^ - последний год расчетного периода, равный V, 3, - текущие затраты на Г-м интервале планирования;^ - капиталовложения на Ш интервале планирования; Е- норма дисконта - приемлемая для инвестора норма дохода на капитал; - чистая ликвидационная (остаточная) стоимость активов ИП, т.е. стоимость ликвидной части ГАЛ.

При расчете суммарных затрат используется дисконтированное значение чистой ликвидационной стоимости.

Рассмотрим два варианта задач выбора ИП в случае нескольких, имеющих одинаковые стоимостные результаты.

Вариант 1. Выбор ИП из ряда проектов, при которых инновации осуществляются однократно, т.е. делаются один раз перед началом проектирования (например ГАЛ, обеспечивающие обработкуj-й перспективной конструкции блока), текущие затраты не меняются по годам (темпы инфляции принимаются равными нулю), расчетные периоды в сравниваемых проектах одинаковы.

Графическое представление потоков затрат при эксплуатации ГАЛ с обоснованными расширенными техническими характеристиками приведено на рис.11.

Затраты за весь срок службы ГАЛ составляют:

Ktj - капитальные затраты при разработке и изготовлении ГАЛ; Зу - текущие затраты при эксплуатации ГАЛ (без учета затрат на переналадку); tj -время проектирования и изготовления ГАЛ; кр - коэффициент погашения затрат (sinking fund factor), рассчитанный с учетом срока службы оборудования t. Его можно рассматривать как коэффициент амортизационных отчислений на реновацию.

Вариант 2. АЛ, разработанная для обработки конкретных i-х конструкций блоков цилиндров, которая должна быть модернизирована при переходе на обработку перспективной j-й конструкции блоков цилиндров.

Выбираем модель ИП, при котором капиталовложения осуществляются многократно, а текущие затраты изменяются по годам жизненного цикла t (см. рис.12).

При этом совокупные затраты на проектирование и эксплуатацию АЛ за расчетный период можно определить

(19)

Кц - капитальные затраты на изготовление АЛ для детали типа/; Ktß, Ktß капитальные затраты на модернизацию АЛ при переходе на изготовление соответственно деталей у1и /¡¿З^З^Зде ~ текущие затраты при эксплуатации АЛ при обработке деталей типов /, yl, fl, tui, tuß, tuß - время инвестирования капитальных затрат для деталей i, jl, fl\ /э,-, t3ji,t3fl - время эксплуатации АЛ соответственно при обработке деталей i, ß, ß.

Для сравнения с вариантом ГАЛ эту задачу можно свести к следующему: капиталовложения (инновации) приводят к расчетному году fp, который соответствует началу проектирования линии и определяют суммарные капиталовложения и предполагаемые эксплуатационные расходы.

где /и)- - время окончания инновационных затрат при проектировании АЛ для изготовления ;-й детали; - время окончания инновационных затрат при переходе на деталь у1; - время окончания введения инновационных затрат при переходе на деталь у2.

При выборе варианта ИП при разработке АЛ или ГАЛ в качестве критерия, очевидно, следует руководствоваться схемой «что дешевле».

Выбор соответствующего варианта ИП по критерию минимума затрат можно оценить следующей формулой:

ЗАЛ ^гал> (21)

гдеЗдд - совокупные затраты на создание и эксплуатацию АЛ, Зрдл -совокупные затраты на создание и и I ^^мдцитГЛП

библиотека

т .жт

Общиеположенияметодологииразработкитехническихрешенийпо созданию ГАЛна базеунифицированныхагрегатныхузлов

Все обобщенные технические характеристики ГАЛ классифицированы по группам и сведены в табл.4. Такие характеристики как габариты обрабатываемого ;-го иу-го изделия; производительность; точность обработки изделия; надёжность и долговечность основного и вспомогательного оборудования и приспособленность ГАЛ для работы в безлюдном режиме формируют производственный потенциал ГАЛ. В таблице также приведены требования к проектированию ГАЛ.

Особенностью проектирования ГАЛ по сравнению с АЛ является необходимость существования более глубокого развитого предпроектного периода, заключающегося в следующем: 1) заказчик проводит по разработанной в работе методике анализ конструкций и технологических требований к блокам цилиндров, выпускаемых заводом за последние 10-15 лет; 2) анализирует тенденции изменения требований к точности изготовления блоков цилиндров в российской и мировой практике; 3) экспертно оценивает конкурентность двигателей внутреннего сгорания с использованием блоков цилиндров на пять-десять лет вперед. Для решения алгоритма этой задачи предложена системная методика построения прогнозно-рисковых моделей изменения технических требований к обрабатываемым деталям.

Заявка на ГАЛ является основным исходным документом для ее проектирования. Заявку разрабатывает заказчик с учетом специфики групповой обработки семейства блоков цилиндров, для которых предназначена ГАЛ, а также с учетом конкретных эксплуатационных условий производства. Специфика составления заявки состоит в том, что заказчик должен не только представить чертеж обрабатываемой детали, но и предполагаемые изменения этой детали во времени эксплуатации линии, т.е. прогнозируемое семейство деталей (;-е и у-е конструкции).

На рис. 13 в качестве примера представлена планировка ГАЛ для обработки 4-цилиндрового блока цилиндров. На фрезерном станке С1 обрабатывается верхняя привалочная плоскость блока цилиндров. На расточных станках С2, СЗ производится расточка отверстий под поршни (точность положения оси инструмента на таких станках рассматривалась в пятой главе). Такие станки комплектуются столами с ЧПУ однокоординатно-силовыми с шарико-винтовой парой (узел 5) и бабкой револьверной с ЧПУ и параллельным расположением шпинделей (узел 2). Далее зарезервировано свободное место под новый технологический модуль или АС, который может быть поставлен в процессе эксплуатации ГАЛ при переходе на обработку нового (у-го блока цилиндров). Позиция С5 состоит из станка с ЧПУ со сменой многошпиндельных коробок, что позволяет быстро переходить на у-ю конструкцию блока цилиндров из семейства прогнозируемых для обработок деталей практически без остановки линии.

Таблица 4

Обобщенные технические характеристики и требования к проектированию ГАЛ

ПООЮВОД! гтвениый потении« ¡л ГАЛ Требования к проектированию ГАЛ

Габариты обрабатываемого изделия, мм Производительность, шт/год Точность обработки изделия Надежность и долговечность основного и вспомогательного оборудования Уровень приспособленности ГАЛ доя работы в безлюдном оежиме

1. Наибольшие размеры заготовок 1-й детали и зависящих размеров базовых поверхностей для их закоепления 1. Мощность главного привода I. Точность и стабильность позиционирования и траекторий перемещения рабочих органов 1. Надежность и долговечность механических узлов, определяющих рациональность конструкции станков, соответствие выбранных материалов и упрочняющей обработай характеру иагружения деталей и стыков 1. Наличие устройств а станке я функциональных возможностей системы управления 1. Единство базовых и зажимных элементов для установки заготовок, спутников или приспособле-ний-спггников

2. Наибольшие размеры обрабатываемых поверхностей/-х деталей, зависящие от величин перемещения рабочих сгоганов станка 2. Диапозон частот вращения шпинделя 2. Статистические, динамические и температурные деформации несущей системы и других важнейших элементов (шпиндельный узел, силовой стол и т.п.). 2. Надежность и долговечность систем управления и транспорта, гидро- и пневмо-оборудования 2. Емкость инструментальных магазинов И накопителей заготовок 2. Единство базовых и зажимных элементов отдельных инструментов и многош-ппндельных головок для ¿-Я и У-й деталей

3. Наибольшая масса заготовок м1 детали 3. Скорости быстрых перемещений 3. Гарантированная и оптимальная по качеству и периодичности смазка в совокупности с надежной зашитой их от загоязнения 3. Функционирование систем отвода стружки, шлама, СОЖ 3. Унификация каналов и элементов связи в управляющих устройствах станков

4. Наибольшие усилия подачи по управляемым осям косшдинат 4. Применение экологически безопасной СОЖ

5. Автоматизация вспомогательных перемещений узлов (смена инструмента, заготовок и т.п.) и быстродействие соответствующих узлов и механизмов 5. Рациональный режим эхеплуаэ-тации

6. Жесткость системы станок -инструмснт--деталъ и ее динамическое качество

РИС. 13. Пример планировки гибкой автоматической линии для обработки блока цилиндра. С1 -специализированный фрезерный станок; С2.СЗ - агрегатно-расточные; С8 - агрегатные станки, выполняющие операции зенкерования и развертывания; СР - резервная позиция ГАЛ; К1.К2 - контрольно измерительные машины.

Во время эксплуатации ГАЛ появляется уп-я конструкция блока цилиндров. Подается заявка на ^-ю деталь. В это время происходит процесс проектирования ГАЛ. Разрабатывается рабочая документация ГАЛ для обработки уп-й конструкции блоков цилиндров, например, разработка конструкции шпиндельных коробок. Далее с минимальными потерями во времени ГАЛ переходит на обработку уп-й конструкции блока цилиндров. Проектирование ГАЛ во время эксплуатации дает возможность перехода на изготовление уп-го блока цилиндров с минимальными потерями.

Для обеспечения гибкости оборудования предлагается специальная гамма нормализованных унифицированных узлов, в том числе с управлением от СПЧУ, предполагается включение следующего оборудования (рис. 14): столы однокоординатно-силовые семи габаритов с шарико-винто-вой парой и высокомоментным электродвигателем; столы однокоординат-но-силовые с гидроприводом двух габаритов; столы крестовые трех габаритов; столы продольно-поворотные с гидроприводом двух габаритов; комплект унифицированных узлов с программируемым перемещением от СПЧУ по трем координатным осям и инструментальным магазином; бабки револьверные (с веерным расположением шпинделей, с поворотной шпиндельной коробкой и с параллельным расположением шпинделей); бабка расточная с плансуппортом с ЧПУ одного габарита; бабки фрезерные, работающие с инструментом из СТМ двух габаритов.

Наличие таких узлов позволит на одной ГАЛ обрабатывать несколько модификаций однотипных деталей с минимальным количеством встраиваемых узлов и в отдельных случаях обеспечит возможность перестройки линии при смене объектов производства. На примере (рис. 13) такая линия обладает всеми пятью видами гибкости, конструкционной гибкостью, т.к. ГАЛ состоит из унифицированных агрегатных узлов.

ГАЛ, представленная на рис.13, обладает технологической гибкостью, т.к. на станках С2, СЗ и С5 возможно выполнение ряда переходов и операций, которые были предусмотрены на стадии проектирования. Структурная гибкость представленного оборудования выявляется в том, что существует резервная позиция ГАЛ - СР.

Представленная линия обладает гибкостью по объему выпуска продукции, т.е. возможностью обработки детали с различной програмой выпуска. Операционная гибкость проявляется в том, что на станке С5 возможна наладка на индивидуальное управление режимами его функционирования и длительностью операционных циклов.

Бабка револьверная с ЧГТУ и веерным расположением шпинделей Одношпивдепьная или много шпиндель -ная (в случае применения коробок) обра-ботха отверстий: - в одной детали за несколько проходов, Привод - регулируемый высоко-мометиый,ось поворота инструмента наклонена к горизонтальной плоскости, количество уста-

Бабка револьверная с ЧПУ и параллельным расположением шпинделей С л ±1- Обработка одиночных или двух близко расположенных отверстий (двумя головками) за два-три прохода Оси шпинделей параллельны горизонтальной оси, имеется возможность выдвижения одного или нескольких шпинделей

Бабка расточная с ЧПУ и плансуппортом 0--С с= ----Е Обработка фасонных и ступенчатых отверстий при установке на коордкнат-но-силовом столе Плансуппорт расположен непосредственно на шпинделе расточной бабки

Бабка револьверная с ЧПУ и поворотной шпиндельной головкой ^ Многопппщдельная обработка ограниченного количества огвекрсгий за несколько переходов Ось шпиндельной головки параллельна оси вращения инструментов, количество позицирований головки 3/4/5/6

Столы с ЧПУ однокоординат-но-силовые с шарико-винтовой парой 4 V Изменение последовательности быстрых ходов и рабочих подач, их длин и скоростей. Последовательное осуществление нескольких технологических операций обработки Регулируемый электро- или гидропривод

Столы с ЧПУ продольно-поворотные с элеюро- и гидроприводом Подача заготовки дня обработки за несколько переходов. Подача заготовок при обработке нескольких типоразмеров деталей Регулируемый электро- или гидроприводом по двум осям

Устройств с ЧПУ для смены многошппндельных коробок Г"1 г 4 111 =ф При обрабокте нескольких типоразмеров деталей набором инструментов. При последовательном осуществлении нескольких технологических операций обработки одной или нескольких деталей Унифицированный склад шпиндельных коробок, в качестве силового узла применяют координат-ко-силовые столды с ЧПУ с регулируемым электро- или гидроприводом Д<? ДвУМ «Ш.„

Рис. 14. Специальная гамма нормализованных унифицированных агрегатных узлов ГАЛ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Разработана научно обоснованная методология создания ГАЛ, что позволяет на основе решения многокритериальных оптимизационных задач выбрать с выгодой для заказчика необходимые технические характеристики оборудования.

2. Разработаны научные принципы методологии создания ГАЛ, позволяющие оборудованию обрабатывать изделия, входящие в определенное семейство.

3. Доказано через аналитические исследования, что гибкость АЛ оказывает существенное влияние на эффективность использования оборудования на всём протяжении его жизненного цикла и увеличивает его коэффициент использования.

4. Установлено, что на международном рынке доминируют потребности в гибких автоматических линиях. Для условий крупносерийного и массового производства не существует однозначного ответа о предпочтительности гибкой автоматической линии по отношению к автоматической линии, не имеющей указанного свойства.

5. Разработаны принципы построения инновационных проектов ГАЛ, позволяющие рационально организовать производство с наименьшими потерями при переходе на выпуск перспективной конструкции обрабатываемых деталей.

6. Разработаны научные основы создания ГАЛ, заключающиеся в обосновании прогнозируемых технических требований оборудования на основе анализа динамики изменения характеристик обрабатываемых деталей, назначении комплексной технической характеристики «производственный потенциал», выборе инновационного проекта ГАЛ, удовлетворяющего требованиям заказчика.

7. Разработаны научные принципы и методика вероятностного расчета производительности ГАЛ с учетом надежности, обеспечивающие выполнение производственных заданий с требуемой вероятностью успеха.

8. Разработана и предложена методика расчета комплексной технической характеристики «производственный потенциал» ГАЛ по параметрам -производительность, массогабаритные и технологические характеристики, что позволяет конструкторским коллективам оценить на стадии проектирования возможности ГАЛ в эксплуатации при переходе на выпуск новой конструкции изделия.

9. При создании ГАЛ одной из лимитирующих характеристик является прямолинейность перемещения ее силовых узлов при изменении требований к точности обработки семейства деталей. В процессе проектирования ГАЛ геометрическая точность направляющих силовых узлов подачи должна быть повышена, поскольку заранее однозначно неизвестны изменения требований к конструкции изготавливаемой детали данного семейства.

10. Предлагаемая отличительная особенность ГАЛ от традиционных АЛ - присутствие:

а) развитого предпроектного периода, включающего в себя: описание качественной зависимости между производительностью, гибкостью и стоимостью; описания научных принципов построения прогнозно -рисковых моделей анализа технических характерстик ГАЛ; научных основ назначения комплексной технической характеристики «производственный потенциал» ГАЛ; разработки научных основ выбора инновационного проекта создания ГАЛ.

б) этапа проектирования во время эксплуатации. Этот этап выполняется при освоении новой конструкции обрабатываемой детали. ГАЛ с использованием заранее заданной технической характеристикой «производственный потециал» способна с минимальными потерями времени и средств перейти на выпуск данной детали из заданного семейства.

11. Разработана и предложена специальная гамма нормализованных агрегатных узлов, дополняющая действующую единую гамму унифицированных узлов агрегатных станков и АЛ, агрегаты которой обладают свойствами гибкости и повышенной точности, позволяющая использовать их при создании ГАЛ. Эта гамма нормализованных агрегатных узлов используется ОАО «Мос СКБ АЛ и АС» и ОАО «Станкоагрегат» для создания переналаживаемого оборудования крупносерийного и массового производств для обработки блоков цилиндров.

12. Разработана математическая модель

точности обработки семейства блоков цилиндров на расточной позиции ГАЛ и проведены теоретические и экспериментальные исследования взаимосвязи точностных параметров направляющих силового узла подачи с точностью обработки основных поверхностей семейства блоков цилиндров. Экспериментально подтверждено взаимное влияние отклонения формы направляющих силовых узлов подачи и точности растачиваемых отверстий и установлено, что в балансе точности расточной позиции ГАЛ силовой узел подачи занимает 30-50%.

13. Результаты работы использованы: в МГТУ «Станкин» при разработке пособия «Расчет точности технологического оборудования на ЭВМ»; в ОАО «ЭНИМС» при разработке методических указаний «Построение гибких автоматических линий из комплектов унифицированных узлов, в том числе управляемых от систем ЧПУ, для обработки корпусных деталей», а также при разработке технических условий на унифицированные агрегатные силовые узлы подачи ГАЛ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ФеофановА.Н. Гибкие автоматические линии в машиностроении // М.: «Янус-К»,

2002,-192 с.

2. Феофанов А.Н. Металлорежущие станки и деревообрабатывающее оборудование

// Машиностроение. Энциклопедия. Т.1У. - 7. М.: Машиностроение, 1999.863 с.

3. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические

комплексы. В 14 кн. // Б.И.Черпаков, В.В.Земляной, А.Н.Феофанов и др. Гибкие автоматические линии массового и крупносерийного производства. Под ред. Е.И.Черткова. Кн. 10. М.: Высшая школа. 1989.112 с.

4. Косов М.Г., Феофанов А.Н. Расчет точности технологического оборудования на

ЭВМ: Учебное пособие. // М.: Мосстанкин, 1989. - 65 с.

5. Феофанов А.Н. Концепция формирования технической характеристики унифици-

рованных узлов переналаживаемого и гибкого оборудования // СТИН, 1999, №9, с.13-17.

6. Феофанов А.Н. Гибкость - необходимое свойство автоматического оборудования

для обработки корпусных деталей // СТИН, 2001, №8, с.7-10.

7. Феофанов А.Н. Проектирование корпусных деталей с учетом специфики группо-

вой технологии их обработки на гибких автоматических линиях // Технология машиностроения, 2001, №2, с.22-24.

8. Феофанов А.Н. Алгоритм анализа целесообразности перехода автоматической ли-

нии в гибкую автоматическую линию // Технология машиностроения, 2002, №1, с.40-42.

9. Феофанов А.Н. Информационная модель корпусной детали // Технология маши-

ностроения, 2002, №2, с.47-49.

10. Феофанов А.Н. Научное обоснование выбора оптимальных характеристик ГАЛ //Технология машиностроения, 2002, №5, с.43-51.

11. Феофанов А.Н. Современные гибкие автоматические линии (ГАЛ) для обработки корпусных деталей //Технология машиностроения, 2003, №2.

12. Феофанов А.Н. Тенденции развития гибких автоматических линий (ГАЛ) для обработки корпусных деталей // СТИН, 2003, №6.

13. Феофанов А.Н, Черпаков Б.И., Калинин В.В. Особенности проектирования гибких автоматических линий на базе новых перспективных узлов // Станки и инструмент, 1988, №2.

14. Феофанов А.Н, Музафаров Т.И., Рывкин В.А. Исследование координатно-сило-вых столов автоматических линий и агрегатных станков // Станки и инструмент. 1989, №6.

15. Феофанов А.Н., Султан-заде Н.М. Влияние фактора производительности и надежности автоматического оборудования массового и крупносерийного производства на технические характеристики силовых узлов подачи // Станки и инструмент, 1989, №2.

16. ФеофановА.Н, Черпаков Б.И.,Портман В. Т., Генин ^Д. В. Исследование силовых узлов подачи новой гаммы переналаживаемых автоматических линий и агрегатных станков // Станки и инструмент, 1990, №6, с.3-4.

17. Феофанов А.Н., Черпаков Б. И. Автоматические линии, агрегатные и специальные станки на выставке ЕМО Париж 99//СТИН, 2000, №6, с.34-40, №7, с.31-36, №8, с.36-39.

18. Феофанов А.Н, Еленева Ю.А. Анализ инвестиционных проектов при выборе оборудования гибкой автоматической линии // Технология машиностроения, 2003, №1,с.49-53.

19. Феофанов А.Н., Хвастунов P.M. Обоснование выбора обеспечения производства корпусных деталей типа блока цилиндров с использованием методов квалимет-рии // Технология машиностроения, 2004, №2, с.55-57.

20. Феофанов А.Н. Особенности применения силовых узлов подачи в переналаживаемых автоматических линиях массового и крупносерийного производства // Механизация и автоматизация производства. 1986, № 12.

21. Феофанов А.Н. Применение силовых узлов подачи в переналаживаемых автоматических линиях массового и крупносерийного производства // Механизация и автоматизация производства, 1986, №12, с.23-24.

22. Феофанов А.Н. Новые конструкции гибких автоматических линий на базе станков с параллельной кинематикой // Приводная техника, 1999, №11/12, с.19-21.

23. Феофанов А.Н. Перспективы развития в России унифицированных узлов автоматических линий и агрегатных станков крупносерийного и массового производства на пороге XXI века // Приводная техника, 1999, №5/6, с.25-30.

24. Феофанов А.Н. Узлы для переналаживаемых автоматических линий массового и крупносерийного производства // Перспективы создания автоматизированных гибких производственных систем. - Молодежная научно-техническая конференция. М., НИИМАШ, 1984.

25. Феофанов А.Н. Перспективные электромеханические силовые узлы подачи гибких автоматических линий // Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Серия Автоматические линии и металлорежущие станки. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып.2. - М.: ВНИИТЕМР, 1987.

26. Феофанов А.Н. Влияние фактора производительности автоматического оборудования на технические характеристики силового узла подачи // Научно-исследовательские работы в области станкостроения: Сб. науч. трудов ЭНИМС. Под ред. В.И. Черткова. - М.: 2000. -144 с.

27. Феофанов А.Н. Определение пространственного положения оси поворота деталей при использовании робота в угловых позициях автоматических линий // Проектирование технологических машин. Сборник научных трудов. Выпуск 17. Под ред. д.т.н., проф. А.В.Пуша. - М.: Издательство «Станкин», 2000. - 81 с.

28. Феофанов А.Н. Гибкость - новое свойство автоматического оборудования крупносерийного и массового производства для обработки корпусных деталей // «Конструкторско-технологическая информатика - КТИ 2000». Труды IV Международного конгресса / Под ред. Ю.М.Соломенцева. - М.: Мосстанкин, 2000.

29. Феофанов А.Н. Методика анализа гибкой автоматической линии при переходе на обработку деталей, не предусмотренных на стадии ее проектирования // Станкостроение: базовые и информационные технологии: Сб. науч. трудов ЭНИМС. Под ред. Б.И. Черпакова. - М., 2001. -183 с.

30. Феофанов А.Н. Перспективы применения гибких автоматических линий в крупносерийном производстве для обработки корпусных деталей. - Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий (к 90-летию со дня рождения академика АН СССР Л.Н.Кошкина): Сборник научных трудов / Под ред. В.В.Прейса. Тульский гос. ун-т. - Тула: «Гриф и К0», 2002.

184 с.

31. ЧерпаковБ.И., Земляной В.В., ФеофановА.Н. идр. Гибкие производственные системы массового и крупносерийного производства. - М.: НИИМАШ, 1984., с.34-46.

32. ЧерпаковБ.И., Земляной В.В., ФеофановА.Н. идр. Особенности способыдости-жения гибкости в условиях массового и крупносерийного производства // В кн.: Проблемы создания гибких автоматизированных производств для различных отраслей машиностроения. - М.: МДНТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1985, с.71-79 (Тр. Семинара).

33. ФеофановА.Н., Брон Л.С., Черпаков Б.И. идр. Построение гибких автоматических линий из комплектов унифицированных узлов, в том числе управляемых от систем ЧПУ, для обработки корпусных деталей. Методические рекомендации. -М.: ВНИИТЕМР, 1986,27 с.

34. ФеофановА.Н., ЧерпаковБ.И.,ПортманВ. Т.,МузафаровТ.И.,РывкинВ.А. Проведение экспериментально-исследовательских работ на однокоординатном силовом столе с шариковой винтовой парой и высокомоментным электродвигателем с программмируемыми перемещениями // Отчет по теме 97-86/ЭНИМС, №2

ГР 01.87.00.91162.

35. ФеофановА.Н, Султан-заде И.М., Схиртладзе А.А. Метод проектирования силовых узлов подачи гибких автоматических линий // М.: МГЦНТИ, 1988. №331.

36. ФеофановА.Н, РозманЯ.Б., Схиртладзе А.Г. Автономный позиционный электропривод с микро ЧПУ для металлорежущих станков. Научно-технический реферативный сборник «Местный опыт в промышленности». МГЦНТИ, 1989, №9.

37. ФеофановА.Н,, РозманЯ.Б., СхиртладзеА.Г. Системауправления автономного позиционного электропривода // М.: ГорЦНТИ, инф. листок. № 10-89.

38. Феофанов А.Н., Схиртладзе А.Г. Стенд для испытаний унифицированных узлов агрегатных станков и автоматических линий // М.: МГЦНТИ, 1989, №85.

39. ФеофановА.Н., СхиртладзеА.Г., УваровА.А. Изготовление винтов шариковых винтовых передач // Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендуемые для внедрения. М.: ВНИИТЭМР. 1991, №3.

40. ФеофановА.Н. Инфологическая модель процесса проектирования оборудования из унифицированных узлов // Сб. тезисов докл. 9-ой Международн. конф. «КОМПКОНТРОЛЬ-89», 1989, Братислава, ЧССР.

41. Феофанов А.Н. Объектная модель корпусной детали // «Конструкторско-техно-логическая информатика - КТИ-96». Материалы Всесоюзной конф. / Под. ред. Ю.М.Соломенцева. - М.: Мосстанкин. 1996.

42. ФеофановА.Н., КалининВ.В. Информационно-объектная модель проектирования агрегатных станков // «Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин и технологий - КТИ-89». Материлы Всесоюзной конф. Под ред. Ю.М.Соломенцева. М.: Мосстанкин. 1989.

43. А. С. №1701435 В23В 31/40 (СССР) Направляюще-зажимное устройство / ФеофановА.Н, СхиртладзеА.Г., УваровА.А. Бюллетень изобр. 1991, №48.

44. А.С. №1812104 (СССР) Шарнир манипулятора/ Феофанов А.Н., 1992.

45. А.С. №1830303 (СССР) Динамометрическая оправка / Феофанов А.Н., 1992.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Феофанов Александр Николаевич

Методология создания гибких автоматических линий крупносерийного и массового производства из унифицированных агрегатных узлов

(на примере обработки корпусных деталей типа блока цилиндров)

Лицензия на издательскую деятельность ЛР №01741 от 11.05.2000 Подписано в печать 3.11.2004. Формат 60x90 /16 Уч.изд. л. 2,5. Тираж 100 экз. Заказ № 208

Отпечатано в Издательском Центре МГТУ «СТАНКИН» 103055, Москва, Вадковский пер., д.3а

»22 4 19

РНБ Русский фонд

2005-4 21128

Введение.

Глава 1. Причины появления гибкого автоматического оборудования крупносерийного и массового производства на примере обработки блоков цилиндров и состояние научно-исследовательских работ

1.1. Причины появления требований гибкости к автоматическим линиям (АЛ) крупносерийного и массового производства на примере обработки блоков цилиндров.

1.2. Основные термины и определения.

1.3. Обзор публикаций, посвященных исследованию АЛ для групповой обработки деталей крупносерийного и массового производства

1.4. Состояние развития автоматических линий в РФ и мире.

1.5. Унифицированные узлы агрегатных станков, встраиваемые в автоматические линии для обработки корпусных деталей на примере блоков цилиндров.

Выводы по главе

Цель и основные задачи диссертационной работы.

Глава 2. Методологические основы проектирования гибких автоматических линий (ГАЛ) механической обработки.

2.1. Классификация свойств гибкости ГАЛ.

2.2. Теоретические основы методологии построения ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов на примере обработки блоков цилиндров.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Научное обоснование выбора характеристик ГАЛ.

3.1. Анализ требований, предъявляемых к точности изготовления и шероховатости основных поверхностей блоков цилиндров.

3.2. Анализ моделей статистических данных изменения технических характеристик основных поверхностей блоков цилиндров.

3.3. Понятие риска на этапе проектирования ГАЛ.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Научные основы обоснования комплексной технической характеристики ГАЛ «производственный потенциал».

4.1. Общие понятия.

4.2. Производственный потенциал ГАЛ по производительности.

4.3. Производственный потенциал ГАЛ по массогабаритным и технологическим характеристикам.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Анализ технических характеристик силовых узлов подачи, определяющих точность обработки деталей на расточной позиции ГАЛ.

5.1. Обоснование технических требований, предъявляемых к унифицированным узлам подачи, при использовании их в ГАЛ.

5.2. Определение влияния геометрических характеристик направляющих силовых узлов подачи на формообразование растачиваемых отверстий.

5.3. Влияние отклонения формы направляющих силовых узлов подачи

ГАЛ на точность положения растачиваемых отверстий.

5.4. Экспериментальное исследование точности положения подвижной платформы силового узла подачи.

5.4.1. Исследование параллельности рабочей поверхности подвижной платформы силового стола основанию направляющей плиты

5.4.2. Исследование параллельности рабочей поверхности платформы стола направлению ее перемещения.

5.4.3. Исследование прямолинейности перемещения платформы стола в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

5.4.4. Исследование постоянства положения рабочей поверхности платформы при ее перемещении.

5.4.5. Комплексное исследование точности перемещения подвижной платформы силового стола.

5.4.6. Исследование геометрической точности направляющих подвижной платформы и плиты направляющей силового стола.

Выводы по главе 5.

Глава 6. Методология разработки технических решений по созданию ГАЛ на базе унифицированных агрегатных узлов.

6.1. Выбор инновационного проекта создания ГАЛ.

6.2. Общие положения методологии разработки технических решений по созданию ГАЛ на базе унифицированных агрегатных узлов

Выводы по главе 6.

Важнейшие перспективы развития комплексной автоматизации в машиностроении связаны, прежде всего, с уменьшением срока действия товарного (потребительского) состояния изготовляемых машин, расширением выпуска различных их модификаций и типоразмеров.

Учитывая потребности промышленности, особенно в таких традиционно массовых производствах машиностроения, как автомобилестроение, тракторостроение и сельскохозяйственное машиностроение, можно предполагать, что несмотря на уменьшение срока действия потребительского состояния этих машин, программа выпуска составляющих их деталей сохраняется на достаточно высоком уровне. Иными словами, стадия производства этих машин и входящих в них деталей будут продолжать характеризоваться крупносерийным и массовым выпуском, а сами обрабатываемые детали могут видоизменяться в пределах своих функциональных значений в течение «жизненного» срока службы обрабатывающего оборудования. Отсюда вытекает, что новые требования, предъявляемые к обрабатывающему автоматическому оборудованию крупносерийного и массового производств не могут быть обеспечены гибкими системами производства, состоящими, главным образом, из многооперационных станков типа «обрабатывающий центр» (ОЦ). Поэтому наобходимы компоновки производственной системы из АЛ с различным гибким оборудованием, характеризуемым высокой степенью концентрации операций.

В соответствии с постановкой темы диссертационной работы проведение теоретических и экспериментальных исследований направлено на разрешение научной проблемы: разработка теоретических основ построения ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов для обработки корпусных деталей на примере блоков цилиндров. Решение научной проблемы осуществляется повышением эффективности машиностроительного производства на основе применения ГАЛ.

Постановка научной проблемы рассматривается как необходимость решения технико-эксплуатационных проблем развития производства: применение ГАЛ для изменяющегося типа производства, объединяющее признаки преимущественно среднесерийного производства, но допускающее функционирование как в условиях крупносерийного, так и серийного производства. При этом разработка и исследования направлены на: 1) повышение гибкости, производительности, эксплуатационной надежности; 2) увеличение номенклатуры обрабатываемых изделий; 3) повышение точности и жесткости; 4) уменьшение стоимости, производственных площадей; 5) улучшение условий труда и решение экологических проблем.

Решение проблемы развития систем машин сводится к поиску путей и преодолению комплекса противоречий по универсальной схеме «гибкость - производительность - надежность - точность - жесткость - стоимость». Но наиболее серьезным является противоречие-увеличение гибкости при одновременном увеличении производительности. Анализ развития систем машин показывает, что пути разрешения данных противоречий прямым образом зависят от проведения научных исследований в данной области.

Актуальность. На достигнутом уровне развития существующие системы машин гибкого производства в условиях эксплуатации не позволяют удовлетворить потребности заказчика и производства. Это прежде всего объясняется тем, что индивидуализация требований заказчика обострила комплекс производственных противоречий. Заказчик ориентирует производителя на выпуск изделий различными партиями. Разнообразие изделий, .изготовляемых с применением ГАЛ, частота смены заказов, конструкции изделий становятся случайными факторами для производителя. В этой связи разработка и проведение теоретических исследований основывается на развитии новых концепций создания более совершенных средств и систем автоматизации. К числу неизученных относится направление: исследования и проектирование ГАЛ.

13. Результаты работы использованы: в МГТУ «Станкин» при разработке пособия «Расчет точности технологического оборудования на ЭВМ»; в ОАО «ЭНИМС» при разработке методических указаний «Построение гибких автоматических линий из комплектов унифицированных узлов, в том числе управляемых от систем ЧПУ, для обработки корпусных деталей», а также при разработке технических условий на унифицированные агрегатные силовые узлы подачи ГАЛ.

1. Аверьянов О. И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1987. 232 с.

2. Автоматизация дискретного производства / Б.Е.Бонев, Г.Й.Боха-нее, И.К.Бояджиев и др.; Под общ. ред. Е.И.Семенова, Л.И.Волнкевича. М.: Машиностроение, 1987; София: Техника, 1987. 376 с.

3. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Б.Е.Челищев, И.В.Боброва, А.Гонсалес-Сабатер; Под ред. Н.Г.Бруевича. М.: Машиностроение, 1987. 264 с.

4. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / В.С.Корсаков, Н.М.Капустин, К.-Х. Темпельгоф, Х.Лих-тенберг; Под общ. ред. Н.М.Капустина. М.: Машиностроение, 1985.304 с.

5. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства / В.М.Зарубин, Н.М.Капустин, В.В.Павлов, Г.П.Старовойтов, В.Д.Цветков; Под ред. Н.М.Капустина. М.: Машиностроение, 1979. 247 с.

6. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / Ю.М.Соломенцев, В.Г.Митрофанов, А.Ф.Прохоров и др.; Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева, В.Г.Митрофанова. М.: Машиностроение, 1986. 256 с.

7. Автоматические линии в машиностроении: Справочник. В 3 т. / Ред. совет: А.И.Дащенко (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1984.

8. Автоматические станочные системы / В.Э.Пуш, Р.Пигерт, B.JJ.Co-сонкищ Под ред. В.Э.Пуша. М.: Машиностроение, 1982. 319 с.

9. Артоболевский И.И., Петрокас Л.В., Ильинский Д. Я. Задачи синтеза систем технологических машин-автоматов // Механика машин. М.: Наука, 1973. Вып.41. С.75-84.

10. Артоболевский И.И., Ильинский Д.Я. Основы синтеза машин автоматического действия. М.: Наука, 1983. 280 с.

11. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. М.: Машиностроение, 2001. 368 с.

12. Базров Б.М. Расчет точности на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984.256 с.

13. Белянин П.Н. Интегральные технологии и центры // Проблемы машиностроения и надежности машин. №4. 1993. С.3-15.

14. Богуславский Б.Л. Автоматы и комплектная автоматизация. М.: Машиностроение, 1964. 536 с.

15. Бойцов В.В. Механизация и автоматизация в мелкосерийном производстве. М.: Машгиз, 1962. 435 с.

16. Бойцов В. В. Механизация и автоматизация в мелкосерийном и серийном производствах. М.: Машиностроение, 1971. 416 с.

17. Бромберг Б.М. Исследование влияния конструктивных элементов отделочно-расточных станков, их погрешностей и схемы обработки на соосность обрабатываемых отверстий. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: ЭНИМС, 1970.

18. Батыров У.Д., Косое М.Г. Иммитационная контактная задача в технологии. М.: Изд-во Янус-К, 2001. 102 с.

19. Вагнер Г. Основы исследования операций.В 3 т. -М.: Мир, 1972.

20. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1986.312 с.

21. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1987. 280 с.

22. Вентцелъ Е. С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. 2-е изд. М.: Высшая школа, 2001. 208 с.

23. Владзиевский А.П. Автоматические линии в машиностроении. Кн. 1. М.: Машгиз, 1958. 430 с.

24. Владзиевский А.П. Автоматические линии в машиностроении. Кн. 2. М.: Машгиз, 1958. 340 с.

25. Власов С.Н.,Черпаков Б.И. Справочник наладчика агрегатных станков и автоматических линий. 2-е изд. испр. М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 1999. 384 с.

26. Волкова Г.Д. Особенности проектно-конструкторской деятельности и их влияние на организацию и представление информации и знаний в автоматизированной среде. М.: НТП «Вираж-Центр», «Информатика-машиностроение». №3. 1999. С.21-25.

27. Волкова Г.Д. Методология автоматизации проектно-конструкторской деятельности в машиностроении: учебное пособие. М.: МГТУ «СТАНКИН», 2000. 98 с.

28. Волоценко П.В. Агрегатно-модульный принцип построения многооперационных сверлильно-фрезерно-расточных станков. НИИМаш, 1982. 52 с.

29. Волчкевич Л.И., Кузнецов М.М., Усов Б. А. Автоматы и автоматические линии // Основы проектирования, ч.1.; Под ред. Г.А.Шаумяна. М.: Высшая школа, 1976.-231 с.

30. Волчкевич Л.И. Надежность автоматических линий. М.: Машиностроение, 1969. 309 с.

31. Вороничев Н.М., Тартаковский Ж.Э., Генин В.Б. Автоматические линии из агрегатных станков. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1979. 488 с.

32. Воронов А.Л. Структура и кодирование компоновок станков с ЧПУ / Станки и инструмент. 1978. № 10. С.3-5.

33. Врагов Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. 208 с.

34. Х.Гебель. Компоновка агрегатных станков и автоматических линий / Под ред. А.П.Владзиевского. Пер. с нем. М.: Машгиз, 1959. 190 с.

35. Гибкие производственные системы Японии / Под ред. Л.Ю.Ли-щинского. Пер. сяпонск. М.: Машиностроение, 1987. 232 с.

36. Гибкое автоматическое производство / В.О.Азбель, В.А.Егоров, А.Ю.Звоницкий и др., Под общ. ред. С.А.Майорова, Г.В. Орловского, С.Н.Ха-киопова. 2-е изд. Д.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985.454 с.

37. Горанский Г.К., Бендерева Э.И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М.: Машиностроение, 1981. 456 с.

38. Гудков В.В. Техническое обеспечение соосности отверстий высокоточных корпусных деталей при растачивании. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: МВТУ им. Баумана, 1977.

39. ДащенкоА.И., Белоусов А.П. Проектирование автоматических линий. М.: Высшая школа, 1983. 328 с.

40. Еленева Ю.А. Инвестиции в машиностроении. Учебное пособие. М.: МГТУ «Станкин», 2002. 115 с.

41. Ильинский Д.Я., Ипполитов A.B. Основы расчета и проектирования технологических машин и линий легкой промышленности. М.: Лег-промбытиздат, 1989. 448 с.

42. Калинин В.В., Ветко А.Н., Прохоров А.Ф. Автоматизированное проектирование маршрутной технологии механической обработки деталей. «Вестник машиностроения». №10. 1984. С. 57-59.

43. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1976.288 с.

44. Козырев Ю.Г., Солин Ю.В. Проблемы создания гибких автоматизированных производств в машиностроении. М.: НИИМаш, 1984.48 с.

45. Комплексная автоматизация производства / Л.И.Волкевич, М.П.Ковалев, М.М.Кузнецов. М.: Машиностроение, 1983.269 с.

46. Компьютерно-интегрированные производства CALS-технологий в машиностроении: Учебное пособие / Т.А.Алъперович, В.В.Барабанов, А.И.Давыдов и др.; Под ред. д. т. н., проф. Черпакова Б.И. М.: ГУЛ «ВИМИ», 1999. 512 с.

47. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов. М.: Высшая школа, 1978. 296 с.

48. Косилова А.Г. Точность обработки деталей на автоматических линиях. М.: Машиностроение, 1976. 224 с.

49. Косое М.Г., КутинА.А., Саакян Р.В., Червяков Л. М. Моделирование точности при проектировании технологических машин. М.: Изд-во СТАНКИН, 1998. 104 с.

50. Косое М.Г., Феофанов А.Н. Расчет точности технологического оборудования на ЭВМ: Учебное пособие. М.: Мосстанкин, 1989.65 с.

51. Кошкин Л.Н. Роторные и роторно-конвейерные линии. М.: Машиностроение, 1982. 236 с.

52. Кузнецов М.М., Волчкевич Л.И., Замчалов Ю.П. Автоматизация производственных процессов / Под ред. Г.А.Шаумяна. М.: Высшая школа. 1978. 432 с.

53. Кутин A.A. Создание конкурентоспособных станков. М.: Стан-кин, 1996.202 с.

54. Кучер И. М. Металлорежущие станки. М.: Машиностроение. 1964.675 с.

55. Левин А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектирование станков. М.: Машиностроение, 1978. 184 с.

56. ЛищинскийЛ.Ю. Структурный и параметрический синтез гибких производственных систем. М.: Машиностроение, 1990. 312 с.

57. Логашев В. Г. Технологические основы гибких автоматических производств. JL: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. 176 с.

58. Маталин A.A. Технология механической обработки. Л.: Машиностроение, 1977. 462 с.

59. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Учебное пособие / О.В.Таратынов, Г.Г.Земсков, И.М.Баранчукова и др.; Под ред. Г.Г.Земскова, О.В.Таратынова. М.: Высшая школа, 1988. 464 с.

60. Марков H.H., Осипов В.В., Шабалина М.Б. Нормирование точности в машиностроении: Учебник / Под ред. Ю.М. Соломенцева. 2-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 2001. 335 с.

61. Машинное проектирование узлов агрегатных станков / С.С.Гиндин, В.В.Марков, Г.И.Плашей и др. М.: НИИМаш, 1974.95с.

62. Машиностроение. Энциклопедия. T.IV-VII. Металлорежущие станки и деревообрабатывающее оборудование. / Б.И.Черпаков, О.И.Аверьяное, Г.А.Адоян и др.; Под ред. Б.И.Черпакова. М.: Машиностроение, 1999. 863 с.

63. Митрофанов С.П., Гулънов Ю.А., Куликов Д.Д. Автоматизация технологической подготовки производства. М.: Машиностроение, 1974. 360 с.

64. Наладка агрегатных станков / С.И.Федоров, В.Б.Генин, Ж.Э. Тар-таковский и др. М.: Машиностроение. 1982. 232 с.

65. Наянзин Н.Г. Гибкие технологические среды. // Автоматизация и современные технологии. №12. 1994. С. 18-22.

66. НысД.А., Шумяцкий Б.Л., Еленева Ю.А. Развитие автоматизированного проектирования гибких производственных систем для механической обработки. М.: НИИМаш, 1984. 64 с.

67. Организационно-технологическое проектирование ГПС / В. О. Аз-бель, А.Ю.Звоницкий и др.; Под общ. ред. С.П.Митрофанова. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-е, 1986. 294 с.

68. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учебник / Е.Р.Ковальчук, М.Г.Косов, В.Г.Митрофанов и др.; Под ред. Ю.М.Соломенцева. 2-е изд., испр. М.: Высшая школа, 1999. 312 с.

69. Основы автоматизации производства ¡Е.Р.Ковальчук, М.Г.Косов, В.Г.Митрофанов, Ю.М.Соломенцев, Н.М.Султан-Заде, А.Г.Схиртладзе\ Под общ ред. М.Ю.Соломенцева. М.: Машиностроение, 1995. 312 с.

70. Отрохов В. П. Разработка переналаживаемых автоматических линий для производства коробок передач // Вестник машиностроения 1998. №4. С.24-27.

71. Перспективы развития гибких производственных модулей и промышленных роботов для механообработки / Под ред. В.А.Кудинова, Л.Ю.Лищинского. М.: ОНТИЭНИМС, 1986. 101 с.

72. Петрокас Л.В. Вопросы теории циклограммироваиия производственных машин и автоматических линий // Теория машин автоматов и пневмопривода. М.: Машиностроение, 1970. С. 22-36.

73. Портман В. Т. Синтез компоновок станков на основе анализа процесс формообразования // Станки и инструмент, 1982. N7. С. 8-11.

74. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства / С.П.Митрофанов, Ю.А.Гульнов, Д.Д.Куликов и др.; Под ред. С.П.Митрофанова. М.: Машиностроение, 1981. 287 с.

75. Проблемы создания гибких автоматизированных производств / Сб. науч. тр.; Отв. редакторы: И.М.Макаров, К.В.Фролов, П.Н.Белянин. М.: Наука, 1987. 255 с.

76. Проблемы создания гибких производственных систем и роботизированных технологических комплексов / Сб. науч.тр.; Под ред. В.А.Ку-динова, Л.Ю.Лищинского. М.: ОНТИ ЭНИМС, 1986.176 с.

77. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3 т. Т.З.: Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С.Проникова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана; Изд. МГТУ «Станкин», 2000. 584 с.

78. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учебник / И.М.Баранчукова, А.А.Гусев, Ю.Б.Крамаренко и др.; Под ред. Ю.М.Соломенцева. 2-е изд., испр. М.: Высшая школа, 1999. 416 с.

79. Прохоров А.Ф. Конструктор и ЭВМ. М.: Машиностроение. 1987. 272 е.: ил.

80. Прохоров А.Ф., Калинин В.В., Султан-Заде Н.М. Метод оптимизации структуры технологического процесса обработки деталей в системе автоматических линий// Вестник машиностроения. 1984. №10. С.59-62.

81. РешетовД.Н., Портман В. Т. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1986. 336 с.

82. Системы автоматизированного проектирования. В 9 кн. Кн.6. Автоматизация конструкторского и технологического проектирования / Н.М.Капустин, Г.Н. Васильев; Под ред. Н.М.Норенкова. М.: Высшая школа, 1986. 191с.

83. Справочник технолога по автоматическим линиям / А.Г.Косило-ва, Л.Г.Лыков, О.М.Деев и др.; Под ред. А.Г.Косиловой. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

84. Старик Д.Е. Как рассчитать эффективность инвестиций. М.: АО «Финстатинформ», 1996. 92 с.

85. Султан-Заде Н.М. Надежность и производительность автоматических станочных систем. М.: ВЗМИ, 1982. 79 с.

86. Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю., Тимирязев В. А. и др. Технология автоматизированного машиностроения: Учебное пособие. Тирасполь: РИО ПГУ, 2002. 356 с.

87. Тарзиманов Г.А., Юрухин Б.Н., Щекин Б.А. Основы автоматизированного проектирования агрегатных станков. Воронеж: ВПИ, 1978. 95 с.

88. Технологические основы гибких производственных систем: Учебник ¡В.А.Медведев, В.П.Вороненко, В. Н. Брюханов и др.; Под ред. Ю.М. Со-ломенцева. 2-е изд., испр. М.: Высшая школа, 2000. 255 с.

89. Технология двигателестроения: Учебник / А.И.Дащенко, В.И.Гладков, П.Е.Елхов и др.; Под ред. А.И.Дащенко. М.: 2001.496 с.

90. Третьяков В.М. Основы методики проектирования семейства изделий // Автоматизация и современные технологии. 2004. №2. С.24-33.

91. Феофанов А.Н. Узлы для переналаживаемых автоматических линиях массового и крупносерийного производства. // Перспективы создания автоматизированных гибких производственных систем. Молодежная научно-техническая конференция. М.: НИИМаш, 1984.

92. Феофанов А.Н. Особенности применения силовых узлов подачи в переналаживаемых автоматических линиях массового и крупносерийного производства. // Механизация и автоматизация производства. 1986. №12.

93. Феофанов А.Н. Применение силовых узлов подачи в переналаживаемых автоматических линиях массового и крупносерийного производства. // Механизация и автоматизация производства. 1986. №12. с.23-24.

94. Феофанов А.Н., БронЛ.С., Черпаков Б.И. и др. Построение гибких автоматических линий из комплектов унифицированных узлов, в том числе управляемых от систем ЧПУ, для обработки корпусных деталей. Методические рекомендации. М.: ВНИИТЕМР, 1986. 27 с.

95. Феофанов А.Н., Султан-Заде И. М., Схиртладзе A.A. Метод проектирования силовых узлов подачи гибких автоматических линий. М.: МГЦНТИ, 1988. №331. 4 с.

96. Феофанов А.Н., Черпаков Б.И., Калинин В.В. Особенности проектирования гибких автоматических линий на базе новых перспективных узлов. // Станки и инструмент. 1988. №2. С. 16-19.

97. Феофанов А.Н. Инфологическая модель процесса проектирования оборудования из унифицированных узлов. // Сб. тезисов докл. 9-ой Международен. конф. «КОМПКОНТРОЛЬ-89», 1989, г.Братислава, ЧССР.

98. Феофанов А.Н., Музафаров Т.И., Рывкин В.А. Исследование ко-ординатно-силовых столов автоматических линий и агрегатных станков. // Станки и инструмент, 1989. №6, с. 15-18.

99. Феофанов А.Н., РозманЯ.Б., Схиртладзе А.Г. Автономный позиционный электропривод с микро ЧПУ для металлорежущих станков. // Научно-технический реферативный сборник «Местный опыт в промышленности». МГЦНТИ. 1989. №9.

100. Феофанов А.Н., РозманЯ.Б., Схиртладзе А.Г. Система управления автономного позиционного электропривода. М., ГорЦНТИ, инф. листок №10-89.

101. Феофанов А.Н., Султан-Заде Н.М. Влияние фактора производительности и надежности автоматического оборудования массового и крупносерийного производства на технические характеристики силовых узлов подачи. // Станки и инструмент. 1989. №2.

102. Феофанов А.Н., Схиртладзе А.Г. Стенд для испытаний унифицированных узлов агрегатных станков и автоматических линий. М.: МГЦНТИ. 1989. №85.

103. Феофанов А.Н., Черпаков Б.И., ПортманВ.Т., ГенинД.В. Исследование силовых узлов подачи новой гаммы переналаживаемых автоматических линий и агрегатных станков. // Станки и инструмент. 1990. №6, с.3-4.

104. Феофанов А.Н., Схиртладзе А.Г., Уваров A.A. Изготовление винтов шариковых винтовых передач. Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендуемые для внедрения. М.: ВНИИТЭМР. 1991. №3.

105. Феофанов А. Н. Объектная модель корпусной детали. «Конструк-торско-технологическая информатика КТИ-96» // Матер. Всесоюзной конф. / Под. ред. Ю.М.Соломенцева. М.: Мосстанкин. 1996.

106. Феофанов А.Н. Концепция формирования технической характеристики унифицированных узлов переналаживаемого и гибкого оборудования //СТИН. 1999. №9. С. 13-17.

107. Феофанов А.Н. Новые конструкции гибких автоматических линий на базе станков с параллельной кинематикой // Приводная техника. 1999.№11/12. С.19-21.

108. Феофанов А.Н. Перспективы развития в России унифицированных узлов автоматических линий и агрегатных станков крупносерийного и массового производства на пороге XXI века // Приводная техника. 1999. №5/6. С.25-30.

109. Феофанов А.Н., Черпаков Б.И. Автоматические линии, агрегатные и специальные станки на выставке ЕМО Париж 99. СТИН, 2000. №6. С.34-40. №7. С.31-36. №8. С.36-39.

110. Феофанов А.Н. Гибкость необходимое свойство автоматического оборудования для обработки корпусных деталей // СТИН. 2001. №8. С.7-10.

111. Феофанов А.Н. Проектирование корпусных деталей с учетом специфики групповой технологии их обработки на гибких автоматических линиях // Технология машиностроения. 2001. №2. С.22-2.

112. Феофанов А.Н. Алгоритм анализа целесообразности перехода автоматической линии в гибкую автоматическую линию// Технология машиностроения. 2002. №1. С.40-42.

113. Феофанов А.Н. Информационная модель корпусной детали II Технология машиностроения. 2002. №2. С.47-49.

114. Феофанов А.Н. Научное обоснование выбора оптимальных характеристик ГАЛ. //Технология машиностроения. 2002. №5. С.43-51.

115. Феофанов А.Н. Гибкие автоматические линии в машиностроении. М.: «Янус-К», 2002. 192 с.

116. Феофанов А.Н. Современные гибкие автоматические линии (ГАЛ) для обработки корпусных деталей // Технология машиностроения. 2003. №2.

117. Феофанов А.Н. Тенденции развития гибких автоматических линий (ГАЛ) для обработки корпусных деталей. СТИН, 2003. №6.

118. Феофанов А.Н., Еленева Ю.А. Анализ инвестиционных проектов при выборе оборудования гибкой автоматической линии // Технология машиностроения, 2003. №1. С.49-53.

119. Феофанов Н.И., Калинин В.В. Комплексная автоматизация обработки корпусных деталей // Станки и инструмент. 1986. №11. С. 12-13.

120. ФроманБ., ЛезажЖ.-Ж. ГПС в механической обработке: Пер. с франц. Под ред. В.А.Лещенко. М.: Машиностроение, 1988. 120 с.

121. Хартли Дж. ГПС в действии: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

122. Царев A.M. Системы машин переменной компоновки и структуры в машиностроении (Теоретические основы создания). Тольятти.: Изд-во ТолПИ, 2000. 382 с.

123. Цветков В Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов. М.: Машиностроение, 1972. 240 с.

124. ЧарнкоД.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки. М.: Машгиз, 1963. 320 с.

125. Черпаков Б.И. Концепция развития металлорежущих станков будущих поколений // Труды конгресса «Технологии, оборудование станкоинструментального производства наступающего XXI века». М.: АО «ВНИИТЭМР», 1997. С.4-8.

126. Черпаков Б. И. Тенденции развития автоматических линий // СТИН, №10.2001. С.27-32; №11,2001. С.27-31.

127. Черпаков Б.И. Эксплуатация автоматических линий. М.: Машиностроение, 1978. 248 с.

128. Черпаков Б.И., Земляной В.В., Феофанов А.Н. и др. Гибкие производственные системы массового и крупносерийного производства. М.: НИИМаш, 1984,46 с.

129. Черпаков Б.И., Юхимов В.В. Вероятностный подход к оценке производственного потенциала ГПС // СТИН. №10. 1990. С.4-6.

130. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. 640 с.

131. Шпиндельные узлы агрегатных станков: Альбом I Н.М.Ворони-чев, Г.И.Плашей, С.С.Гиндин и др. М.: Машиностроение, 1983. 180 с.

132. ЭНИМС: Каталог «Унифицированные узлы агрегатных станков и автоматических линий» / Под ред. д.т.н. Б.И. Черпакова. М.: ВНИИТЭМР, 1988. 208 с.

133. Эстерзон М.А. Технология обработки корпусных деталей на многоинструментальных расточно-фрезерно-сверлильных станках с программным управлением. М.: НИИМАШ, 1981. 63 с.

134. Эрпилер Ю.Б. Надежность и структура станочных автоматических систем. М.: Машгиз, 1962. 152 с.

135. A.C. №1302574 (СССР). Способ транспортирования приспособлений-спутников в автоматической линии и автоматическая линия для его осуществления / А.М.Царев, 1986.

136. A.C. №1701435 В23В 31/40 (СССР) Направляюще-зажимное устройство / Феофанов А.Н., Схиртладзе А.Г., Уваров A.A. Бюллетень изобр. 1991. №48.

137. A.C. №1812104 (СССР) Шарнир манипулятора / Феофанов А.Н.,1992.

138. A.C. №1830303 (СССР) Динамометрическая оправка / Феофанов А.Н., 1992.

139. Aerospace toolholders for machining centers // Mod. Mach. Shop. 1998. 71. №5. P.362.

140. Albert M. Buy new equipment now // Show Daily. 6.IX.2000. P.6.

141. Bauer W. Harmoniebedurftig. Produkt- und Prozessstrategien entwickeln zum Erschlissen von Einsparpotentialen Maschinenmarkt. 1999. 105, №30. S.42-44.

142. Beard Т. On Track // Modern Machine Shop. 1999. Jan. P. 104-107.

143. Beat high est of transfer machines // Amer. Mach. 1998. 142, №9. P.180-181.

144. CNC rotary transfer machine // Mod. Shop. 1998. 71, №3. P.589.

145. CNC rotary transfer machine for high volumes // Mod. Shop. 1998. 71, №3. P.578-579.

146. Der «virtuelle Kunde» ist unberechenbar: Weltweite Studie zeigt: die Industrie ist schlecht auf das 21. Jahrhundert vorbereitet // Produktion. 1998. 37, №14. S.3.

147. Dial index modules // Tool and Prod. 1998.-65, №5. P.l 16.

148. EMO (berrascht mit Dynamiksrung // Produktion. 1999. N20. S.l.

149. Environment friendly// Metal work. Prod. 1997. 141, N9. P.72.

150. Flexible automation takes over piston machining // Mod. Mach. Shop. 1998. 71, №4. P.144-146.

151. Flexible buildinq block for transfer lines // Mod. prod. 1997. №674.P. 18.

152. Flexible production // Tool, and prod. 1998 65, №5. P.l 10.

153. Genau und produktiv drehen // Werkstatt und Betrib. 130(1997) / №7-8. S.548-549.

154. Härtung S., Kluge J. Der deutsche Maschinenbau auf dem Weg ins nächste Jahrhundert // Werkstatt und Betrieb. Jahrg. 132. S.12.

155. Hoffnungsfroh in die Zukunft // Produktion. 1999. №50-51. S.19.

156. Japan setzt auf Mehrzweckmaschinen // Produktion. 1998. №36. S.4.

157. Japanese industries on going phenomenon // Japan's Manufacturing Technology: INTEX Osaka. News Digest Publishing Co Ltd, 1998. P. 1-2.

158. Le constructeur de systèmes de commandes numerigues, de machines-outils, de variateurs tt de moteurs electriques GE Fanuc //TraMetal. 1999. №34. Suppl. B., №65 P.4.

159. Machine-tool industry perspectives // Amer. Mach. 1998. 142. №7. P. 138-164.

160. Machine a transfert rotatif // Mach. Prod. 1999. №706 d. P.55.

161. Market segmentation gets new emphasis at Cincinnati Machine // Metalwork. Insiders Rept. 2000. March 21. P. 1-2.

162. Marktbild und Entwicklung // Fertigung. 1998. 26, №1 S.12.

163. Modular rotary transfer machine // Mod. Mach. Shop. 1998. 71, №4. P.244-246.

164. Premium accuracy on CMMs II Mod. Mach.Shop. 1998. 71, №6. P.580.

165. Rotary transfers provides flexibility for JIT production II Tool. And Prod. 1998. 65, №5. P. 109.

166. Speed and flexibility II Tool. And Prod. 1998.65. №5. P.l 16.

167. Standardized dial index machine // Mod. Mach. Shop. 1998. 71, №3. P.571-572.

168. The evolution and revolution of the Japanese industry // Japans Manufacturing Technology: IMTS 2000 special. P.l.

169. The machine tool industry outlook II Eng. Ind. Jap. 1998. №32. P. 17-26.

170. Valve machining //Tool. And Prod. 1998. 65. №5. P. 110.