автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Обеспечение эксплуатационных качеств оболочек ДЛА путем адаптивной автоматизации их производства

РГБ ОД

1 о да

московский государственный авиавдонныи институт с технический университет 3

На правах рукописи

Дай И Фань

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ОБОЛОЧЕК ДЛА ПУТЕМ АДАПТИВНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ИХ ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.07.05 Тепловые двигатели летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Московском государственном авиационном институте (техническом университете). ;

Научный руководитель - Доктор технических наук,

профессор Серебренников Г. 3.

Официальные оппоненты - Доктор технических наук,

профессор Овсеенко А. Н. Кандидат технических наук. Доцент Баулин В. И.

Ведущее предприятие АООТ "ММП" имени В.В.Чернышева.

'Зашита состоится " " 1995 г. в часов на

заседании диссертационного совета КР 053.04.01 при Московском государственном авиационном институте (техническом университете).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного авиационного института (125871, Волоколамское шоссе д. 4.).

Автореферат разослан " " 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

Михайлова Т.В.

-з-

1. Общая характеристика работы

Актуальность работы: В современных двигателях летательных аппаратов (ДЛА) различных типов многие детали и узлы являются оболочками: сопло, камера сгорания , лопатки турбины (охлаждаемой оболочкой), корпуса, коки, диффузоры и др. Они часто имеют сложнопрофильную форму. При отклонении геометрической формы и размеров сложнопрофильных деталей от расчетных ухудшается К.П.Д. , газодинамическая устойчивость двигателя, возрастают аэродинамические потери, приводящие к потере мощности, росту удельных расходов и к локальным перегревам и преждевременным разрушениям деталей. Следовательно, обеспечение формы и размера сложнопрофильных деталей в строгом соответствии с расчетными данными является необходимым условием работоспособности, экономичности и надежности ДЛА. Эти геометрические отклонения нежестких оболочек ДЛА столь сложны и не стабильны, что для гибкого управления ими в технологическом процессе целесообразна его компьютеризация. Причем в настоящее время актуально решение проблемы использования новых резервов повышения точности и прочности оболочек ДЛА, которые можно реализовать, если применить компьютеры для адаптивной автоматизации их производства. Разрабатываемая в данном исследовании адаптивная автоматизация производства заключается в том, что перед обработкой С это пассивная адаптация) или во время обработки Сэто активная адаптация) измеряется и математически моделируется фактическая форма обрабатываемых или собираемых в узлы оболочек, и по этой информации осуществляется наивыгоднейшее для эксплуатационных качеств изделия управление операциями, станком с ЧПУ, роботом и другими автоматизированными устройствами.

В связи с этим, первоочередной задачей является исследование компьютеризации технологии изготовления оболочек ДЛА на базе системы их геометрического моделирования.

Цель работы:Обеспечение, улучшения эксплуатационных качеств и повышения производительности при адаптивной автоматизации процесса изготовления оболочек ДЛА.

Научная новизна: Разработана методика интерполяции формы сложнопрофильных оболочек, имеющих произвольные отклонения от чертежа (идеальная деталь) . На базе системы геометрического

моделирования предложен алгоритм для вычисления на ЭВМ оси оболочек типа тел вращения с учетом отклонений их формы, а также предложен новый метод анализа на ЭВМ отклонений формы и размера реальных оболочек для совмещения их оси с осью идеальной детали.

С помощью информации о геометрической форме реальной детали: -предусматривается использование робота при сборке для автоматизации центровки:- предложены метод и соответствующие алгоритмы адаптивного управления доработкой подобных деталей для устранения отклонения толщины стенки, искажений формы и улучшения качества поверхностного слоя.

Практическая значимость:Разработанная автоматизированная система может использоваться как самостоятельная система или подключаться как подсистема к АСТПП ДЛА на предприятиях при изготовлении и контроле оболочек типа тел вращения.

Представленный метод адаптивного управления шлифованием оболочек типа тел вращения и соответствующие алгоритмы могут быть использованы при условии модернизации устройством ЧПУ ЛШ станка Снапример мод.А.с № 500032 (СССР)), или наличии подобных станков с ЧПУ.

Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на республиканской НТК "Новые материалы и технологии машиностроения", Москва, 1993 г. ; на 18-тых научных чтениях по космонавтике, Москва, 1994 г.; на семинаре "Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин", Москва, 1995 г..

Публикация. По теме диссертации опубликованы работы [1-4].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы, содержит 151 страниц машинописного текста, 2 таблиц, 14 иллюстраций, 93 наименования литературных источников.

2. Содержание работы

Во введении дается краткой обзор по теме диссертации.

В первой главе приводится классификация оболочек ДЛА и

аналиэ обеспечиваемых эксплуатационных качеств, особенности геометрической формы сложнопрофильных оболочек, в той числе и сопло, камера сгорания. Проанализированы влияние отклонения формы и размеров подобных деталей на их эксплуатационные характеристики..

На основании изучения литературных источников приведен анализ состояния технологии изготовления сложнопрофильных оболочек и особенности систем автоматизации проектирования технологически): процоссоп (САПР ТП) доталой ДЛЛ (включая оболочки).

В этой области значительный вклад внесли русские и советские ученые: Г.К.Горанский, Н.М.Капустин, В.Д.Цветков, А.В.Подзей, A.M. Сулима, В.В.Воробей, Г.З.Серебренников, А.Н.Овсеенко, JI. А. Хворостухин, А.Н.Никитин, Ф. С. Юнусов, А.В.Якимов, И.А.Ивашенко, Л.А.Паньков и многие другие.

В производстве сложнопрофильных деталей таких, как сопло, камера сгорания, из-за сложности формы, малой жесткости изделий пока более характерна частичная автоматизация с применением полуавтоматов. Стремление автоматизировать обработку сложнопрофильных поверхностей привело к создании ряда специальных и специализированных копировальных станков, но использование их не дает ожидаемых результатов. Для улучшения эксплуатационных качеств и повышения производительности целесообразна адаптивная автоматизация производства оболочек на базе компьютерного управления современными средствами производства подобных деталей Снапример .контрольно-измерительная машина, станок с ЧПУ, робот). В связи с этим сформулированы следующие основные задачи, решаемые в данной диссертационной работе:

1) Создание системы анализа в ЭВМ результата измерения заготовок и готовых оболочек при использовании современных средств контроля.

Задача разделена на несколько частей

а)Метод построения геометрической модели фактической детали.

б)Метод вычисления оси центра тяжести фактической детали на базе ее геометрической модели.

в)Метод и соответствующие алгоритмы анализа отклонения формы и размера детали.

-62) Разработана методика автоматизации-сборки с помощью робота Задача разделена на несколько частей

а)Автоматизация процесса центровки.

б)Поиск оптимального положения деталей при сборке.

в)Использование робота в процессе сборки на базе технологической информации.

3) Адаптивное управление доработкой деталей с учетом обеспечения точности формы и качества поверхностного слоя Задача разделена на несколько частей

а} Построение зависимости между глубиной резания и силой резания

б) Построение зависимости между силой резания и глубиной дефектного слоя.

в) На базе этих зависимостей разработан алгоритм коррекции оболочек доработкой при использовании технологической геометрической модели фактической детали.

Вторая глава посвящена разработке методики интерполяции В-сплайном геометрической информации детали типа оболочек таких, как сопло, камера сгорания и лопатка, которые обычно имеют сложный профиль, создающий затруднение при попытке описать их единой аналитической формулой. Разработанный сплайн хорошо решил этот вопрос.

В п. 2.1. диссертации рассматривается метод аппроксимации гладких двухмерных кривых, лежащих на обрабатываемой или контролируемой поверхности детали. .

По теории В-сплайна аппроксимируемая кривая г£Си) выражается следующей формулой:

г,Си)=Ги Си),И Си),Ы Си),И Си)!

1 0,4 1 ,4 2,4 3,4 ^

V.

V,

V,

VI +3

(2.1-2)

С0<и<1)

где N Си) ^=0,1,2,3) — базис В-сплайна. и - параметр, относительная координата текущей точки сплайна.

' ^1+1' ^1+г' — вершины векторов.

Базис В-сплайна является важной функцией В-сплайна, которая получена по требованию к непрерывности гладкости до второй производной кривой, т.е.

ГГ1Ш=Г1+1СШ,

| г1'С1)=г*+1 СОЭ, сг. 1-5)

^ 1 1+1

Обеспечивая непрерывность и гладкость кривой, базис В-сплайна обеспечивает и наивыгоднейшее эксплуатационные качества оболочки. Окончательно искомый базис имеет вид:

Ги Си) , N Си) , N Си) , N Си)1=

^ 0,4 1 ,4 2,4 3,4 )

ф, и , и2, и3} 4г

Г 1 4 1 О 3 0 3 0 3-630 1 3-3 1

С2.1-1)

В технологической практике обычно задано С или измерено датчиками ) множество узлов, которые находятся на искомой кривой, и требуется по этим узлам выполнить аппроксимацию искомой кривой на поверхности оболочек. Используя заданные узлы и граничные условия также, задаваемые для искомой кривой, составляем систему уравнений и по этой системе уравнений определяем вершины V. Поставляем эти полученные вершины V в уравнение С2.1-2) и получаем искомую кривую гСи). Возможны следующие варианты граничных условий: 1) Задаются касательные векторы в конечных точках.

-4 СУ -V )=Р

С 1 -1 о

С2.1-15)

-А- СУ -V )=Р'

С П + 1 П-1 п

2) Конечные точки свободны

Г/ =У

-1 о

V , =У

■ П+1 п

(2.1-16)

3) Кривая замкнута

Г V =4

-I п

V =У

П+1 о

С2.1-17)

Эти три граничных условия представляют интерес для оболочек в зависимости от конструкции детали. Выбираем соответствующее граничное условие, после чего алгоритм В-сплайна может аппроксимировать профиль этой детали. Например, при аппроксимации сечения лопатки из-за того, что оно имеет замкнутую форму, надо выбрать третье условие. А при аппроксимации образующей оболочек типа тел вращения надо выбрать первое или второе условие. Если специально требуют выдержать положение касательных векторов в конечных точках, например для сопла, то надо выбрать первое условие.

Показанные ниже системы уравнений в матричной форме,

позволяют выполнить искомые вычисления на ЭВМ.

1) Когда выбрано граничное условие (2.1-15) получим:

1 4 1 0 . . 0 0 0 0

0 1 4 1 . . 0 0 0 0

0 0 0 0 . ; 1 4 1 0

0 0 0 0 . . 0 1 4 1

.0 0 0 0 . . 0 0 4 2

С2.1- -18)

0 0 0 0 .

г V V"

V

V

6Р -2Р

о о

6Р

о

6Р

6Р

П-1

6РП _ 6Р +2?'

п п

V

V

2)Когда выбрано граничное условие С2.1-16) получим:

1 -1 0 0 . . 0 0 0 0, V > Г о

1 4 1 0 . . 0 0 0 0 V о 6Р о

0 1 4 1 . . 0 0 0 0 V I 6Р.

0 0 0 0 . ; 1 4 1 0 V П-1 V п V 4 П + 1 6Р П—1

0 0 0 0 . . 0 1 4 1 6Р п 0 .

. 0 0 0 0 . . 0 0 -1 1.

С2.1-19)

3) Когда выбрано граничное условие С2.1-17) получили:

, 1 0 0 0 . . 0 0 -1 °1 г V 1 ,

1 4 1 0 . . 0 0 0 0

0 1 4 1 . . 0 0 0 0 V ° 1

0 0 0 0 . ; 1 4 1 0 V п-1 V п V П + 1 ^

0 0 0 0 . . 0 1 4 1

. 0 -1 0 0 . . 0 0 0 1.

О 6РС

6Р<

6Р. 6Р1

п-1

С 2. 1-20)

В п.2.2 диссертации разработаны численные методы решения полученной системы уравнений и обеспечения достаточной для производства оболочек точности и скорости вычисления на ЭВМ.

Для решения системы уравнений Ах=Ь типа С2.1-18) (2.1-19) С2.1-20), наивыгоднейшим оказался итерационный метод в диссертации, который имеет вид:

хк+1 =хк-ЬСЬ-Ахк) (к=0,1,. ..) С2.2-2)

где Ь - шаг итерации.х° - начальное приближение.

Разработан метод определения оптимального шага итерации Ь, который дает достаточную быструю сходимость приближения к точному при решении системы уравнения в темпе выполнения технологических операций. Принцип определения шага итерации выражается следующей формулой:

11Е-Ь*А11=ш1п11Е-ЬА11 '' (2.2-5)"

Ь

И по этому принципу получен оптимальный шаг Ь для решения

-10-

системы уравнения (2.1-18) (2.1-19) (2.1-20) :

Ь= 4-

Как известно, в ЭВМ превращение операции умножения в операцию сложения повышает скорость вычисления. Одновременно для адаптивного управления процессом изготовления требуется уменьшение объема вычисления. Поэтому мы используем разностный метод вперед, который имеет вид:

дга)=га-н5)-га), (¿>0)

или Г(1+<5)=ГШ+ДГШ (2.2-8),

где — Пи функция; I - параметр; 6 - шаг вычисления;

Для кубического В-сплайна Я1)=а13+Ыг+с1+(3, поэтому искомая разность имеет вид:

ДГСI) =а( I +с5)3+Ь(1+(5)2 +сС 1+5) +6-С а!3 +Ыг +сЬ +Ю =

=За12(5+иЗабг+2Ьс5)+а63+Ьс5г+с£5 (2.2-9)

ДгГ(0=Д(ДГШ)+ДГ(и<5)-ДГ(и

=6абЧ +6аб3 +2Ь<5г (2.2-10)

Д3Я1)=6а<53 (2.2-11)

Используя разности первого (2.2-9), второго (2.2-10) и третьего порядка (2.2-11), мы ищем точки на кривой путем методом рекурсии:

Когда п=0, 1=п*с5=0 ,то

Г о =с!, ДГ о =аб3 +Ь(52 +с6, АТо =6а б3 +2Ь бг, Д3 Го =бай3.

Пусть п изменяется от 0 до п*6=1.используем следующие формулы:

Гп+1 =Гп+ДГп ; ДГп+1 =ДГп+ДгГп; ДгП-,+1 =ДгГп+Д3Го.

Теперь при нахождении точек на кривой нужно проводить только операцию сложения для всех точек, кроме первой точки (п=0).

В п.2.3 диссертации на основании п.2.1 разработан алгоритм построения трехмерного кубического В-сплайна для аппроксимации поверхности оболочек с учетом производственных погрешностей. Он выражается следующей формулой:

1, и, и2 , и3

МЬЧ

где

мь =

1 .УТ*

С0<и<1, 1=0,1.. . . п-3^=0,1,г. . .т-3)

С2.3-7)

Г 1 4 1 0 1 3 0 3 0 3-630 13-31

В третьей главе разрабатывается метод анализа производственных погрешностей формы оболочек типа тел вращения. По этому методу за базу измерения применяем ось центров тяжести. При совмещении оси центров тяжести реальной и идеальной оболочки анализируем их погрешность формы на ЭВМ.

Ось центров тяжести определяется по полученной информации о форме оболочек. Задача разделена на две части. Сначала по математической модели оболочек вычисляются точки центров тяжести поперечных сечений этой оболочки, потом по этим точкам вычисляется ось центров тяжести методом наименьших квадратов.

Затем строим ось центров тяжести всей оболочки по множеству точек центров тяжести сечений минимизируя сумму квадратов расстояний в пространстве от точек до искомой оси прямой.Алгоритм имеет вид:

1)Уравнение искомой оси имеется в виде:

1=

х-х

У-У0 ~Б~

г-г

где хо, у , г , а, Ь, с, —параметры, подлежащие определению.

2)Вычисляются параметры хо уо го.

1 п 1 п 1 п

х = Ух. у = —- У у. г = У г.

о П . 1 , ^ о П . *■ 1 ,

1 =1 1 =1 1 =1

где Сх( у{ г ") 1=П...п) —заданные точки.

3)Определены параметры а, Ь, с. 3-1)0бозначая

1 n In

Axx= -pp I Cx0-xi)a, Axy= —I CX0-Xi)Cy0-yi), 1 = 1 1=1

In In

дХ2= I Cx -X 3Cz0-Zl). Дуу= — I Cyo-yi)2,

1=1 1 rl

In In

Дуг = -=— I Су -y. )CZ "2 ), Дгг = — £ (Z "Z )г

П'--'о-'х oi П о l

l l

3-2)Составляем матрицу

Ах X Дх у Дхг

А= Дху Дуу Дуг

Дх Z Дуг Дгг

3-3)Вычисляем собственный вектор матрицы А соответствующий тахСХ) , вектор представляющий собой искомый Са,Ь,с).

где X — собственное значение матрицы А.

В диссертации доказано, что определенные таким образом параметры а, Ь, с, х0- У0 - 20- обеспечивают минимум сумме квадратов расстояний точек Схх у zi) i=Cl...n) до прямой L.

Для вычисления искомого собственного вектора мы использовали метод итерации Мизеса Сили степенной метод, или прямые итерации или алгоритм Стодолы — все это названия одного и того же метода, многократно переоткрывавщегося в различных приложениях). Он обеспечивает достаточно быстрое вычисление шах X-j i=l... п матрицы и соответствующего собственного вектора. Метод был реализован следующим алгоритмом: Пусть С a b с )=С1 О 0)

" п л п

fa 1 1 b j V

=А 0

IcJ .0.

■/ а2 +Ьг+сг

1 1 I

/1

а +Ь +с

а -»-Ь -»с

I 1 1

=А

■/ а2 +Ь2

1-1 1 -

+с

1 -I

+с

1 -I

+с

Ь

с

Когда а -а1 ^е, Ь -Ь |<е, сь-с <е процесс итерации заканчивался.

где е — требование к точности параметра

С помощью изложенного алгоритма обеспечили совпадение оси центров тяжести идеальной и реальной детали измеренной в узловых точках, это дает возможность в условиях производства сравнить геометрическую форму реальной детали с идеальной (чертеж), в результате получим точную информацию о погрешностях реальной детали. Метод заключается в том, что отклонение формы контура (включая отклонения в поперечном сечении некруглость и в продольном сечении), отклонение толщин стенки, отклонение радиусов кривизны и т. д. берутся в однозначно определенной системе координат, привязанной к оси центров тяжести реальной детали.

В четвертой главе разработана методика автоматизации операции центровки при сборке оболочек с учетом обеспечения требований к соосности соединяемых элементов оболочки,к зазорам и смещению кромок в стыке формируемых сварных швов.

В п. 4.1 предложен алгоритм для вычисления оптимального положения, обеспечивающего совпадение оси центров тяжести фактической оболочки с осью приспособления в глобальной системе координат приспособления. Он имеет следующий вид: Перенос детали в трехмерном пространстве, [х' у' г' 1 ] =[х у 2 13Т

Т=

П О О О'

0 10 0

0 0 10

ai аг аз 1

С4.1-2)

Поворота детали вокруг оси X, У, 2 на угол а :

Сх' у' г']=[х у гШ [х' у' г']=[х у С к' у' г'1=[х у гЗИг Поворот детали вокруг люоой прямой линий, проходящей через точку начала координат 0, выражается следующим уравнением:

[х*у*г*]=[х"' у"' г'-ЧИ? Иу1 НуйуЕг Поворот вокруг любой прямой линий в пространстве можно описаться следующим образом:

[x*y*Z* 1]=[х у z DRgen

где

-I

1 0 0

Rx=| 0 cosa sina 0 -sina cosa

[uu

0 si

cosa 0 -sina-,

0 1 0 na 0 cosa

Rz =

(- cosa sina 0-.

-sina cosa 0 [ 0 0 lj

R =

V

' cosa sina 0

-sina cosa 0 0 0 1

Rgen=r'R*T ;

В п. 4.2 предложен алгоритм поиска оптимального-взаимного положения собираемых оболочек, обеспечивающий минимум смещения кромок в стыке .

Для этого делаем поворот детали вокруг оси на угол 360/п, и после каждого поворота вычисляется смещение кромок в стыке:

Q =Сг1 -г2 )2+Сг1 -г2 )г+.,.+Сг1 -г2 )2+Сг1 -г2 )г

1 i i г г п-1 п-1 n п

Q =(rl -г2 )г+Сг1 -г2 )г+. . .+Сг1 -г2 )2+Сг1 -г2 )г

2 1 2 2 3 П-1 n П 1

Q =СП -г2 )Е+Сг1 -г2 )Е+. . .+Сг1 -г2 )г+(г1 -г2 ):

п 1 n 2 1 п-1 г\-г п п-1

где г - текущий радиус сечения в стыке.

По условию

лип(0 , 0 . . .0 )=().. (4.2-3)

12 п к

определяется требуемый поворот детали вокруг оси, обеспечивающий минимум смещения кромок в стыке:

г= ^ С4.2-4)

В п. 4.3 разработана методика автоматизации установки деталей е приспособление с помощью, промышленного робота СПР). Одновременно предложен алгоритм для определения наивыгоднейшей компоновки модульного ПР и расчета на ЭВМ искомых, управляемых от УЧПУ обобщенных координат (¡п взаимного положения звеньев в каждом подвижном их соединении, обеспечивающих точность установки.

Для удобства расчета на ЭВМ указанный алгоритм представлен в форме:

Хп-1 ' "Хп"

Уп-1 = Вс,П-1 Ви,п Уп + £с,п-15и,п (4.3-1)

где X, У, 2 — координаты точки г, системе координат с номером, обозначенным индексом п или п-1; 8 означает матрицы, составляющие смещения начала координат Свектор 0п-1 0п); 5с,п-1 — постоянная, определяемая конструкцией звена п-1; Зи,п — переменная составляющая от управляемого поступательного перемещения в подвижном соединении звена п с п-1.

В пятой главе излагается метод доработки изготовленной, но недостаточно точной оболочки для коррекции аэродинамической формы оболочек и обеспечения требуемого качества поверхностного слоя на базе математической модели каждой фактической детали.

В п. 5.1 приводится выбор метода и устройства для доработки оболочки. Для тонкостенных и сложнопрофильных оболочек, когда отклонение превышает допуск на толщины стенки на основании анализа существующих методов . и станков для доработки рекомендуется применение ленточного шлифования при условии модернизации станка устройством с ЧПУ> для доработки

каждой оболочки по индивидуальной управляющей программе, генерируемой с помощью разработанного алгоритма.

В п. 5.2 предложен метод коррекции траектории инструмента при шлифовании. По полученной зависимости и с учетом фактической погрешности заготовок генерируется команды адаптивного управления процессом шлифования, обеспечивающие возможность доработки по заданной глубине резания. В данном алгоритме используется соотношение Юнусова. Ф. С. для расчета толщины снимаемого слоя металла и усилия прижима инструмента к обрабатываемой поверхности.

t В V

Р =--Н (5.2-4)

у k V

где t - фактическая толщина снимаемого слоя металла "за

проход инструмента, m; Li - ширина шлифования за проход, т; Уд - скорость изделия, m/c. V - скорость ленты, т/с. К -

коэффициент. Ру — сила резания, Н.

Далее используется информация о погрешности формы заготовок. В первом варианте точность формы детали обеспечивается снятием лишнего слоя (припуск t) металла. Поскольку t изменяется по образующей оболочек в зависимости от параметра

V:

t=f(v) (5.2-8)

Подставляя (5.2-8) в уравнение (5.2-4) получили:

в Vn .

Р Cv) = -S-f(v) (S.2-9)

у k V-

Алгоритм (5.2-9) для коррекции траектории инструмента в процессе шлифования открывает возможность адаптивного управления процессом доработки с учетом обеспечения точности.

В п. 5.3 анализируется влияние режима шлифования на качество поверхностного слоя. С помощью данных Юнусова Ф. С. , Панькова Л.А. и Якимова А. В. определен оптимальный диапазон режимов ленточного шлифования

В п. 5.4 составлен алгоритм обеспечения качества поверх-•

ностного слоя, включающий аналитическую зависимость дефектного слоя от режимов шлифования:

Ркх

Ьд=-Т^ (5.4.2-17)

где к| - коэффициент, учитывающий теплофизические свойства обрабатываемого металла, к =ац/С 1 -0); Ь - длина контакта между инструментом и изделием, Р - мощность шлифования.

Поскольку глубина проникновения высоких температур, вызывающих структурные превращения в поверхностном слое, описывается математической зависимостью (5.4.2-17), максимальная производительность обработки достигается в том случае, когда глубина дефектного слоя, образующегося при многопроходном шлифовании, уменьшается от прохода к проходу и остается равной величине оставшегося припуска. Припуск на обработку г снимаемый за п проходов и равен сумме глубин резания по проходам, т.е.

(5.4.3-1)

_ 1 1 -1

Например, при снятии оптимального припуска I образуется

п

дефектный слой глубиной Ь =£1. , при снятии следующего

1 2 п

припуска I глубина дефектного слоя Ь„ =£ I , и т.д.

2 Д21 =з 1

По этому алгоритму целесообразно'выбирать I в пределах оптимального диапазона, чтобы Ьд не превышал г, обеспечивая одновременно высокую производительность.

Основные результаты:

1) Разработана математическая модель для аппроксимации двухмерной и трехмерной геометрической формы фактической оболочки по данным се измерений п узловых точках, положение которых оптимитзируется. Создано соответствующее программное обеспечение.

2) Предложены новый метод и соответствующий алгоритм для обработки результатов измерений оболочек и определения их

погрешности формы С включая »округлость, отклонение толщины стенки, текущий радиус кривизны и т.д.), не требующий точной установки измеряемых объектов на столе КИМ или других средств контроля при намерении, нужные размеры будут даваться от измерительных баз этого объекта, а не в абсолютном измерении.

3) Разработана методика автоматизации операции наивыгоднейшей ориентации оболочек при сборке. На основе анализа фактических отклонений геометрической формы каждой оболочки адаптивно определяется оптимальное взаимное положение собираемых оболочек участков при сборке с учетом обеспечения требований к соосности, а при сборке методом сварки также к зазору и смещению кромок в стыке.

4) Предложен алгоритм для адаптивного ограничения глубины дефектного слоя в процессе шлифования оболочек с помощью переменных режимор шлифования.

3) С учетом фактических отклонений заготовки обеспечена глубина резания такая, что в каждом проходе шлифования глубина дефектного слоя не превышала оставший припуск, чтобы обеспечить наивыгоднейшие параметры качества поверхностного слоя оболочек и высокую производительность.

6) По полученной зависимости силы резания от глубины резания предложено адаптивное управление процессом шлифования, обеспечивающее возможность доработки по заданной глубине резания для повышения точности доработки.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих работах:

1. Серебренников Г.З. .Дай И Фань, Цзи Чжен Юй Компьютеризация технологического обеспечения -производства тяжелонагруже-нных деталей высокой точности в энергетических установках. Доклад 27 января 1994 г. в Москве на 18 научные чтения по космонавтике.

2. Серебренников Г.З. , Цзи Чжен Юй, Дай И Фань Совмещенное управление припуском обработки и состоянием деталей. Доклад 18-19 ноября 1993 г. в МАТИ на Республиканской НТК "Новые материалы и технологии машиностроения".

3. Серебренников Г.З., Цзи Чжен Юй, Дай И Фань Компьютерное

— 1 tí —

управление термостатическими деформациями и остаточными напряжениями при обработке высоконапряженных деталей ДЛА сложной формы. В кн. новые в технологии обработки конструкционных материалов. МАИ, каф. 205, 1994, с 69-78.

4. Дай И Фань, Серебренников Г.3. Управление режимами шлифования для повышения точности оболочек ДЛА и улучшения состояния их поверхностного слоя. Доклад 12. мая 1995 г. в МАИ на семинаре "поверхностный слой и эксплуатационные свойства детален машин и приборов."