автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Оптимизация планов обработки поверхностей на ранних стадях проектирования технологической компоновки специального металлорежущего оборудования

КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИ! ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ШЕЛКОВОЙ Александр Николаевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА РАННИХ СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КОМПОНОВКИ СПЕЦИАЛЬНОГО МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения •

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИЕВ 1992

Работе выполнена на кафедре технологии машиностроения и металлорежущих станков Харьковского политехнического института. .

- доктор технических наук, профессор Тимофеев Ю.В.

- доктор технических наук, академик Тернюк Н.Э.

- кандидат.технических наук доцент Радченко С.Г.

- Харьковский завод по выпуску агрегатных станков

Защите состоится " й&кЛЪпЯ/ 1992 г. в ^Л "часов на заседании специализированного совета К 068.14.16 при Киевском политехническом институте по адресу: 252056, Киев, проспект Победа, 37.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью учеревдения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 3 " НРЛ.-доЛ-, 1992 г.

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

Ученый секретарь Гоманпнко И.В.

специализированного совета, ' кандидат технически наук, доцент

^осун^^нная г—-

БИБЛИОТЕКА

влв<1нм1мт АННОТАЦИЯ

' ' ■

Диссертационная работа посвящена структурно-параметрическому синтезу планой обработки- поверхностей на ранних стадиях проектирования технологической компоновки специального металлорежущего оборудования, обеспечивающему Кошлексное решение вопросов интенсификации производственных процессов.

8 работе'решены следующие основные задачи.

Разработаны принципы системного подхода к решению задачи формирования планов обработки групп элементарных поверхностей (ГЭП).

Разработана математическая модель структурно-параметрического проектирования планов обработки ГЭП.

Сформирована система критериев, позволяющих на ранних стадиях проектирования специального металлорежущего оборудования осуществлять высокоэффективную структурно-параметрическую оптимизацию его технологических характеристик.

• Выполнено количественное л качественное исследование связей технологических критериев оптимизации с параметрами и структурой системы обработки.

Предложена общая методика синтеза планов обраОотки связанных поверхностей. На эа основе разработан программно-методический комплекс подсистемы автоматизированного проектирования агрегатного станка. Произведен анализ и аштез конкретных вариантов обработки групп элементарных поверхностей. Даш рекомендации по повышению эффективности существующих технологических процессбв.

Автор всачищет обобщенную методику проектирования планов обработки элементарных поверхностей на ранних стадиях создания технологических компоновок специального металлорежущего оборудования.'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работ. Агрегатные станки и автоматические линии разрабатываемые на их основе (АС и АЛ) выполняют большой объем механообработки резанием в машиностроетш.Поэтому дальнейшее повышение их тэхнико-экснсмической эффективности - одна из актуальных проблем проектирова1тя в станкостроении.

Анализ процесса проектирования АС и АЛ позволяет сделать вывод о том, что первичной в формировании их конструктивных ха-

рактеристик является разработка технологической компоновки (ТК), включающая планы обработки элементарных поверхностей (ЭП) и маршрутную технологию обработки детали в целом.

Специфика специального металлорежущего оборудования (его проектирование на обработку конкретной детали или группы деталей) предъявляет жесткие требования к уровню эффективности получаемых технологических решений. В связи с этим актуален не только синтез оптимальной структуры ТК АС, но и поиск рациональных планов обработки каждой ЭП. .

Исследования в области проектирования ТК АС и АЛ позволяют утверждать, что этап синтеза планов обработки ЭП реализуется в "условиях неопределенности исходных данных (как по составу используемого оборудования, так и по применяемым'технологическим решениям), низкой степени формализации проектных процедур и наличия большого числа вариантов решений.

Учитывая вышеизложенное, дальнейшее совершенствование проектных процедур' синтеза планов обработки групп элементарных поверхностей (ГЭП) является актуальной задачей исследования и представляет интерес в качестве объекта' оптимизаций и практической реализации. о

Цель-работ - повышение эффективности и качества конструкции специального металлорежущего оборудования на' основе' разработки методики и алгоритмов автоматизированного проектирования планов обработки связанных ЭП (параметры и взаимное положение этих поверхностей влияет на выбор плана обработки каждой из поверхностей в группе) и применение их в САПР ТП.

Методы исследования. В работе использовались основные положения технологии машиностроения; эвристические методы оптимизации, основанные•на системном подходе к механообработке резанием; теория графов и матриц; методы анализа сетей и комбинаторные алгоритмы; методы формальной логики; теория подобия и разм-рностей; теории теплофизики процесса резания; теории вероятностей и мате-, матической статистики.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

- реализоввн системный подход к формированию рациональных параметров и структур планов обработки связанных ЭП;

- разработана математическая модель структурно-параметрической наследственности при синтезе планов обработки связанных ЭП в условиях неопределенности исходных данных;

- разработана 'единая 'объективная Система критериев оценки эффек-

тивности структура и параметров планов обработки ЭЛ на ранних стадиях проектирования для всех стадий оптимизации на основе технологических факторов обработки;

- определены закономерности, выбора экстремальных режимов обработки при соблюдении требований к состоянию обработанной поверхности, точности контролируемых размеров и прочности инструмента в условиях'стационарного резания.

Практическая ценность работы состоит в следующем: ~ разработана методика синтеза планов обработки ЭП на заданном . множестве методов обработки по их технико-экономическим показателям; ■

- разработана методика выбора и ранжирования рациональных вариантов планов обработки ЭП в условиях неопределенности исходных данных для экономического анализа;

- разработаны алгоритм, методики и программы расчетов оптимальных Параметров режущей части инструмента на заданном множестве их исходных характеристик;

- разработаны алгоритмы и программы поиска на ранних стадиях проектирования оптимальных параметров и структур планов обработки связанных поверхностей, позволяющих повысить эффективность и качество -маршрутной и операционной технологий при проектировании компоновок АС и АЛ;

- разработаны методическое, программное й информационное обеспечения подсистемы синтеза рациональных вариантов планов обработки связанных ЭП автоматизированной системы оптимального проектирования технологической компоновки АС.

. Апробация работ. Материалы работа докладывались на международной паучно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (г. Москва, 1991 год); на Всесоюзных научно-технических симпозиумах, конференциях и семинарах: "Применение систем автоматизированного проектирования конструкций в машиностроении" (г. Ростов-на-Дону, 1983 год), "Новые конструкции и прогрессивная технология производства инструмента" (г. Харьков, 1984 год),"Проблемы создания программного обеспечения комплексной автоматизации" (г. Калинин, 1987 год), "Теплофизика технологических процессов" (г. Тольятти, 1988 год); на Республиканских и региональных научно-технических конференциях: "Автоматизация проектирования роботов и систем управления роОото-техничесмми комплексами" (г. Киев, 19ВЗ год), "Прогрлссивяне технологические процессы и повышение эффективности механической обработки грудно-

обрабатываемых и неметаллических материалов" (г. Днепропетровск, 1983 год), "Разработка и внедрение систем ' автоматизированного проектирования в машиностроении" (г. Ижевск, 1983 год), "Проблемы разработки и внедрения гибких автоматизированных- производств и систем автоматизированного проектирования в машиностроении" (г. Йошкар-Ола, 1984 год), "Повышение технико-экономической эффективности машиностроения" (Г. Харьков, 1984 год), "Прогрессивные конструкции режущего инструмента и'эффективность его применения" ' (г. Харьков,- 1985 год),■ "Создание, и внедрение прогрессивных кон-'струкций токарных автоматов, автоматических линий и гибких производственных систем" (г. Киев, 1986 год), "Проблемы повышения производительности и качества продукции в условиях автоматизированного машиностроительного произтюдства" (г. Андропов, 1986 год), "САПР конструкторской и технологической подготовки .автоматизированного производства в машиностроении" (г. Харьков; 1990 год).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения; пяти глав, заключения, списка литературы из 226 наименований, пяти приложений, • основной материал изложен на 138 страницах машинописного текста и содержит 43 рисунка, 25 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность проблемы, определя-. ются цель и задачи исследования.

В первой главе дан анализ работ в области проектирования маршрутной и операционной технологий обработки резанием по проблеме синтеза оптимальных параметров и структур планов обработки ' ГЭП. Показано, что решение этих задач наименее формализовано при разработке технологических компоновок специальных станков, к которым относятся АС и АЛ.

Во второй главе дан анализ объекта исследования, описывается структурная модель технологического проектирования.

Ё третьей главе рассматривается математическая модель процесса проектирования планов обработки элементарных поверхностей.

2 четвертой главе рассматривается методика автоматизированного проектирования планов обработки ГЭП.

£ Пятой главе рассмотрена практическая реализация методики автоматизированного проектирования планов обработки ЭП.

2 заключении изложены основные результаты и общие выводы по диссертационной работе.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.

е

Использование. По.результатам работы проведена реконструкция участков механической ■ обработки резанием деталей двигателя "ИМИ" на Харьковском производственном объединении '(ХПО) "Завод имени Малышевй". Экономический эффект от внедрения данной работы составил 111037 рублей. Для ХПО АС разработана подсистема САПР ЛС, в которой использованы алгоритмы и программы синтеза планов обработки поверхностей предложенные автором. Экономический эффект от внедрения разработки составил 150000 рублей.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема модедарования взаимовлияния ЭП в процессе формирования планов их обработки (рис. 1) нашла свое отражение в работах

A.П.Гаврила, Г.К.Горанского, В.В.Душинского, Н.М.Капустина,

B.«..Комиссарова, А.Г.Косиловой, Р.А.Кюттнера, Н.С.Макурина, А.А.Маталина, С.П.Митрофанова, 'В.Т.Полуянова, В.Н.Потехина, Е.Г.Пухова, В.А.Пятова, С.Г.Радченко,. Ю.М.Соломенцева, Н.Э.Терню-ка, С.И.Оодотова, Б.Е.Челшцева, В.Д.Цветкова и др., однако слоя-ность моделей, недостаток экспериментальных данных о поведении объектов обработки, отсутствие адекватных методов идентификации их качественных характеристик не позволили довести до практической реализации полученные решепия.

2 3 4 5 ■ * Дальнейшие ис-

^ ~ следования в

этом направлении осуществлялись с использованием вычислительной техники, что привело к созданию систем АП технологии обработки на базе

марковского взаимодействия элементов системы в процессе формо-образовашш (работы В.Н.Балаболина, А.М.Басина, В.Г.Митрофанова, Р.А.Кюттнора, Ю.М.Соломенцова, Ю.В.Тимофеева и др. ).

Процесс проектирования в них построен на учете горизонтальны: связей между технологическими переходами на одну поверхность, а вертикальные связи между переходами на разнив ЭП в группе

1-10

Обрабатываемые поверхности ( л

ГЭП)

Рис. 1. Пример группы элементарных поверхностей

учитываются лишь на этапе их концентрации в наладки, а в некоторых случаях - при формировании комбинированной обработки вдоль одной оси (рис. 2).

, ^.кпр, '

I,

ЭТПкп,! 1, э™кп,г

эп.

1кпр1

2™г.кпр2

ЭП^

зтп

З.кпр^

г

•э™кп,кпРк11

кир

ЭПкп™

I Последовательность оораоотки ап но переходам^

Рис. 2. Структура ЭТС при формировании технологической наследственности обработки ЭП

Таким образом, существующие концепции проектирования планов обработки ЭП не учитывают иерархию связей между поверхностями в группе и предполагают, что их синтез осуществляется независимо друг от друга. Это приводит к необходимости корректировки структур и параметров планов обработки ЭП на последующих стадиях .проектирования.

Проблема определения оптимальных характеристик системы механообработки резанием (ТСМ) состоит в поиске наиболее эффективного набора ее параметров и структур, удовлетворяющих требованиям заказчика. Математическое моделирование процессов, протекающих в ней. можно осуществить на основе описания процесса преобразования некоторого набора характеристик (Хтсм ), которые по отношению.к

TCV являются внутренними и представляют собой информационный поток, состоящий из характеристик заготовки (Хз), детали- (Хд), технологического процесса (Хтп) и оборудования (Хс):

Хтсм = С Хз, Хд, Хтп, Хс> . (1)

Анализ информационных потоков, описываемых кортежем (1), показывает, что для функционального взаимодействия между элементами ТСМ необходимо совпадение некоторого набора внешних характеристик еэ подсистем, т.е. пересечение множеств характеристик' {Хз, Хд, Хтп, Хс) не должно быть пустым:

Хтсм = С Хз п Хд г. Хтп п Хс) * о . (2)

. Определены стр^тура входных и выходных характеристик объекта обработки (Хоо) в виде множеств характеристики заготовки (формы - Хзф, размеров - Хзр, точности размеров и формы - Хзт, шероховатости поверхностей - "Хеш, физико-механических свойств обрабатываемого материала .- Хзм); характеристик детали (формы - Хдф, размеров - Хдр, точности размеров и формы - Хдт, шероховатости поверхностей - Хдо, физико-механических свойств обрабатываемого материала - Хдм) и порядок их преобразования (3)

£Хзф,Хзр,Хзт,Хзш,Хзм>-» СХдФ.Хдр.Хдт.Хда.Хда) , (3)

в виде упорядоченного процесса:

ПРз=ПРф|ПРр|ПРт|ПРт|ПРы|Пра , (4)

где | - знак определения порядка поиска значений характеристик ЭТС в процессе синтеза ТСМ; Шф- преобразование вида Хзф —» ХЛФ; ПРр - преобразование вида Хзр —► Хдр; ПРт - преобразование вида Хзт —► Хдт; ПРм - преобразование вида Хзм —» Хдм; ПРИ - преобразование вида 3?зш —► Хдш.

Тогда преобразование заготовки в деталь (3 —► Д) можно представить в виде граф-сети, пути в котором - бинарные отношения Состояний объекта обработки, описываемые декартовыми произведениями его характеристик на заданном множестве состояний ТСМ: со тпо

F:nP3 х ПРз х ПРз -—► ТСМ , (б)

где F - процесс проектирования ТСМ; : - знак раскрытия содержа-

со тпо

ния функции; х - знак декартова произведения; ПРз ,ПРз - преобразования заготовки в деталь, допускаемые металлорежущим оборудованием (СО) и технологическим процессом (ТПО).

Процесс обработки ГЭП на ранних стадиях проектирования ТСМ рассматривается как некоторая функция преобразования объекте обработки (00) из исходного состояния в конечное при заданных ог-

раничениях на его параметры и структуру. Тогда синтез рациональных характеристик ТСМ ГШ должен осуществляться на основе минимизации энергетического., материального и информационного воздействия на объект обработки. Исходя из этого можно утверждать, что

тпо

min 1(3 о СО) -» Д] I Хтсм . (6)

Доказано, что на ранних этапах проектирования ТК АС и АЛ наиболее приемлема энергетическая оценка эффективности процесса обработки. В соответствии с теорией технологического подобия (ТТЛ) ключевым в системе расчетов энергетических критериев является физическое взаимодействие ЭП о элементарным режущим инструментом (ЭРИ). В данном исследовании использован общий подход к технологическому приведениюлредложенный Ю.В.Тимофеевым. ■ Схема расчета приведенных характеристик ТСМ представлена на рисунке 3.

В общем случае в состав режущего инструмента могут входить режущие клинья различной конфигурации и размеров. Тогда средняя длина пути режущих кромок инструмента, состоящего из Н+М - клиньев, в эквивалентной системе механообработки может быть получена

на основе зависимости: • ■

м

Lnp = 1 KnpjtLtj + (N-M) *Кпрм+1 v ■ (7) 1 jj-1

где - средняя длина пути перемещения точки режущей кромки к-го режущего клина в процессе формообразования; 3=1,М - номера режущих клиньев имеющих различную конфигурацию -и размеры, либо несимметрично расположенных.на державке; j=M+-l,H - номера режущих клиньев, симметрично расположенных на державке, имеющих одинаковую конфигурацию и размеры.

Анализ функции (7) показал, что параметр 1лр можно считать эквивалентом работы формообразования, а с учетом принятой терминологии, он назван приведенной длиной резания.

Средняя скорость перемещения режущих кромок инструмента, состоящего из N+M - клиньев, в эквивалентной системе обработки может быть получена на основе зависимости: н

ffnp = 1 Knp^vtj + (N-H)*KnpM+1»V£+1 , (8)

где V£ - средняя' скорость перемещения точки режущей кромки к-го режущего клина в процессе формообразования.

Анализ функции (8) показал,' что параметр Wrrp эквивалентен мощности резания,, а с. учетом принятой терминологии он назван при-

Структура эхе Загрузка Внсрузка

г^этпТ]—[э т п ^ ^ г

Рис. 3. Последовательность приведения характеристик ЭТС к единым условиям обработки

веденной интенсивностью формообразования.

. Тогда время обработай' в эквивалентной системе формообразования может быть получено на основе зависимости;

И

Й - - ......

Тпр = -:-:- . (9)

i M

В качестве математической модели приведения технологических характеристик ТСМ к единым условиям обработки выбрана тепловая модель процесса резания, предложенная С,С.Силиным. Анализ состава параметров, влияющих на режимы обработки'в ней, позволил представить коэффициенты приведения характеристик ГСМ в виде произведения

18

Кпр^ = п Кпрх , (10)

где Knpj- коэффициенты приведения: по - теплоемкости, плотности, теплопроводности, прочности, относительному поперечному сужению образца обрабатываемого материала; гго шероховатости обработанной поверхности; по теплопроводности и размерной стойкости инструмента; по главному и вспомогательному углу в плане, переднему и заднему углу режущего клина , радиусу при вершине режущего клина в плане, радиусу закругления режущего клина; по глубине резания; по количеству одновременно работающих зубьев инструмента; по кинематике различных методов обработки; по твердости обрабатываемой поверхности.

Анализ процесса изменения приведенных характеристик ТСМ позволил сделать следуицие выводы:

1.." При параметрической оптимизации ЭТП уменьшение приведенной длины резания ведет к уменьшению работы формообразования, а следовательно, соответствует увеличению стойкости режущего инструмента, т.е. 1др —► min.

2. Увеличение удельных энергозатрат (мощности резания) при сохранении производительности не ниже заданной пропорционально приведенной интенсивности формообразования,т.е. Wnp :—► min.

3. Уменьшение работы формообразования в системах механообработки резанием в основном'осуществляется за счет упрощения кинематики формообразования и уменьшения длин перемещений режущих инструментов. В качестве Параметра, учитывающего эту тенденцию, использовано приведенное время формообразования, т.е. Тпр —» min.

, В терминах ТТЛ сформированы наиболеь распространенные задачи технологического проектирования: интенсификация, ориентированная

на повышение производительности систем механообработки резанием в условиях наличия (отсутствия) ограничений конструкторско-техноло-гического и организационно-технического характера; энергосбережение, ориентированное на уменьшение энергетических и материальных затрат в процессе.обррботки при заданной производительности ТСМ.

' Допустимое множество решений при синтезе-ТСМ ГЭП формируется на основе представления интегральной целевой функции (11) в виде системы критериев существпания и ранжирования решений задачи (рис. 4).

Тс

Тсч

rain(Тс) ^ | Тсв

Тси Тем.

О ШШ^^КПР^ПР^ ' • ш1п(КПР)

Рис. 4. Зависимость между количеством переходов в ТСМ ЭП (КПР) и суммарным временем обработки на.них (Тс)

Математическая модель синтеза структуры ТСМ ГЭП представлена в виде правил, отражающих ограничения, накладываемых горизонтальными и вертикальными связями можду ЭТС ЭП при обработке ЭП. •

Синтез технологического перехода при известной структуре плана обработки ЭП включает в себя решение следующих задач: определение рационального множества типов режущих инструментов, их геометрических и физико-механических характеристик, удовлетворяющих ограничениям по производительности и условиям обработки в ТСМ ГЭП; определение оптимальных технологических условий обработки (методов обработки, режимов обработки, силовых параметров процесса резания и других) исходя из.минимально допустимой производительности технологического перехода.

При у Верхняя граница / Тсе^Тси

777Т7777"

производительности

КПРд КПР

V 1 V к

1=1 к=1 < к*1

[к | ш1п(|д^к>;,|)]

во г г'? л

Л1 I 1 1 тНл1х ^и]]

1 >- к

КП КПР.,

КПР,

г1.3

и / или

к.З

¿=1

1пр )

> о

КП КПР

1 3 ""к з

Ш ' ^.з.Л >0

3=1 1=1 г-1 ■и / или

Иор^ >0

КПР,

КВО

КП

ЛлЗ 3 Хэтп., += Г1. 3-1 и кпр^ 3,11 1

t гих I»— 1

п хэш, п, Хэп.,, 1=1 1 1=3 ^

кп г-1

t-l Хэп^ Р

, кп

"(а

Хэтп

Ж. ^

Хэп

ст

■Й1-

ВДэтп^]

1Г

Хэпч= Р* Хэтп.

Хгэп =

га I кп 1 п Хэп, п СТ, 1=1 . 3=1 3

ХДэтп^ { ХЯри^, ХДэп^, ХДст^, ХДрр^}

(11)

где 1>-к - 1-й вариант структуры и параметров ТСМ ГЭП по степени . шйективности обработки ГЭП следует за к-м вариантом обработки; . 3=1,кп - номер ЭП в порядке следования ее обработки в ГЭП; кп -количество ЭП в ГЭП; ,кпр^ - номер ЭТП (этапа обработки

3-й ЭП); кпр^- количество ЭТП 3-й ЭП в ГЭП; Хгэп- характеристики ГЭП на ^-м этапе обработки; СТ^ - размерные и угловые связи 3-й ЭП на г-м этапе обработки с другими ЭП в ГЭП; (...) - воздействие на процесс получения характеристик ЭП на 1.-м ЭТП со стороны ЭП полученных на Х-и . этапе обработки' и имеющих номера в ГЭП ' меньше номера обрабатываемой ЭП; Р1;_1(...) - воздействие на процесс получения характеристик ЭП на 1;-м ЭТП со стороны ЭП полученных на (1-1)-м этапе обработки и имеющих номера в ГЭП ' больше номера обрабатываемой ЭП; Хэтп^. характеристики 1-го нч-

рехода На 3-ю ЭП; ХДэтп^ - допустимое множество состояний технологических переходов при обработке 3-й поверхности; ХДри^ - допустимое множество состояний ЭРИ при обработке 3-й ЭП; ХДэп^- допустимое множество состояний 3-й ЭП при переходе из' состояния "О" - "исходная заготовка" в состояние "КП" - "деталь"; ХДст^ - допустимое множество угловых и размерных связей обрабатываемой поверхности и элементарного режущего инструмента; ХДрр^ - допустимое множество режимов обработки 3-й ЭП).

Методика автоматизированного проектирования планов обработки ГЭП представлена в виде алгоритма, который состоит из следующих б-и этапов:

1 этап. В терминах ТТП формулируется Исходная задача синтеза, после чего компонуется блок проектных процедур, реализующий решение поставленной задада.

2 этап. Производится ввод данных для проектирования.

3 этап'. Выполняются следующие процедуры: генерация вариантов ' обработки ЭП в ГЭП и' их отсев по конструктивным и технологическим

ограничениям; определение количества и состава переходов обработки каждой ЭП й их последовательности в ТСМ ГЭП; определение приведенных характеристик ТСМ ГЭП и отсев тех вариантов ТСМ, которые не подходят по пороговым критериям; ранжирование оставшихся вариантов обработки ГЭП по степени предпочтительности их применения.

4 этап. Выполняется: проектирование элементов структуры ЭТП (выбор кинематики формообразования, определение структуры перемещения инструмента в цикле обработки ГЭП и др.); осуществляется расчет припуска на обработку; производится оптимизация структуры перехода в зависимости от параметров процесса обработки (режимов резания) и режущего инструмента.

5 этап. Выполняется параметрическая оптимизация ЭТП в сочетании со структурно-параметрической оптимизацией режущей части ЭРИ (выбором конфигурации режущих клиньев, определением размеров режущих кромок и физико-механическис характеристик режущей части инструмента).

6 этап. Выполняется макетирование результатов расчетов и создаются технологические документы.

В качестве объекта исследования и проектирования по предложенной методике принято действующее производство корпусных деталей двигателя ИЖ-Ю4 на ХПО "Завод имени Малышева".'

Целью синтеза планов обработки ГЭП при реконструкции производства двигателей ИЖ-Ю4 было создание предпосылок для оптималь-

ной компоновки.ТСМ в целом. Оптимизация металлорежущего'оборудования выполнялась только в рамках корректной оптимизации планов обработки 311. I •

В результате проектирования получен оптимальный вариант ТСМ ГЭП с тактом обработки 55.8.с. и годовой программой 115525 шт, для которого выполнены конструкторско-технологические разработки, направленные на создание нового агрегатного металлорежущего оборудования и транспортных систем. Реализация рекомендаций позволила реорганизовать производство этих деталей, оснастив его. вы-сокс.фоизводительными робототехническими комплексами на основе агрегатных станков'.

Выполнен расчет экономической эффективности САПР МАРШРУТ при эксплуатации в условиях Харьковского СКВ АС. Экономический эффект от внедрения'методики синтеза планов обработки элементарных по' верхностей составил 261037.рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате выполненных исследований разработана методология автоматизированного проектирования планов обработки поверхностей на ранних стадиях проектирования технологической компоновки специального металлорежущего оборудования.

. 2. Разработана система функциональных критериев,' базирующаяся на положениях ТТП и направленная на уменьшение энергетических потерь в, системе обработки в процессе формообразования. '

3. .Сформулированы наиболее типичные задачи синтеза, встречающиеся при проектировании нового производства, и реконструкции действующего.

4. Построена модель соструктурно-параметрической оптимизации планов обработки ЭП, реализующая декомпозиционный подход к проектированию' в сочетании с многопараметрической моделью оптимизации на базе решения задачи динамического программирования.

6. В качестве реализации методики проектирования подготовлены все виды обеспечения САПР (информационное, программное, организационно-методическое, техническое), которые представлены в виде программно-методического комплекса "МАРШРУТ" для. использования на персональных ЭВМ.

7. Результаты исследований использованы при создании плана реконструкции действующего производства деталей картера двигателя /Ж-Ю4 для ХПО "Завод имени Малышеве" и подготовке технологичес-

кой документации по агрегатным станкам НТО АС. Экономический эффект от внедрения этих разработок составил 261037 рублей.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Тимофеев Ю.В., Карпусь В.Е., Шелковой А.Н. Оптимизация параметров технологических систем массового автоматизированного производства //Резание и инструмент.- Вып. 27.- Харьков: Вища ШКола, 1982.- 0.43-47.

2. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Автоматизация проектирования технологических процессов механообработки и методы выбора оптимальных решений //Применение систем автоматизированного проектированйя конструкций в машиностроении: Тезисы докладов всесоюзного научно-технического симпозиума.- М.,1983.- С.106-107.

3. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Принципы разработки алгоритмов. решения оптимизационных задач в механообработке //Прогрессивные технологические процессы и повышение эффективности механической обработки труднообрабатываемых и неметаллических материалов: Тезисы, докладов республиканской научно-технической конференции.-Днепропетровск, 1983.- С.104-106.

4. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Критерии выбора оптимальных характеристик процесса 'резания //Резание и инструмент.- Вып. 32.-Харьков: Вища школа, 1984.- С.98-101. •

б. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Критерии оценки эффективности использования режущего инструмента //Автоматизация расчетов металлорежущих инструментов с помощью ЭВМ: • Республиканский производственно-технический семинар,- Челябинск, 1984.- С.5-6.

6. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Методы оценки технических решений в механообработке и пути реализации резервов оборудования //Проблемы разработки и внедрения гибких автоматизированных производств и систем автоматизированного проектирования в машиностроении: Республиканское научно-методическое совещание-семинар, -29-30 мая.- Йошкар-Ола, 1984.- С.28-29.

7. Тимофеев Ю.В., Шелковой \.Н., Головков С.М. Технико-экономический экспресс-анализ систем механообработки //Научно-технический прогресс и повышение эффективности использования производственного потенциала в машиностроении: Республиканская научно-техническая конференция. Тезисы докладов.- Ч.З.- Харь .'ов, 1984.- С.51.

8. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н., Яковенко И.З. Комплексная технологическая оценка эффективности использования режущего инструмента //Новые конструкции и прогрессивная технология производ-

ства режущего инструмента: Материалы всесоюзной научно-технической конференции 17-19 октября.- М., 1984.- С.375-377.

9. Шелковой А.К, Анализ характеристик технологических систем металлообработки резанием //Вестник Харьковского политехнического института.- N 194.- Машиностроение.- Вып. 12,- Харьков, 1982.-С.3-4.

10. Шелковой А.К. Оптимизация характеристик режущего клина методами теории подобия //Вестник Харьковского политехнического института . Машиностроение,- N 208.- Вып. 14.- Харьков, 1984.-

■ С.б*-63.

И. Шелковой А.Н. Методологические основы технологического проектирования в механообработке //Вестник Харьковского политехнического института. Машиностроение.- N 226,- Вып. 15.- Харьков, 1985,- С.20-24.

12. Шелковой А.Н. Алгоритм формирования маршрутной обработки "связанных" поверхностей //Проблемы создания программного обеспечения комплексной автоматизации: Тезисы докладов всесоюзного научно-технического семинара.- Ч.1.- Калинин, 1987.- С.167-171.

13. Шелковой А.Н. Оценка эффективности работы систем обработки металлов резанием нв основе энергетических затрат //Теплофизика технологических процессов: Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции.- Волгоград, 1988.- С.34-35.

14. Шелковой А.Н. Пакет программ оптимизации планов обработки "связанных" элементарных поверхностей с использованием немарковских моделей автоматизированного проектирования //САПР конст-

" рукторской и технологической подготовки автоматизированного производства в машиностроении: Тезисы докладов, декабрь 1990.- Харьков, 1990.- С.14-17.

15. Шелковой А.Н., Бачков А.И. Пакет программ оптимизации обработки "свободных".элементарных поверхностей с использованием марковских моделей автоматизированного проектирования //САПР конструкторской и технологической подготовки автоматизированного производства в мапишостроении: Тезисы докладов, декабрь 1990.-Харьков, 1990.- С.11-13.

16. Шелковой А.Н., Тимофеев Ю.В. Моделирование принятия решений при разработке планов обработки резанИем' //Актуальные ■проблемы фундаментальных наук: Сборник докладов ' международной научно-технической конференции, Москва, 28 октября - 3 ноября.-Том 4.- Ы.: МГТУ, 1991.- С.9-12. ^ , Л