автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Повышение эффективности автоматизации изготовления деталей типа тел вращения в условиях многономенклатурного часто меняющегося производства на базе гомоморфных заготовок

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ПРИБОРОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

на правах рукописи

МАСЛОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

УДК 658.52.011.56.012.3: 621.9.06

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЦША ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ В УСЛОВИЯХ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ЧАСТО МЕНЯЮЩЕГОСЯ ПРОИЗВОДСТВА Н* БАЗЕ ГОМОМОРФНЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических

процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических каук

Севастополь - 1950

Работа выполнена на кафедре "Гибкие производственные системы" Севастопольского приборостроительного института.

Научный руководите .ь - доктор технических наук, профессор Ю. К. НОВОСЕЛОВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор А.М.ШОНЦОВ

- кандидат технических наук С.И.САВЧУК

Ведущее предприятие - Севастопольский приборостроительный завод им.В.'Л.Ленина

Защита состоится " 2-В" октяерд 1990 г. в М часов на заседании специализированного совета К 068.15.01 Севастопольского приборостроительного института /335053, Севастополь, бухта Стрелецкая, студгородок, СПИ, 4-й учебный корпус, ауд.

*Г-20! /.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "/¿Г" сентября 1990 г. Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим в двух экьамплярах направлять со адресу: 335053, Севастополь, бухта Стрелецкая, студгородок, СПИ, 4-й учебный корпус, Ученому секретари специализированного совета К 058.15.01.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Э.А.ЛЕШН

ОБЩАЯ ХАРАЯТЕРИСтеКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из задач, стоящих перед современным машиностроением, является организация высокопроизводительного изготовления деталей "по запросу" в условиях быстро меняющегося потребительского ррнка. В связи с этим функционирование гибких производственных систем /ГНС/ строится по интегрированной технологии в соответствии с принцшкэм "все только тогда, когда нужно". Однако практика эксплуатации П1С в нашей стране и за рубежом показала, что наиболее эффективное их использование возможно в условиях, когда серийность деталей, их номенклатура и порядок запуска в производство в известной мере детерми-нирова'ш, а коэффициент загрузки оборудования стремится к единице. Между тем статичный характер существующих производственных связей противоречит указанным требованиям. Возникла ситуация, когда повышение гибкости, производительности и надежности многономенклатурного интегрированного производственного процесса только лишь за счет наращивания технических возможностей оборудования и программно-управляющего комплекса становится мало эффективным.

■»Одной из причин созданиегося положения является то, что при широком внедренаи прогрессивного оборудования и новых организационно-технологических форм автоматизированного производственного процесса системные представления о заготовках и заготовительном производстве, их роли и месте в обеспечении показателей эффективности автоматизированного производства, остались неизменными. Заготовки являются структурно статичш.«* объектами, поступаюдами извне в ШС механообрайотки. Конструктивно-технологические свойства заготовок и их серийность определяют характер связ. : между элеыент-'ми ГПС, а гибкость технологического процесса, его производительность и надежность си-

ределяются исключительно возможностям оборудования, которое вынуждено приспосабливаться к текущей производственной ситуации, к поступающим заготовкам.

Таким образом, проблег. а повышения эффективности гибкого автоматизированного производства за счет использования системного потенциала заготовок, разработки метода организационно-техно логического приспособления их л изменяющимся условия.! производства, имеет ватное научное и прикладное значение. Особую актуальность эта проблема приобретает для наиболее широко распространенного класса деталей - тел вращения.

Целью работы является пожелание производительности, гибкости и надежности автоматизированных производственных систем при изготовлении деталей типа тел вращения комплектными партиями на основе использования заготовок, отвечающих, требованиям ыкогономанклатуркого часто меняющегося производства, функционирующего в соответствии с принципом "все только тогда, когда нужно".

Задачи исследование?

1. Проанализировать связи между элементами гибких производственных систем, определить место заготовок в структуре ГОС и их роль как системообразующего фактора в формировании многономенклатурных технологических процессов автоматизированного производства.

2.Разработать подход к структурной организации гибкой производственной системы обработки деталей типа тел вращения, для изготовления которых используются принципиально новые заготовки - гомоморфные /га-заготовки/.

3. Исследовать функционально-технологические взаимодействия /ФТВ/ меаду элементами ГОС и ГМ-заготсвкамк с целью определения влияния конструктивно-технологических свойств по- 4 -

следних на производительность, гибкость и надежность изготовления деталей типа тел вращения.

4. Предложить методику оценки номенклатурной производитепь-иости, гибкости и надежности технологического процесса изготовления и поставки на сборку деталей для условий использования И-заготовок.

5. Сравнить расчетно и исследовать экспериментально влияние конструктивно-технологических свойств ГМ-заготовок на показатели эффективности автоматизированного производственного процесса и качества обработанных деталей.

6. На основании вышеизложенного определить паиболое рациональные виды И-заготовок, позволяющие повысить о^^хзктивкость автоматизированного производства.

7. Разработать программно-методический комплекс для автоматизированного проектирования Ш-заготовок.

8. Внедрить результаты ис-ледованяЯ в промышленность. ■

Методы исследований: При структурном анализе ГПС я поиске

ревений поставленных задач использованы теория категорий, ъло-менты теории информации, представления теории систе . При исследовании функционально-1 .ехнологических взаимодействия в технологической системе токарного обрабатывавшего центра /ТОЦ/ применялись основные положения теории систем массового обслуживания и теории надежности, решения систем линейных алгебраических уравнений с помоев ЗВМ, а при экспериментальных исследованиях - методы математической статистики.

Научная новизна:

1. На основе преобразованной схем; структурных связей ъсоа-ду элементами ГПС - включения подсистемы проечтироьании л наставления заготовок в структуру автоматизировали Л производственной системы меха 'обработки - предложен?/ вь'е заготовка для изготовлен-л тел Есгаенил - луо-л;/:..-.)^.

- 5 -

2. Исходя из описания функционирования токарного обрабатывающего центра как марковского процесса, разработана методика расчета производительности процесса обработки, учитывающая динг мику перехода ГПС из одного состояния в другое при различных комбинациях функционально-технологических взаимодействий, позвс лявдая выявить наиболее рациональные варианты гомоморфных заготовок с учетом конструктивно-технологических свойств инструментов, затейного приспособления станка и транспортно- загрузочны: средств.

3. Для расчета номенклатурной производительности, технологической гибкости и надежности обработки комплектных партий деталей использованы количественные показатели ФТВ, характерные для рассматриваемых организационно-технологических условий.

4. Количественно определена связь между величиной производительности и технологической гибкости, доказана необходимость измерения последней в единицах времени.

5. На структурно-логическом уровне определены соотношения между свойствами заготовок и показателями качества обработанны

. деталей,

6. С помощью понятия об ФТВ в ШС уточнена зависимость дл расчета избыточной температуры детали, которую она приобретает б процессе обработки. %

7. Разработана математическая модель для автоматизированного проектирования гомоморфных заготовок на ЭВМ.

Практическая ценность работы: Разработанная схема структу ных связей мехду заготовительными производством /заготовками/ и транспортно-технологическим оборудованием в Л1С позволяет рассматривать подсистему проектирования и изготовления заготовок как составной элемент ГПС механообработки, что, в свою очередь обеспечивает практические использование 1ы-заготовок в изменят щнхся условиях автоматизированного производства при выпуске де

талей комплектными партиями. Применение И-заготовок повышает производительность, гибкость и надежность изготовления деталей, сокращает непроизводительные расходы на транспортирование и складирование деталей. Созданный программно-методический комплекс автоматизированного проектирования IM-заготовок функционирует как автономно, так и в составе интерактивной системы подготовки технологических процессов. Результата исследований могут быть использованы для оценки указанных параметров эффективности автоматизированных производственных процессов.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке технологических процессов изготовления деталей приборов в Киевском филиале ИМИ оптического приборостроения. Годовой экономический эффект от внедрения технологии подетально-блочной обработки и программных средств проектирования ГМ-заготовок составил 25603 руб.

Апробация работы. Основшл результаты работы доложены на:

- республиканской научно-технической конференции "Внедрение роботизированных комплексов и гибких автоматизированных производств в механообрабатывапцих и сборочных производствах" /Севастополь, 198S г./;

- научно-практическом семинаре "Оборудование, организация и диагностика в гибких производственных системах" /Ленинград, 1987 г./;

- Всесоюзный научно-технической конференции "Технологическое

и нормативное обеспечение станков с ЧПУ и гибких производственных систем" /Челябинск, 1988 г. /;

- 1-ой Всесоюзной научно-технической кок'еренции молодых ученых "Роль научно-технического творчества молодежи в разработке и ускорении прометенного внедрения прогрессивных технологий, материалов и устройс- •" /Севастополь, 1988 г./;

- республиканской конференции Повыаекие производительности ..

- 7 -

качества продукция в условиях гибкой автоматизации маишно-и приборостроения" /Севастополь, 1988 г-/;

- республиканской конференции "Автоматизация механосборочных процессов в машино- и приборостроении" /Москва, 1989 г./;

- научно-техническом семинаре "Автоматизация технологической подготовки механообработки деталей на станках с ЧПУ" /Ленинград. 1990 г./;

- научно-технических семинарах и конференциях: "Бнедрен-е программно-управляемого оборудования в механообработке" /Севастополь, 1987 г./, "Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение научно-технического прогресса и интенсификацию народного хозяйства" /Севастополь, 1987 г./, "Внедрение станков с ЧПУ и роботизированных станочных модулей в механообрабатывающее производство" /Севастополь, 1988 г./, "Опыт эксплуатации станков с ЧПУ и средств их оснащения", "Разработка и внедрение автоматических производственных систем" /Севастополь, 1990 г./.

Публикации. По материалам .диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура к обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и 50-ти приложений. Основной текст диссертации содержит 143 страницы,его иллюстрируют 10 таблиц и 37 рисунков; список литературы состоит из 281 наименования; приложения - из 126 страниц.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Подход к структурной организации гибкой производственной системы механообработки, в состав которой включена подсистема проектирования и изготовления заготовок тел вращения.

2. Бэмоморфные заготовки как средство: 1/ реализации комплектного выпуска деталей типа тел вращения в условиях автоматизированного многономенклатуркого производства, 2/ автоматизации изготовления деталей, обработка которых в ГПС считается

- 8 -

экономически неэффективной по организационно-технологическим причинам, 3/ повышения производительности, гибкости, надежности функционирования автоматизированных производственных систем, 4/ повышения качества обработанных деталей.

3. Оригинальные методики соответствующих расчетов, результаты экспериментальных исследований, программно-методические средства автоматизированного проектирования ГМ-заготозок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель и задачи исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту, и научная новизна работы.

В первой главе дан анализ состояния вопроса повыяения эффективности автоматизированного производства, которому посвящены работы Ю.М.Соломенцева, В.Г.Митрофанова, А.М.Тихонцова, Н.М.Капустина, Б.Н.И17мнова, В.К.Старкова, В.Г.Старостина, А.М.Басина, В.И.Комиссарова и других исследователей; рассмотрены основные направления и. средства сокращения йроазводственного "икла изделия, являющегося основой формирования затратного механизма при оценке эффективности производственного процесса. Сделан вывод о том,'что существующие методы снижения времени пребывания деталей в стадии обработки не в состоянии обеспечить комплектное их изготовление в услог ях 0ТТ-технологии /от .-лгл. \Just-Ln~time "Как раз вовремя"/. Одной из причин неудовлетворительной эффективности Л1С является то, что при проектировании частных структурных связей в производственной системе механообработки заготовки и заготовительное производство рассматривается как вно'инев .жрухение ГПС. Заготовки представляют собой структурно статичиич объекты, на которые направле т действие технологического оборудования по ах -10*-гаизмене;ош. 0во2с"..а производительности, гиб-

кости и надежности производственного процесса реализуется лишь за счет приспосабливания к изменяющейся ситуации самого технологического оборудования, заготовки в этом процессе не участвуют. Кроме того, выявлению резерлов повышения эффективности автоматизированного производства препятствует отсутствие методики расчета производительности и гибкости, адекватно отражающей взаимодействия в процессе обработки между всеми компонентами технологической системы. Обоснована необходимость создания полобной методики, учитывающей состояние ГПС в данный момент времени.

Во второй главе предложена схема преобразования структурных взаимоотношений в ПЮ, на основании чего введено понятие о гомоморфных отношениях между множеством деталей, которые необходимо изготовить, и множеством заготовок, посредством которых это изготовление реализуется; разработаны методики анализа функционально-технологических взаимодействий /ФТВ/ в технологической системе, расчета номенклатурной производительности и гибкости, дан анализ надежности поста!.ки комплектующих деталей, входящих в производственную партию, на сборку; определены преимущества, которые дают гомоморфные заготовки по производительности, гибкости и надежности технологического процесса.

В качестве основного критерия эффективности работы 1ИС был принят кр..герий степени удовлетворения целеобусловливающему фактору - изготовлению комплектной группы деталей, поступающих на сборочную позицию, - т.к. первичность цели есть основной принцип создания и эксплуатации любой технической системы.

С помощью экстроспективного подхода к анализу системных связей между элементами ШС установлено, что для достижения максимальной эффективности в структуру ШС механообработки необходимо ввести подсистему проектирования и изготовления заготовок (С31Ю. Тогда традиционное преобразование материального потока вида "за- 10 -

готовки - готовая продукция" примет вид "материал для изготовления заготовок - готовая продукция".

Предположение о структурной подчиненности системы изготовления и проектирования заготовок (СЗГМ), а также материального потока заготовок (3) гайкой производственной системе, обрабатывающей эти заготовки, позволяло рассмотреть с системных позиций к преобразовать сами заготовки, являющиеся материальным субстратом систем

терастическое множество, Ь- 1,2,3, соответственно плановый но-кешс.атурно-серийяый заказ /НСЗ/, множество заготовок, поступающих на обработку и совокупность обработанных деталей, то можно заключить, что традиционный подход х заготовкам, процедуре проектирования и реализации производственного процесса устанавливает между системами 5/и , 52 и отяоиения ограниченного изоморфизма, означающего, что выбор конфигурации заготовок не связан системно образующими атрибутами - между поверхностям детали по чертежу и поверхностями заготовки с одной стороны, поверхностями заготовки и обработанной детали с другой стороны может быть или нет взаимно однозначное соответствие, но каядой детали из планового заказа становится е соответствие заготовка, а каждая заготовка преобразуется по ходу обработки в готовую деталь. Перенос <^СЗПл) в Л1С механообработки обусловил возможность внутрисистемных взаимодействий, организованных на принципе гомоморфного соответствия между 3/ и 5г. Ограниченно изоморфные заготовки /ОИЗ/ и гомоморфные заготовки '/ГМ-заготовки/ представлены на рис. 1.

Как видно из рисунка, 1М-заготовка представляет симбиоз ограниченно изоморфных заготовок, выделанных из портфеля заказов НСЗ в силу определенных конструктивно-технологических признаков, с учетом стохастического характера последнего.

Г и

J

Рис.1. Пример ограниченно изоморфных и гомоморфных заготовок 3 соответствии с системными принципами 1М-заготовку следует рассматривать как открытую систему с переменной структурой. Переменность структуры заготовки означает свойство последней изменять свою структуру в зависимости от стадии процесса обработки и целей, стоящих перед П1С в данный момент времени. Это свойство определяется степенью организацио"ной и технологической гибкости обрабатывающей системы (ОС) в рамках ПК.

Для определения количественных показателей влияния Шч-заго-товок на параметры эффективности производственного процесса были проанализированы закономерности организации циклоз обработки деталей при. т-адиционной технологии партионной обработки /ТПО/ и технологии подетально-блочной обработки /ПБТ/, которая реализуется посредством П5-заготовсх.

В качества основного принималось предположение о стохастич-ности изменения фазового пространства состояний /ФПС/ в процессе обработки и случайно." продолжительности времен пребывания ШС в состояниях ИС. Были принята следующие допущения: переходы мевду состояниями и времена пребызания в них подчинены марковскому еэойст?у; ФПС является дискретным, а функционирование системы происходит з непрерывном -ремени.

- 12 -

Под состояниями ГОС понимается взаимодействие режущего инст-ента или траяспортно-зажимяого органа станкл с поверхностями отовки. Представляя фазовое пространство как множество элемен-ных поверхностей, подлежащих обработке, можно определить фа-ьныо вероятности пребывания системы в искомых состояниях А? , •о. Pi j ... ,Pi . Для этого по соответствующим графам состояний я обработки деталей из сравниваемых видов заготовок/ составяя-ь системы уравнений Колмогорова, решая которые с помощью прог-т PLOR, полутали значения Ро и Роо для общего случая об-этки одной детали /ОИЗ/ и случая обработки IM-заготовки, содер-5й три элемента. Состояния So и Soo соответственно означают 5нвание обрабатывахией системы в состояниях смены инструмента шционального отказа/ и загрузки заготовки на станок. Полагая упрощения решения, что все интенсивности потоков событий, пе-чушдас систему из состояния в состояние, равны единице, полу-

п OUI пОаз „ГЦ

[ Но — too - 0,01352, а Го =Ноо = 0,009156. Сравнивая тоения Po/f{-Po) для обработки традиционной и ГМ-заготовок, ■чили, что при обработке Ш-заготозжи, содержащей элементарные тсвки на 3 детали, технологическая система на 43,9^ меньие ывает в состоянии функционального отказа. Программа PLOR реализована на ЕС-1033 в операционной сис-/ОС/ "ФОКУС" и С?,1-1420 /ОС "РАФОС"/.

Для количественной оценки производительности и гибкости тех-гической системы при использовании Ш-загстовок были пркмене-зстроеыше графы состояний исследуемого фазового пространства, ?ое представляет собой кортеж состояний Si . Вычисление вероятных характеристик позволяет прогнозировать ожидаемую загруз-1ждого инструмента, участвующего в обработке, по средним зна-ш интенсивностзй переходов ■/?/, определенных на основе ста-'леского анализа номенклатуры, составляющей традиционный /те- 13 -

куций/ "портфель заказов". При атом, можно определить как среднюю

величдьу занятости каждого инструмента в изготовлении всей партии

ащ

деталей, так и в обработке одной заготовки. Значение Г1 показывает индивидуальчую загрузку '-нструмента для всей партии, значение Р1 для одной детали /безотносительно номенклатурной

1&1,

принадлежности последней/, а значение \Ис будет соответс-

твовать средней.величине занятости ГНС обработкой данной детали /в процентах или долях времени/. В данном случае озь лает

количество одноименных состояний, в которых пребывает система при обработке всей партий деталей. Представление процесса изготовления всей партии деталей в виде коттежа позволяет рассматривать обработку в ГПС как единую последовательность функционально-технологических взаимодействий, что облегчает нормирование деталеопераций по ийдивидуатьным значениям 71 ( , и повышает точность нормирования производительности выпуска всей партии деталей комплекта.

Используя представление обработки деталей комплекта в виде кортежа, нетрудно перейти и к анализу понятия "гибкость". Под технологической гибкостью будем подразумевать свойство производственной системы переходить в пределах установленных технологических возможностей из одного работоспособного функционального состояния в другое для выполнения очередного производствэнного задания или новой функции. Количественно гибкость ГОС может быть выражена временем перехода между крайними состояния;.® соседних функциональных заданий в кортеже взаимодействий или скоростью совершения этого перехода. Следовательно, параметры гибкости технологической систем; могут входить в выражение для определения общей производительности обработки партии из 171 деталей /7/т)/л£йо л&5ой ее части/:

П. 1_ ___I--, /1 /

П'/ I ) ' I к=<

?д9 - интенсивности переходов в ФПС при непосредствен-

юм выполнении обработки деталей, Зо(д1&п)п - интенсивности переходов из состояний, отличных от резания, внутри цикла обработки, соответствующего одной операции, (&йгг)к - перерывы в рабо-ге П1С, Л^я - время , затраченное на вспомогательные манипуля-ши, нродшествупдие начаду обработка данной партии дотглей,Д£л-зремя, затрачиваемое на разгрузку последней детали. Однако, если зсе указанные времена заманить на соответствующие интенсивности, го

I

Таким образом, получим

---

ГПЦ'Мд(р)гг)-'//7-- ^ . / 2 /

П,1 I / ' 41

?ырат.еязе, являющееся интегральным показателем производительности и гибкости, в котсрс;.': порзое слагаемое показывает затраты зре-гени технологической системы непосредственно на резание, второе -:видетельствует о гибкости переключения системы с одной выполня-¡мой фуикп/и на другую, в рамках одной операции, третье четвертое г пятое слагаете дозволяют судить о гибкости данной ТПС ара пе->ехода к обработке следующей детали кортежа. Воспользовавшись формулой /2/ для одноименных партий деталей, изготавливаемых из Традиционных штучных и гомоморфных заготовок, получили соотноше-ше элементарных взаимодействий по труппам: для 1К-заготовок -17:40:12, для штучных заготовок - 87:102:26, где первая цифра оз-¡ачает количество актов резания, вторая - количество переходов ¡нутри цикла обработки, но связанных с резанием, третья - взаимо-сействия обеспечения обработки последующих деталей партии. Таким >бразом, итоговая производительность обработки всего кортежа деталей возрастает при использовании П'-заготовок в 1,41-раза, а 1начеяие гибкости увеличивается в 2,2 раза.

- 15 -

Сокращение количества элементарных взаимодействий в процессе обработки при использовании Ш-заготовок способствует повышении надежности обработка всей партии комплектующих деталей. Это следует из выражения

. /3/

где £г - функция готовности кортежа деталей, Ьист\Хц - функция готовности состояний в установившемся режиме работы. Видно, что вероятность изготовления всей партии деталей в течение времени 0" тем больше, чем меньше количество П состояний , в ко торых пребывает технологическая система. Примерный расчет показы' вает, что надежность обеспечения сборочных подразделений комплектующим;! деталями, изготавливаемыми из Ш-заготовок выше на 54? /для конкретной группы деталей/.

В третьей кшве разработана математическая модель расчета точности обработки деталей из гомоморфных заготовок.

Показано, что место детали /заготовки/ в центре всех пространственных построений,связыващих медду собой все функциональные компоненты технологической системы, определяет ее базовую роль при анализе процесса образования погрешностей. С другой стороны, являясь объектом обработки, носителем определенных физичес-кях, механических к технологических свойств, заготовка обуславливает вид, количество и последовательность ^ункционально-техноло-шческих взаимодействий, их кинематический и динамический режимы в той мере, в которой они зависят от параметров заготовки.

Определены атрибуты каждого из уровней в ;истеме отношений заготовка _ обработанная деталь". На уровне заготовки их количв! тис состаатеет 13, на уроЕне технологической си<. емы мехакообра-сз-.-ки - 8, ¡1а уровне комплекса параметров к-чества обработанных поверхностей - 5. Сумгарное количество факторов, учас.вущих со

- 15 -

:тороны заготовки в формироваши параметров качества обработан-шх поверхностей составляет 113.

Для расчета погрешностей обработки ГМ-заготовки проанализиро-заны те 'факторы и свойства заготовок, которым различается заготовки гомоморфные и традиционные. Такими ^акт-ори.'.:! якл.'латся: влия-ш массы заготовки на тепловые деформации обрлс'гх'.'^л-кой детали, зибрацио.чную устойчивость, динамические харагс7-гр5.с~-.;;:и, г-лияние габаритов Ш-заготонки на жесткость последков, елхшез количества точек позиционирования режущего инструмента на форкиро^аже югрешностл позиционирования, влияние наличия хвостовика на погрешность установки заготовки в зажимное приспособление станка.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию по-сазателей эффективности использования 1Л?-загоговок, а тленно точ-юсти, производительности и надежности обработки.

Рассмотрены условия организационно-технологического характера, :оторые определяют способ получения заготовки в автоматизировании производстве. Установлено, что способ получения заготовки [олжзн удовлетворять следующим требованиям:

• быть экономически эффективнчм в условиях данного предприятия;

• позволять соединять в одной заготовке заготовки деталей из раз-шчных марок материалов /наличие данного требования зависит от ибора состава технологического оборудования заготовительного роизводства/;

• обеспечить выполнение тезауруса технических требований на заголовки деталей, обрабатываемых в гибких автоматизированных произ-юдствах. С точки зрения удовлетворения всем выше указанным тре-ованиям наиболее подходящими являются отливка, жидкая штамповка

; сварка трением отдельных элементов в К-заготовку.

Рассмотрены различные компоновочные варианты ПЛ-заготовки, з которых наиболее предпочтитетьным является следующий: ГМ-заго-

- 17 -

товка, сваренная из отдельных элементов, имеющая специальный тран спэртнс-базкрущкй хвостовик /ТЕХ/.

Проведенный расчет погрешностей обработки для групп деталей, обрабатываемых из традиционных и 1М-заг0Т0Б0К, показал, что точность всех выполняемых.размеров повышается на 14-346 мкм. Наиболее приемлемо использование Ш-заготовок с ТЕХ.

Кроме расчета точности обработки деталей из различных заготовок были проведены экспериментальные исследования параметров точности и показателей организационного плана /производительности, гибкости, надежности/ с целью установления степени адекватности расчетных моделей, предложенных в гл.2.

Эксперименты проводились на токарном модуле ЕРСК-01. Обрабатывались две комплексные партии деталей, для изготовления которы) использовались как традиционные штучные заготовки, так и ГМ-заго-товкд.

Точность выполнения размеров при обработке оценивали с помощью коэффициента точности Кт . Средние значения коэффициента точности выполнения диаметральных размеров для партий деталей Пгм и Пет соответственно составили 1,04 и 1,75. Используя в качестве меры устойчивости технологического процесса величину раз-г ности между полученными' значениями критериев БартлетаР(\)и Кох-рана С и их табличными значениями /критическими/, получили, что использование К-заготовок позволяет повысить устойчивость технологических процессов в 2,45-4 раза /критерийи в 1,395,14 раза /критерий С / по одноименным деталям, на одинаковых

мах обработки.

Окончательная проверка эффективности использования 1М-заго-товэк была произведена с помощью раздельной оцет существенности различия между среднеквадратична л откло..эниямц Оеш и (Ггм и средними арифметически :/и Хот и Хгм отклонений исследуемых разме

- 18 -

роз по типам обработанных деталей. Для этого использовали Р -критерий Стгиента. Проверка подтвердила целесообразность применения ГМ-заготовки с точки зрения повышения качества обработки.

Экспериментальная проверка технологических свойств ТЕС показала, что за счет применения специальной конструкции зажимного элемента последнего удается поеысить точность установки: по диаметральным размерам - на 200-250%, по осевым размерам - на 180-

гоох.

Уменьшение количества точек позиционирования режущего инструмента при обработке И-заготовок и снижение величины холостых пробегов позволило повысить точность позиционирования по оси Ц на 1Ь%.

Размещение в одном блоке нескольких заготовок позволяет соблюсти принцип общности базы обработки, что очень важно для деталей, составляющих-сборочный комплект. При этом повышается точность взаимного расположения поверхностей обработанных деталей. Было исследовано влияние общности базы обработки на величину среднеквадратичного отклонения параллельности а радиального биения обработанных поверхностей, принадлежащих одноименным, деталям. По результатам исследовалий, стабильность достижения показателей взаимной параллельности поверхностей деталей при обработке их из Ш-заготовок на &ЗЛ выше, а величина стабильности распределения значения радиальчого биения при обработка Г!.'-заготиаок на 77% превышает аналогичное значение для традиционных заготовок. Доказано, что определявшее влияние на формирование рассмотрентах погрешностей оказывают количество и метрологичесгль свойства 1>ТЬ обрабатываемых деталей с зачимкыи приспособлением ота."кл я рг-г/-щ '.". инструментом, т.е. ег/бк/. позиционирован:« и неточность установки заготовки в патрон /з -оедкем на партию/ я;опг'.лм.ло обуславливают среднеквадратичное отклс. .ение (Г .

- 19

С помощью экспериментальных данных по распределению зрег пребывания системы в состояниях , полученных посредством хронометра-га, были проверены адекватности моделей анализа фа; го пространства ШС, методики расчета производительности, пк ти и надежности технологической системы. Для этого были пост] размеченные графи состояний по каждой разновидности Ш-загот< и штучных заготовок, на основе которых составлены соответстз; системы уравнений Колмогорова. Решение этих уравнений с помо! программы РШ на ЭВМ ЕС-1033 показало, что вероятность пр| кия система в состоянии функционального отказа /состоянии Р. при использовании Ш-заготовок снижается в 7 раз. По результ; хронометража эта величина составляет 6,57 /расхождение 6,6$/', четная производительность обработки партии Ш-заготовок выше в 1,24 раза, когда по результатам хронометража - в 1,28 раза, Использовав полученные значения установившейся функции готов; ти состояний, получили, что надежность своевременного изгото] шя деталей, входящих в комплексную партию, при использована Л«-заготовок повышается на 23,6%.

В пятой главе дано описание разработанного программно-м дического комплекса SPSQZдля автоматизированного проектиро: икя ГТ,'-заготовок. Проектирование 1М-заготовок заключается в < тамешш кортежа О'ЛЗ, входящих в одну заготовку, при соблсде. соответствующих ограничений. В качестве ограничений выступаю' следувдке условия: 1/ в одну Ш-за-отовку могут быть включен лишь ОИЗ тех деталей, материалы которых принадлежат к одному классу; 2/ изготовление любой детали в состав Ш-заготовки ; должно снижать качества обработки /по сравнению с трядиционга вариантом - СИЗ/; 3/ точность выполнения размерен деталей уб] ваот «о направлению от патрона станка. Ксмх-.екс SPSGZ соде; головную программу , пpoгpai¿v7 подготовки файла и.хедных дар&зд^роз дотгтэй и режимов резакик РРР ; сортировки дета

- 20 - •

по классу материалов, из которых она изготовлены сор-

тировки СИЗ по максимальному диаметру £0!?1)МХ; формирования гомоморфной заготовки удаления сформированных заготовок из массива исходных данных 5 С А Т1Е; проверки формируемой Ш-за-готовки по условию жесткости .

Время работы программного комплекса по формированию заготовки для группы деталей из 100 шт. составляет ~ 1 щи,

3 приложениях представлены распечатки соответствуюазгх программ и примеров расчета, а также документы, подтверждаю;^ внедрение данной работы в промышленности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТЫ

1. Предложена видоизмененная схема построения структурных связей между элементами ШС механообработки: в ШС введена подсистема изготовления ,и проектирования заготовок, что позволяет гибко реагировать на изменяющуюся производственную ситуацию выпуском соответствующего количества заготовок.

2. Доказана возможность установления между множествам заготовок и деталей, изготовленных из них, отношений неполного номен-клатурно-количестЕенного соответствия - гомоморфных.

3. Разработана конструкция гомоморфных заготовок для различных условий производства; гомоморфная заготовка, контурно объединяющая несколько разнородных деталей комплектной партии, представляет собой структурно яодвижнуш конструкцию.

4. Получаны теоретические значения пребывания автоматизированной системы в состояниях функционального отказа применительно к обработке традиционных и 1Т,¡-заготовок. При обработке ГМ-заготовох система в среднем пребывает на 49$ времени меньше з состоянии функционального отказа.

5. За счет представления работа ШС на уровне фуякцнональ-но-технологических взаимодействий разработаны оригинальные мето-

- 21 -

дики оценки номенклатурной производительности, гибкости и надежности поставки комплектующих деталей на сборку /для конкретного сримера: при использовании И-заготовок производительность обработки повивается в 1,41 раза, гибкость - в 2,55 раза, надежность изготовления комплекта деталей - в 1,54 раза/.

6. Доказало положительное влияние использования для закрепления и базирования IM-заготовок транспортно-базирупцаго хвостовика специальной конструкции. Использование IM-заготовок позволя ет повысить качество обработки по ряду показателей.

7. Усовершенствованы методика расчета тепловых деформаций обрабатываемой детали, программные средства размерного анализа П!-заготоЕок и проектирования управляющих программ для их обработки .

8. Разработан программно-методический комплекс автоматизиро ванного проектирования IM-заготовок, который может быть исгользо ван как автономно, таки и в составе интерактивной системы технологической подготовки производства.

9. Разработаны технические средства для снижения погрешностей от тепловых деформаций обрабатываемых деталей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Маслов C.B., Долгин В.П. Повышение зффе. гивности работы гибкой производственной системы за счет сквозного программирования цикла обработки / Севастопольск. приборостроательн. ин-т. - Севастополь, 1986. - 5 с. Рукопись депон- "ювана в УкргШШМ

25.09.83. -1« 2323 - Ук 8S.

*

2. Новоселов Ю.К., 'Маслов C.B., Каслова Т.С. Мет-дика разработки гиокозо синхронного производства детале.": судостроения // Внед рсние роботизированных комплексов и гибких автома1 зированных

производств в механообрабатывапцих а сборочных производствах: Тез. респ. научн.-техн. конф. - Севастополь, 1986. - С.5-6.

3. Новоселов Ю.К., Маслов C.B. Комплексная система подетально-блочной обработки тел вращения // Оборудование и диагностика в гибких производственных системах: Матер, научн.-практич. семинара. - Л., 39S7. - С.45-50.

1. У.аслоз C.B. Технологическое обеспечение реализации принципов синхронного производства тел вращения // Технологическое и нормативное обеспечение станков с ЧПУ и гибких производственных систем; тез. докл. Всесовз. научн.-техн. конф. - Челябинск, 1<:38. - С. 79.

¡. Маслов C.B. Обработка гомоморфных заготовок тел вращения в автоматизированном производстве // Повышение производительности и качества продукции в условиях гибкой автоматизации' глаши-но- и приборостроения: Тез. докл. респ. научн.-техн. конф. -Севастополь, 1988. - С.21-22.

|. Маслов C.B. Структурный системный синтез автоматизированной производственной системы механообработки на основе гомоморфного представления заготовок // Роль научно-технического творчества молодежи в разработке и ускорении промышленного внедрения прогрессивных технологий, материалов и устройств: Тез. дохл. 1-ой Всесоюз. научн.-техн. конф. молодых ученых. - М., 1988, - С.З.

. Маслов C.B. Методологические принципы определения номенклатурной производительности ГПС // Автоматизация механосборочных процессов в машяно- и поибсростроении: Тез. докл. научн.-техн. конф. - Севастополь, 1989. - С.5.

■ Маслов C.B. Решение задачи комплектности сборки на стадии изготовления комплектующими деталей в условиях ШС /для тел вращения / // Приборостроение: Респ. мвзвод, научн-техн. сб.

■ - К.: Тэхкака, 1990, вып.42. - 0.63-66.

9. ?,!асж>в С. В.Структуризация механообработки тел вращения // Автоматизация технологической подготовки механообработки деталей

Сдано в набор 11.09.90 г. Подписано в печать 17.05.90 г. Формат бумаги 60x90 1Дб. Бумага тип. № 2. Офсетная печать. Усл.печ.л. 1,17. Уч.-изд.л. 0,64. Тираж 100. Заказ № Ь-47. КМУ СПИ, Севастополь, Гоголя, 14

.ia станках с ЧПУ: Тез. докл. научн.-техн. семинара. - Л., 1990. - С.53-55.

б

с: