автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Принципы параметрической классификации компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки и методология их идентификации



На правах рукописи

ОВЧАРОВ ГЕРМАН АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПРИНЦИПЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ КОМПЕНСАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ШТАМПОВ МАЛООТХОДНОЙ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ И МЕТОДОЛОГИЯ ИХ ИДЕНТИФИКАЦИИ

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Барнаул 2009

3 0АПР2029

003468303

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Поксеваткин Михаил Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Железков Олег Сергеевич

кандидат технических наук Осколков Александр Иванович

Ведущая организация: ОАО «Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения»

Защита состоится 14 мая 2009г. в 15:00 на заседании диссертационного советд Д 212.111.03 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова

Автореферат разослан 11 апреля 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета лу

Жиркин Ю.В.

л

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность темы

В условиях развитых рыночных отношений и жесткой конкуренции продукции машиностроения существенно повышаются требования к качеству продукции и эффективности производства.

Большой объем в производстве заготовок и готовых изделий машиностроения занимает продукция объемной штамповки. Наиболее перспективные способы объемной штамповки - малоотходные процессы горячей объемной штамповки.

В связи с постоянно изменяющимися запросами потребителя необходимым условием конкурентоспособности производства является его гибкость, т.е. возможность быстро совершенствовать действующие технологические процессы и разрабатывать новые. Это возможно только с использованием автоматизированного проектирования технологических процессов.

Существенные затруднения в этом направлении вызывает отсутствие нормированного параметрического классификатора компенсационных устройств (КУ) штампов малоотходной горячей штамповки (МГШ), который позволял бы в автоматизированном режиме по параметрам поковки идентифицировать оптимальные способы компенсации избытка металла, непосредственно связанный с эффективностью производства поковок. Поэтому необходимость разработки параметрического классификатора КУ весьма актуальна.

Цель диссертационной работы

Разработка параметрического классификатора компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки, его теоретическое и экспериментальное исследование с применением систем автоматизированного проектирования технологических процессов.

Научная новизна

Разработана методология идентификации КУ по параметрам поковки.

На основе алгоритмической, идентификационной и иерархической гибридной моделей разработаны принципы

параметрической классификации поковок и КУ штампов малоотходной горячей объемной штамповки, отличающиеся тем, что определяемая ими структура классификации, выявляет взаимосвязи параметров поковки и КУ. Использование предложенных принципов позволяет на основе параметров поковки производить выбор оптимальных способов компенсации избытка металла, что приводит к минимизации объема избытка металла и повышению качества штампуемых поковок.

Впервые предложено решение задачи алгоритмизации выбора компенсационных устройств по заданным параметрам поковки, позволяющее отметить возможность методики,

На основании модульного алгоритма выбора компенсационных устройств разработана компьютерная программа с возможностью адаптации её к конкретным условиям производства.

Автор защищает:

- принципы параметрических классификаций поковок и компенсационных устройств: 1 - на основе алгоритмической модели поковки (АМП); 2 - на основе идентификационной модели поковки (ИМП); 3 - на основе иерархической гибридной модели поковки (ИГМП);

- принципы идентификации КУ;

- принцип построения модульного алгоритма выбора КУ;

- результаты верификации КУ, проведенной при помощи компьютерной программы на основе модульного алгоритма выбора компенсаторов.

Практическая значимость

Разработана методология идентификации КУ и алгоритм формирования их выборки, реализованный в виде компьютерной программы.

Результаты представленной работы могут быть использованы технологами промышленных предприятий, студентами и аспирантами технических ВУЗов в учебных и научно-исследовательских целях.

Реализация работы в промышленности

Разработанная компьютерная программа успешно опробована на промышленных предприятиях Алтайского края и принята к внедрению для использования при конструировании штамповой оснастки КГШП, что подтверждается актами внедрения, представленными в приложении.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены на: научно-технической конференции «Молодежь Барнаулу», 2006г., г.Барнаул; заседании кафедры «Машины и технологии обработки металлов давлением», ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова 2008г., г.Барнаул; заседании кафедры «Обработка металлов давлением», ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», 2008г., г.Новокузнецк.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе статей - 8, из которых 3 - в издании, одобренном ВАК, получено 3 патентов на изобретения.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения, списка литературы и четырех приложений. Работа содержит 135 страниц машинописного текста, 17 рисунков и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулирована цель, определена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ существующих классификаторов компенсационных устройств штампов малоотходной горячей объемной штамповки, существующих классификаций поковок и обзор некоторых известных методов компенсации избытка металла при горячей объемной штамповке.

Отмечено, что серьезный вклад в систематизацию информации о поковках и компенсационных устройствах внесли Атрошенко А.П., Соколов Н.Л., Охрименко Я.М., Поксеваткин М.И., в развитие автоматизированной системы проектирования технологического процесса горячей штамповки - И .Я, Тарновский, Г.П, Тётерин, Ч.А. Алиев, П.И. Полухин и другие ученые.

В результате проработки литературных и электронных источников и анализа описанной в научной,, технической и патентной литературе информации можно сделать следующие выводы и заключения, определяющие перечень необходимых задач исследований.

Установлено, что в настоящее время:

1) отсутствуют параметрические классификаторы поковок и компенсационных устройств, необходимые для автоматизации выбора метода компенсации избытка металла при малоотходной горячей штамповке;

2) нет методик автоматизированного выбора компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки;

3) существующие классификации поковок и компенсаторов носят общий характер, не содержат нормированных параметров поковок и компенсаторов, что делает невозможным их использование при разработке САПР, так как они не позволяют идентифицировать поковки и компенсаторы. В этом главный недостаток известных классификаций.

Задачи исследования:

1) разработать принципы параметрической классификации поковок и компенсационных устройств в общем виде на основе иерархической гибридной модели поковки (ИГМП), идентификационной модели поковки (ИМП) и алгоритмической модели поковки (АМП);

2) создать модульный алгоритм выбора компенсаторов на основе верификации параметров признаков поковок и компенсационных устройств;

3) на основе модульного алгоритма разработать компьютерную программу для реализации выбора компенсаторов в автоматизированном режиме;

4) разработать методику модификации баз данных признаков поковок и КУ для адаптации программы к конкретным условиям производства;

Во второй главе приводится основное условие разработки параметрических характеристик поковок и КУ штампов малоотходной штамповки - обеспечение взаимосвязи анализируемых параметров поковок и КУ, Эта взаимосвязь обуславливает выбор типов КУ, соответствующих заданным параметрам поковки. Тогда модель процесса выбора типов КУ будет обусловлена принципами идентификации поковок.

Выбор КУ, в конечном счете, сводится к процессу верификации параметров поковки по всем возможным типам КУ и оценке степени соответствия идентифицированных типов КУ, как параметрической характеристике поковки в целом, так и каждому отдельно взятому параметру характеристики поковки с учетом их комплексного влияния.

На этом основании приведены примеры параметрических классификаций поковок, описание параметрических характеристик поковок по нескольким признакам параметры которых непосредственно влияют на формирование выборки соответствующих видов КУ.

Параметрическая характеристика поковки может быть представлена набором значений параметров в численном виде. Принципы ее построения могут определятся видом используемой математической модели.

Для идентификации набора соответствующих типов КУ параметрическая характеристика поковки может быть представлена в виде иерархической гибридной модели (в матричном виде)

Согласно представленной модели множество параметров каждого признака классификации (модуля) целесообразно представить в виде гибридной матрицы в /-мерном пространстве:

Mr

X2Î ~*У2\ Х\2 У\2 Х22 У22

ХУ~*Уи X2J

хп ~»Уп Х12 Уп

Чр

Y,„

где ху - значение входного параметра (задается интервалом значений), j=l...m - номер значения входного параметра, т -количество значений входного параметра, у у - код интервала значений параметра, Yip - код параметра модуля (код интервала значений, в который попадает величина входного параметра), получаемый после проецирования входных данных конкретной поковки в набор параметров признака, р=\.,.к - номер признака (модуля), к -количество признаков модулей.

Для обобщенного кодирования поковки формируется матрица из кодов параметров модулей по каждому признаку

41

42

У21 Y,

22

Yj 1 Y:

а

Чр

N

Р>

Л2)

где Npi - коды признаков.

В матрицах (1) и (2) введены текущие значения символов IJ и р, так как их конечные значения (п, тик) для конкретного вида поковок могут быть различными.

В результате идентификации формируется обобщенный код гибридной модели поковки.

Параметрическая характеристика поковки на основе идентификационной моделй поковки может быть представлена в виде кода поковки, состоящего из нескольких групп чисел каждая из которых соответствует определенным значениям параметров признаков параметрической классификации поковок представленной в виде таблицы (табл. 1).

Таблица 1 -йдентификациошая параметрическая классификация горячештампованных поковок

1 25 Наименовапи е признака (модуля) Уровень значимости признака, % Параметры признака (идентификаторы) Код идентификатора -вида поковки

1 2 3 4 5

1 Вид поковки (гсомстричсс кий образ) (Г) 33 Осееимметричные сплошные типа шестерен (осаживание) 3301

Осесимметрнчные полые типа шестерен (осаживание) 3302

Осесимметрнчные типа фланцевых втулок (осаживапие и выдавливание 3303

Осесимметрпчные сплошные типа стержня с утолщением (выдавливание) 3304

Осесимметрнчные типа фланцевых труб (выдавливание) 3305

2 Поверхность разъема '' штампа 21 ■ Плоская 211

Симметрично изогнутая 212

Несимметрично изогнутая 213

3 Размещение избытка металла на поверхности поковки 18 На торце со стороны подвижного инструмента 1801

На торце со стороны неподвижного инструмента 1802

На боковой поверхности 1803

... ... ... ... ...

Пример кода поковки: 3302 211 1803 151 074 063. Приведенный код идентифицирует описываемые классификацией параметры признаков и дает информацию о рассматриваемой поковке в общем виде.

По данному коду может быть идентифицирован соответствующий набор компенсаторов, пригодных к использованию с данной поковкой, в случае, если параметрическая классификация КУ представлена в параметрическом виде с кодированием параметров признаков.

В третьей главе сформированы основные принципы построения параметрического классификатора КУ штампов малоотходной объемной штамповки.

Основная функция классификатора - на основании взаимосвязи параметрических классификаций поковок и КУ обеспечить корректное формирование выборки путем верификации значений параметров поковки,

Принципы формирования выборки КУ штампов малоотходной объемной штамповки разработаны с использованием методики оценки степени соответствия признаков компенсаторов и поковки по уровням значимости признаков ^

Выбор КУ основан на характерных признаках поковки, идентифицированных с соответствующими признаками КУ. Верификация признаков того или иного КУ характерным признакам поковки является одной из важных задач при разработке САШ ТП.

Приведена методика верификации признаков поковки по соответствующим признакам КУ на основе оценки уровней значимости каждого признака (модуля).

Предложенная методика верификации параметров использована при разработке параметрического классификатора поковок и компенсационных устройств штампов малоотходной объемной штамповки.

В четвертой главе приведен пример разработки параметрического классификатора компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки для осесимметричных сплошных поковок типа стержня с утолщением.

Принципы идентификации поковок, примененные при разработке параметров признаков классификации поковок, предназначенной для функционирования классификатора КУ, построены с применением всех трех моделей поковки, представленных в разработке: ИГМП, ИМП и АМП (реализованной в виде алгоритма выбора КУ, гл. 5)

В конкретных условиях производства существует ряд поковок определенной формы, которые отличаются друг от друга соотношением геометрических размеров, что непосредственно отражается на выборе типоразмера КУ. В работе приводится классификатор КУ для осесимметричных сплошных поковок типа стержня с утолщением (рис.1).

и

1

1

1

*с

Рис. 1 - Эскиз стержневой поковки

Соотношения размеров лежат в интервалах нижеуказанных значений (табл. 2), присущих ряду конкретных поковок, непосредственно изготовляемых на действующем производственном предприятии.

Таблица 2 -Интервалы соотношений размеров поковок

Соотношение размеров верхний и нижний пределы интервалов значения соотношения

Бп/Нп 0,5...2,8

БпЛЗп 6,5...1,3

БпЛЭс 1,2...3,6

гф/Ип 0,1...0,82

(Ьф+1ф)/Нп 0,25...0,86

Ьф/Нп 0,10.. .0,60

Для реализации автоматизированного выбора способов компенсации избытка металла при штамповке рассматриваемым поковкам необходимо дать параметрическую характеристику. Идентификация поковки производится по нескольким признакам.

На выбор КУ непосредственно влияют с различным уровнем значимости следующие признаки классификации, по которым производится идентификация поковок и соответствующих им КУ:

1) геометрический образ поковки, так как он обуславливает вид деформации, способ фиксаций заготовки в полости штампа, кинематику течения металла, очередность заполнения полостей штампа, характер формообразования поковки и технологическую возможность размещения того или иного вида КУ в штампе;

2) точность заготовки, влияющая на расход металла, стойкость штампа и износ его отдельных элементов;

3) вид деформации как признак выбора;

4) поверхность разъема штампа, обуславливающая кинематику течения металла и принцип размещения заготовки в штампе;

5) программа выпуска как показатель экономической целесообразности применения тех или иных видов КУ.

4

Параметрическая классификация осесимметричных сплошных поковок типа стержня с утолщением с указанием наборов видов КУ, основанная на вышеописанных принципах идентификации будет иметь вид (Табл. 3).

Классификация описывает взаимосвязь параметрической характеристики поковки, представленной набором параметров и конечной выборки КУ, пригодных к использованию с данной поковкой. Эта взаимосвязь^ обусловлена степенью влияния значения каждого параметра, выраженной в процентах уровнем - значимости этого параметра на набор компенсаторов в равной степени пригодных при производстве поковок рассматриваемого типа с указанным значением параметра.

Значения уровней значимости для каждого параметра определяются статистическим методом согласно степени влияния данного параметра на экономическую эффективность производства типовых поковок, В условиях реального производства указанные значения могут корректироваться.

Комплексное влияние всех параметров на попадание в выборку того или иного КУ определяется суммарным уровнем значимости для каждого, отдельно взятого, КУ по всем параметрам признаков классификации.

Таким образом, процесс верификации параметров признаков поковки сводится к вычислению значений этих параметров, определению номера диапазона (или варианта характеристики поковки) в границы которого попадает значение рассматриваемого параметра и идентификации набора КУ соответствующего данному значению параметра. При этом при верификации первого параметра

Таблица 3 - Параметрическая сплошных поковок типа стержня

13

классификация с утолщением.

осесимметрйчных

Номер параметра Наименование М Уровень значимости М Номер диапазона значений/ варианта характеристики (i) Границы диапазона значений/ варианта характеристики М-ХЦ') Условное обозначешге соответствующих КУ (Ки>

1 2 3 4 5 6

1 Dn/Hn 5,5% 1 0,5... 1,0 МК2, МК5, МК6, ДКЗ

2 1,0...1,7 МК2, ДКЗ, МК5, МКб

3 1,7...2,8 МК1.ДК1

2 Pn/dn 7,7% 1 1,3...2,9 МК5, МКб, ДКЗ

2 2,9...4,2 МК2, МК5, МКб, ДКЗ

3 4,2... б,5 МК1, ДК1

3 Dn/dc 11% 1 1,2...2 МК2, МК5, МКб

2 2...3 МК1, МК2, МК5, МКб, ДК1, ДКЗ

3 3...3.6 МК1, ДК1

4 tj/Hn 11% 1 0,1... 0,2 МКб, ДКЗ

2 0,2...0,35 МК2, МК5, МКб, ДКЗ

3 0,35...0,82 МК1,ДК1

-'5 ' 8,8% 1 0,25...0,5 МК2, МК5, МКб, ДКЗ

2 0,5...0,86 МК1.ДК1

6 Ьф/Нп 11% 1 0,1...0,2 МК2, МК5, МКб, дкз

2 0,2...0,6 МК1.ДК1

7 точность заготовки 8% 1 Заготовка обычной точности МК1, МК5, МКб, ДО, ДКЗ

2 Заготовка повышенной точности МК2

8 вид деформации 13% 1 Прямое, обратное выдавливание МК1, МК2, ДК1

2 Боковое (радиальное) выдавливание ДКЗ, МКб

3 Осаживание МК2.МК5

Продолжение таблицы 3

1 2 3 , 4 5 б

9 поверхность разъема 16% 4 1 По низшей или верхней и боковой поверхности фланца или по нижней поверхности фланца МК1, МК2, ДК1

2 По шисней или верхней поверхности фланка МК5.МК6

3 По нижней, верхней поверхности фланца и по боковой поверхности фланца и верхнего торцевого выступа ДКЗ.МК6

4 По низшему контуру детали и боковой поверхности фланца МК1, ДК1

10 программа выпуска 8% 1 Мелкосерийное производство МК1, МК2, .МК5

2 Серийное производство МК1, МК2, МК5, МК6, ДК1.ДКЗ

3 Крупносерийное производство ДК1, дкз, МК6

суммарному весовому коэффициенту каждого попавшего в набор компенсатора присваивается соответствующее значение уровня значимости параметра. В ;шде верификации каждого последующего параметра при повторном попадании в очередной набор уже встречавшихся ранее видов КУ их суммарный весовой коэффициент увеличивается на значение уровня значимости соответствующее данному параметру.

В окончательную выборку КУ попадают компенсаторы, со значением суммарного весового коэффициента не менее 80%.

Представленную систему формирования выборки можно назвать рейтинговой.

Кроме того в главе приведены результаты теоретических исследований разработанной параметрической классификации на предмет корректности формирования выборки КУ. Показано, что результаты идентификации КУ совпадают с действительными (согласно реально разработанным технологическим процессам).

В пятой главе представлена программная реализация результатов разработки.

Представлен идентификационный модульный алгоритм формирования выборки КУ штампов малоотходной горячей штамповки на основе параметрического классификатора.

Представлена алгоритмическая модель процесса верификации параметров поковки.

Заданы направления адаптации к конкретным условиям производства.

В приложении представлен текст программы формирования выборки КУ на основе параметров поковки и протоколы результатов работы программы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В ходе достижения основной цели диссертации - разработки параметрического классификатора поковок и компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки были решены следующие задачи:

1) разработаны принципы параметрической классификации поковок и компенсационных устройств в общем виде на основе иерархической гибридной модели поковки (ИГМП), идентификационной модели поковки (ИМП) и алгоритмической модели поковки (АМП);

2) создан многомодульный алгоритм выбора компенсаторов на основе верификации параметров признаков поковок и компенсационных устройств;

3) на основе многомодульного алгоритма разработана компьютерная программа для реализации выбора компенсаторов в автоматическом режиме;

4) разработана методика модификации баз значений параметров признаков поковок и КУ для адаптации программы к конкретным условиям производства;

Разработанный нормированный параметрический классификатор осесимметричных поковок типа тел вращения и компенсационных

устройств штампов малоотходной горячей штамповки, представленный в виде компьютерной программы, позволяет в автоматизированном режиме по параметрам поковки идентифицировать набор оптимальных способов компенсации избытка металла, что, несомненно, способно повысить эффективность производства поковок и конкурентоспособность производства в целом.

Произведенные теоретическое и экспериментальное исследования разработанного параметрического классификатора КУ штампов МГШ показали:

1) разработанные принципы классификации поковок и КУ и, основанная на них методология идентификации КУ пригодны для использования в системах автоматизированного проектирования;

2) разработанная и предоставленная к использованию программа, предназначенная для формирования выборки КУ по заданным параметрам поковки, функционирует в строгом соответствии с используемым параметрическим классификатором, обеспечивает корректное формирование выборки КУ и может быть адаптирована к конкретным условиям производства

В работе заданы направления дальнейшего совершенствования разработки, а именно:

- в рамках адаптации программы к конкретным условиям производства - пополнение базы данных известных типоразмеров поковок и компенсационных устройств, корректировка наименований, количества КУ, соответствующих каждому признаку поковки, значений уровней значимости параметров признаков и т.д.

- в рамках научно-исследовательских работ - разработка классификаторов для различных типов поковок, изучение степени влияния отдельных параметров признаков на выборку КУ, и т.д.

Основным достижением представленной работы является разработка универсальной методологии идентификации поковок и компенсационных устройств, позволяющая создавать не только классификаторы поковок и компенсаторов, но и классификаторы других объектов и процессов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Штамп для горячей объемной штамповки осесимметричных поковок с одним плоским торцом/ Поксеваткин М.И., Овчаров Г.А., Штильников A.A., Поксеваткин Д.М./ патент №2346788

2. Способ закрытой штамповки шатуна двигателя/ Поксеваткин М.И., Поксеваткин Д.М., Карпов C.B., Овчаров Г.А., Штильников A.A./патент №2312730 от 20.12.2007

3. Способ изготовления гнутых изделий из коротких толстостенных труб в штампе/ Поксеваткин М.И., Овчаров Г.А., Штильников A.A., Поксеваткин Д.М. патент №2312727 от 20.12.2007

4. Алгоритм выбора компенсаторов при закрытой штамповке. Поксеваткин М.И., Овчаров Г.А., Штильников A.A. / Наука и молодежь. 2-я всероссийская научно-техническая конференция студентов аспирантов и молодых ученых. Секция «машиностроительные технологии и оборудование».

Ал т. гос.техн.ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2005. с.3-4/ HTTP://edu.scena.ru/publish/gorizonty-obrazovama/2005/n7/conf2/2mto.pdf

5. Алгоритм минимизации объема заготовки при штамповке выдавливанием. Поксеваткин М.И., Штильников A.A., Овчаров Г.А. / Наука и молодежь. 2-я всероссийская научно-техническая конференция студентов аспирантов и молодых ученых. Секция «машиностроительные технологии и оборудование». Алт.гос.техн.ун-т им. И.И. Ползунова. -Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2005. с.4-6/ HTTP://edu.scena.ru/publish/gorizontv-obrazovania/2005/n7/conf2/2mto.pdf

6. Перспективы автоматизации выбора компенсаторов при закрытой штамповке. Овчаров Г.А., Поксеваткин М.И., Штильников A.A./ Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства. Сборник научных трудов 6-й международной научно-практической конференции под ред. Проф. В.А.

Маркова, доц. А.М. Гурьева. Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2004. -80 С., с. 56.

7. Оптимизация объёма заготовки при малоотходной объемной штамповке. Штильников A.A., Поксеваткин М.И., Овчаров Г,А. / Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства. Сборник научных трудов 6-й международной научно-практической конференции под ред. Проф. В.А. Маркова, доц. А.М. Гурьева. Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2004. - 80 С., с. 57.

8. Алгоритмизация выбора и расчета штамповых компенсаторов при штамповке выдавливанием/ Поксеваткин М.И, Штильников A.A., Овчаров Г.А., Поксеваткин Д.М./ Журнал «КШП ОМД» №9, 2006, с. 33-35

9. Автоматизация выборки компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки/ Поксеваткин М.И, Овчаров Г.А., Штильников A.A., Поксеваткин Д.М./ Журнал «КШП ОМД» №7,2007, с. 30-32

10. Принципы параметрической классификации поковок в многомерном пространстве признаков/ Поксеваткин М.И, Овчаров Г.А., Поксеваткин Д.М./ Журнал «КШП ОМД» №8, 2008, с. 46-48

11. Методика выбора компенсационных устройств штампов малоотходной объемной штамповки / Поксеваткин М.И., Дунаев К.Ю., Мамонтов М.С., Овчаров Г.А./ Ползуновский альманах. Материалы IX международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств». -Барнаул 2008. стр.199-201

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 Анализ классификаций поковок и компенсационных устройств штампов малоотходной горячей объемной штамповки.

1.1 Особенности формообразования поковок при малоотходной горячей объёлшой'штамповке.

1.2 Классификация поковок, получаемых способами малоотходной горячей штамповки.

1.3 Анализ известных способов компенсации избытка металла.

1.4. Анализ известных классификаций компенсационных устройств.

1.5 Постановка задач исследования.,.

ГЛАВА 2 Параметрические характеристики поковок.

2.1 Условия разработки параметрических характеристик поковок и компенсаторов для программной реализации автоматизированного выбора компенсационных устройств.

2.2 Описание параметрических характеристик поковок.

2.3 Параметрическая классификация осесимметричных полых поковок с фланцем.

2.4 Принципы параметрической классификации поковок в многомерном пространстве признаков на основе иерархической гибридной модели с кодированием параметров признаков.

2.5 Идентификационная параметрическая характеристика горячештамиованиых поковок. Уровни значимости признаков.

ГЛАВА 3 Основные принципы построения параметрического классификатора компенсационных устройств штампов малоотходной объемной штамповки.

3.1 Требования к параметрической характеристике компенсационных устройств.

3.2 Формирование параметрического классификатора компенсационных устройств штампов малоотходной горячен объемной штамповки.

3.3 Принцйпьк верификации признаков параметрических характеристик поковок и компенсационных устройств.

3.4 Принципы формировании выборки компенсационных устройств штампов малоотходной объемной штамповки с использованием методики оценки степени соответствия прнзнакоз компенсаторов и поковки по

УРОВНЯМ ЗНАЧИМОСТИ ПрНЗНЯКОВ ii«tt«9i««}si9i*4igii4i«i«iii9iim9ia)ii>ii9iiiiiMiit«

ГЛАВА 4 Практика разработки параметрического классификатора компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки для осесимметричных сплошных поковок типа стержня

С уХО J11ЦСН И в М эээ?>лээаэаэээ9эаээзээ9эээ*э>э в9Э9в94«9Э99Э99 9999999999*999393 з э а элэ i 1 1 я в » а 99 я * а

4.Í Принципы идентификации поковок. Разработка параметров признаков классификации поковок. Уровни значимости.

4.2 Параметрическая классификация осесимметричных сплошных поковок типа стержня с утолщением.

4.3 Исследование параметрической классификации поковок.

ГЛАВА 5 Программная реализация результатов разработки и их внедрение.

5.1 Программна*! реализации процесса формирования выборки компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки на основе параметрического классификатора.

5.2 Автоматизация выборки компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки па основе алгоритмической модели процесса верификации параметров поковки.

5.3 Корреляция выборки компенсационных устройств по суммарному весовому коэффициенту.

5.4 Адаптация программы к конкретным условиям црои'Л1одства.

Выводы.

Актуальность темы

В условиях развитых рыночных отношений и жесткой конкуренции продукции машиностроения существенно повышаются требования к качеству продукции и эффективности производства.

Большой объем в производстве заготовок и готовых изделий машиностроения занимает продукция объемной штамповки. Наиболее перспективные способы объемной штамповки — малоотходные процессы горячей объемной штамповки.

В связи с постоянно изменяющимися запросами потребителя необходимым условием конкурентоспособности производства является его гибкость, т.е. возможность быстро совершенствовать действующие тсхнологичсекис процессы и разрабатывать новые. Это возможно только с использованием автоматизированного проектирования технологических процессов.

Существенные затруднения в этом направлении вызывает отсутствие нормированного параметрического классификатора компенсационных устройств (КУ) штампов малоотходной горячей штамповки (МГЩ), который позволял бы в автоматическом режиме по параметрам поковки идентифицировать оптимальный способ компенсации избытка металла, непосредственно связанный с эффективностью производства поковок. Поэтому необходимость разработки параметрического классификатора КУ весьма актуальна.

Цель диссертационной работы

Разработка параметрического классификатора компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки, его теоретическое и экспериментальное исследование с применением систем автоматизированного проектирования технологических процессов.

Научная новизна

На основе алгоритмической, идентификационной и иерархической гибридной моделей разработаны принципы параметрической классификации поковок и компенсационных устройств штампов малоотходной горячей объемной штамповки.

Решена задача алгоритмизации выбора компенсационных устройств по заданным параметрам поковки.

На основании модульного алгоритма выбора компенсационных устройств разработана компьютерная программа с возможностью адаптации её к конкретным условиям производства.

Автор защищает:

- принципы параметрических классификаций поковок и компенсационных устройств: 1 — на основе алгоритмической модели поковки (АМН); 2 - на основе идентификационной модели поковки (ИМП); 3 - на основе иерархической гибридной модели поковки (ИГМП);

- принципы идентификации КУ;

- принцип построения модульного алгоритма выбора КУ;

- результаты верификации КУ, проведенной при помощи компьютерной программы на основе модульного алгоритма выбора компенсаторов.

Практическая значимость

Разработан параметрический классификатор компенсационных устройств; представлен модульный алгоритм выбора компенсационных устройств, реализованный в виде компьютерной программы. Предложены принципы классификации поковок и компенсационных устройств на основе их параметрических характеристик, адаптированных для программной реализации автоматизированного выбора КУ по заданным параметрам поковки.

Реализация работы в промышленности

Реализация работы в промышленности

Разработанная компьютерная программа успешно опробована на промышленных предприятиях Алтайского края и принята к внедрению для использования при конструировании штамповой оснастки КГШП, что подтверждается актом внедрения, представленным в приложении.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены на: научно-технической конференции «Молодежь Барнаулу», 2006г., г.Барнаул; заседании кафедры «Машины и технологии обработки металлов давлением», ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползу нова 2008г., г.Барнаул; заседании кафедры «Обработка металлов давлением», ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», 2008г., г.Иовокузпедк.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе статей I — 8, получено 3 патентов на изобретения.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения, списка литературы и пяти приложений. Работа содержит 135 страниц машинописного текста, 17 рисунков и 17 таблиц.

Вывод

Проектирование поковки и ТП штамповки с компенсатором N¡ и расчет Сд/. 7

Nj .■= Nj +1

Рис. 1.10 Алгоритм процедуры выбора рационального метода компенсации избытка металла. а) вначале выбирают индексы компенсаторов, которые могут быть использованы в данном технологическом процессе (ТП); каждому компенсатору присваивают номер Л/, у ], 2, ., к, где /с - число рассматриваемых компенсаторов, а Мк — номер последнего компенсатора; б) с помощью алгоритма просчитывают варианты ТП с различными компенсаторами, и определяют^ при этом, технологическую себестоимость Оду (блоки 1-6) в) выбирают оптимальный вариант технологического процесса (см. рис. 1.10, блок). Для этого необходимо выполнить условие

С=ХС^Х1гХ2г.шХя)->пт, (1.8) где С — технологическая себестоимость изготовления поковки; т — число учтенных элементов затрат; Су - элементы удельных затрат; Х1,Х2,.,Хп-технологические параметры.

Следующим серьёзным шагом на пути обобщения и систематизации компенсационных устройств явилась работа [16]. В данном источнике в результате обобщения известных КУ предлагается их классификация по пяти признакам (см. таблицу 1.4).

Впервые в данной работе предлагается разработать нормированные параметры поковок и компенсаторов, и по ним создать параметрическую модель, которая должна реализовать зыбор экономически наиболее целесообразного способа компенсации избытка металла, обеспечивающего формирование поковки и своевременное удаление избытка металла. При этом значения управляемых параметров, характеризующих вид и размеры КУ, соотношение сопротивлений деформации металла в полости штампа и компенсационной полости, форму и соотношение размеров заготовки и другие параметры выбирают в технически допустимых границах.

1. Алгоритмизация выбора и расчета штамповых компенсаторов при штамповке выдавливанием. Научно-производственный журнал КШП ОМД №9'06, 2006 г., с. 33-35;

2. Алиев Ч.А. «Алгоритм автоматизированной классификации с самообучением в САПР технологических процессов горячей штамповки» / Известия вузов, 1984, № 11, с. 113-116;

3. Алиев Ч.А., Тстсрин Г.А. «Система автоматизированного проектирования технологии горячей объемной штамповки «тел вращештя» с адаптацией алгоритмов и оптимизацией проектных решений». -М., 1983, Вып.2, 44с.;

4. Алиев Ч.А., Тетерил Г.П. «Оптимизация технологических процессов при автоматизированном проектировании в машиностроении» / Народное хозяйство Азербайджана. Баку. 1981, №7 (247). С. 47-51;

5. Алиев Ч.А., Тстсрин Г.П. «Система автоматизированного проектирования технологии горячей объемной штамповки».- М.: Машиностроение, 1987,-224с.: ил.;

6. Алиев Ч.А., Тетерин Г.П., Кафаров Р.Н. «Определе1ше степени сложности поковок с применением автоматизированных методов классификации с самообучением». Кузнечпо-штамповочнос производство. 1985. № 6, с. 17-21;

7. Алиев Ч.А., Тетерин Г.П.,Кафаров Р.Н. «Применение автоматизированных методов классификации с самообучением для исследования критериев сложности поковок и разработки алгоритмов САПР». — Вычислительная техника в машиностроении, Минск. 1983. №4. с. 21-32;

8. Атрошенко А.П., Фёдоров В.И. Горячая штамповка труднодеформирусмых материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979.-287 е.;

9. Бичукин Ф.Д., Казачонок В.И. "Малоотходная и точная штамповка",-Ижевск: Удмуртия, 1961.-112 е.;

10. Богомолов Б .Г., Тстерин Г.П. «Оптимизация при проехсгироваиии технологии горячей объемной штамповки. В кн.: Вычслитсльная техника в машиностроении. Вып. Ш (34), Минск, Институт технической кибернетики АН БССР, 1974, с. 41-53;

11. Богомолов Б.Г., Тетерин Г.П. Алгоритмы проектирования технологии штамповки поковок типа тел вращения на молотах, КГШП и ГКМ.-М., 1982.-Вып. 5.-84с.;

12. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. -М.: Машиностроение. 1975. -407 е.;

13. Вайсбурд P.A., Тарновский И.Я., Тстерин Г.П. «Об использовании быстродействущих вычислительных машин для разработки технологии горячей штамповки». Кузнсчно-штамповочнос производство, 1963, №2, 1 с. 10-13;

14. Вербицкий М.И., Доброголъский И.Г. Курсовое проектирование по горячей штамновке.-М.: Высшая школа, 1978.-208 е.;

15. Журавлев А.З. Основы теории штамповки в закрытых штампах. — М.: > Машиностроение, 1973. 165с.;

16. Классификация и выбор компенсационных устройств в штампах объемной штамповки Покееваткин М.И., Тетерин Г.М., Покееваткин Д.М., КШПОМД, 1994 г., N6, стр. 17;

17. Ковка и объемная штамповка стали. Справочник / В.А. Бабенко; А.Н. Брюханов, В.Н. Глушков и др. под ред. М.В. Сторожева. М.: Машиностроение, 1968. - 448с.;

18. Ковка и штамповка цветных металлов: Справочник / Н.И. Корнеев, В.М. Аржаков, Б.Г. Бармашенко и др.: Машиностроение, 1972. 228с.;

19. Ковка и штамповка. С правочник в 4-х томах./ А.П. Атрошснко, Н.С. Зиновьев, М.А. Крючков и др. Под ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 1986. - 592с.;

20. Ковка и штамповка. Справочник / АЛО. Аверкиев, Д.И. Бережковскй, Ю.С. Вильчинский и др. Под ред Е.И. Семенова. -М.: Машиностроение,

21. Копопеико В.Г., Кушпареико С .Г., Коллеров В.В. "Высокоскоростное малоотходное деформирование металлов в штампах". Харьков: Вища шк., Изд. При Харьковском гос. Ун-те, 1985.-175 е.;

22. Малоотходные процессы горячей штамповки. Поксеваткин М.И. Учебное пособие /Алтайский пошггехнический институт им. И.И. Ползунова. — Барнаул: Б.и., 1989.-90с.;

23. Описание изобретения к авт.св. СССР № 1063519, В 21 J 5/08; В 21 К 1/46, 1983г. Способ закрытой штамповки деталей в закрытых штампах / А.И. Осколков, М.И. Поксеваткин, A.C. Торхов, С.В. Карпов;

24. Описание изобретения к авт.св. СССР № 1199409, В 21 J 13/02,1985г. Штамп для закрытой штамповки изделий с центральной полосгыо / А.И. Осколков, М.И. Поксеваткин, Ю.М. Макаль, A.C. Холюсев;

25. Описание изобретения к авт.св. СССР Ns 1476717 AI, Кл. В 21 К 1/00, В 21 J 5/00 1987г. / М.И. Поксеваткин, А.И. Осколков;

26. Описание изобретения к авт.св. СССР № 1936636, В 21 J 13/02, 1978г. Окончательный закрытый ручей штампа для объемной штамповки / A.A. Гольдберг.;

27. Описание изобретения к авт.св. СССР Jik 560691 / А.Н. Лсванов, B.C. Можайский и Ю.В. Ашнур. М.: Бюл. № 21, 1977;

28. Описание изобретения к авт.св. СССР №. 565768 /А.И, Леванов, В.И. Семендий и H.H. Волосов. М.: Бюл. № 27, 1977.;

29. Описание изобретения к авт.св. СССР Ш 963676, В 21 J 13/02, 1982г. Штамп для закрытой объемной штамповки / Б.В. Дедов, В.М. Тактаров;

30. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. -М.: Машиностроение, 1976. 580 е.;

31. Поляков И.С. Исследование процесса и выбора технологического варианта штамповки поковок типа крестовин в разъемных матрицах // Технология автомобилестроения, вып. П. -М.: ПИИТ автопром, 1963.-С.85-89.;

32. Ребельский A.B. "Основы проектирования процессов горячей объемной штамповки. М.: Машиностроение, 1965.-248 е.;

33. Соколов Н.Л., «Горячая штамповка выдавливанием стальных деталей», Изд. Машиностроение, Москва, 1967г., 190 е.;

34. Сторожев М.В., Ионов Е.А. Теория обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1971. -424 е.;

35. Тарновский И.Я., Вайсбурд P.A., Еремеев Г.А. «Автоматизация проектирования технологии горячей штамповки», М., Машиностроение, 1969, 240 е.;

36. Тетерин Г.П. Авербах С. А. Автоматизация и оптимизация технологического проектирования механических цехов машиностроительных заводов. -М., 1980. -Вып. П.-37 е.;

37. Тетерин Г.П., Богомолов Б.Т. Автоматизация проектирования технологических процессов для поковок типа тел вращения.-М.: Машиностроение. 1980, Вып. 6.-60с.;

38. Тетерин Г.И., Корзунов Г.П., Новикова В.В., Горленко Б.А. «Автоматизированная система проектирования технологического процесса штамповки на молотах поковок с вытянутой осью». Кузнсчно-штамновочное производство, 1973, Ш12;

39. Тетерин Г.П., Полухин П.И. «Основы оптимизации и автоматизации проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки». М., 1979, 284 е.;

40. Тетерин Г.П., Тарновский И.Я. «Расчет облоя при штамповке на молотах поковок типа тел вращения». — Кузнсчно-штамповочнос производство, 1968, №5 с. 6-11;

41. Тетерин Г.П., Тарновский И.Я., Чечик A.A. «Критерий сложности конфигурации поковок. Кузнечно-штамновочное производство. 1966, № 7, с. 6-7;

42. Тетерин ГП, Поксеваткин М.И., Покссвагкип Д.М. «Алгоритмизация выбора и расчета компенсаторов при выдавливании стержневых поковок.»

43. КШПОМД, 1994г., N8, стр.14

44. Ковтун A.A., Перетятько В.Н., Нрастов В.В., Чару хин А.Ю. Комплексное автоматизированное проектирование штампов молотовой штамповки// Автоматизация проектирования и изготовления штампов.-Ленинград: ЛДПТП, 1990.-С. 22-23

45. Штамп для горячей объемной штамповки осесимметричных поковок с одним плоским торцом/ Покссваткин М.И., Овчаров Г. А., Штильников A.A., Поксеваткин Д.М./ патент №2346788

46. Способ закрытой штамповки шатуна двигателя/ Покссваткин М.И., Поксеваткин Д.М., Карпов C.B., Овчаров Г.А., Штилышков A.A./ патент №2312730 от 20.12.2007

47. Способ изготовления гнутых изделий из коротких толстостенных труб в штампе/ Покссваткин М.И., Овчаров Г.А., Штильников A.A., Покссваткин Д.М. патент №2312727 от 20.12.2007

48. Алгоритмизация выбора и расчета штамповых компенсаторов при штамповке выдавливанием/ Поксеваткин М.И, Штильников A.A., Овчаров Г.А., Поксеваткин Д.М./ Журнал «1СШП ОМД» №9,2006, с. 33-35

49. Автоматизация выборки компенсационных устройств штампов малоотходной горячей штамповки/ Поксеваткин М.И, Овчаров Г.А., Штильников A.A., Поксеваткин Д.М./ Журнал «КШП ОМД» №7,2007, с. 30-32

50. Принципы параметрической классификации поковок в многомерном пространстве признаков/ Поксеваткин М.И, Овчаров Г.А., Поксеваткин Д.М./ Журнал «КШП ОМД» №8,2008, с. 46-48