автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка методом поискового проектирования .. инструментов для сложного формообразования

»0 0 5 9 X

тпистерство высшей школы и технической политики

российской федерации

московский ордена трудового КРАСНОГО знамени стаякоинсгрументальвьй институт

На правах руке .и

УДК 621.9.025.?

658.512 « 6' .3(043.3 )

НАСИР УДДИН АХМЕД 4ГД

РАЗРАБОТКА е,?ЕТС ПОИСКОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЙ Г ЛЫК ИНСТРУМЕНТОВ ДЛИ СЛОЖНОГО .'МООВРАЗОВАММП

Спэциальг,с}<:тй 05.03.01 - Процессы изханнчвеког! ц <|>иаихо-тзаинчосхоЯ оярл»отки, станки и инструмент

Л.ВТОРЗ©В5ХТ диссертации на соискамие учаной степени кандидата тахничэскнх *аук

МОСКВА - 1992

Р»вота выполнена и Московской ордена Трудового Красного Энвмени сгаикоинсгрумектяльком институте.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Кирсанов Г.В.

НаучниА консультант - кандидат технических наук,

доцент Ласточкин С.С.

Официальны» оппоненты - доктор технических илу к,

профессор, лауреат Государственной премии СССР Йерешка A.C. - кандидат технических наук, с.и.с. Волков u.a.

Занят* состоятся * ЧТ< 1992 р.

* / У часов маму* на »аснданин спеима ли аиров «много

совета .. 0<S.t2.0S • Носхошскст ордена Трудового Красного Эилмени станковяструмитяльяои институте по адресуI 101472, Москва, K-JS, кадхоаски* пер., дои 3«.

¿.SY «-¿О

С двооертациав ркжио ознакомиться в вивлиотек« Московского станкоинструнентадьного института.

9«я отамв «а даину» равоту, заверении* печать», проомн направлять по данному адресу.

Автореферат раюами у 1992 г.

Учимый секретарь специализированного совята, к.т.н., доц. Ю.П. Поляков

| ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

глц л,^туадьност^ темц. Раэвиваювияся рвспувлика Бангладеш э-эа"1отсутствия совственной промышленности вынуждена в астоящее время ввозить из-за границы различные виды ворудования и изделия машиностроительного комплекса, аовходимые для оснащения сырьевых и перераватывающих граелей экономики. Надежная и эффективная эксплуатация ж траву вт регулярного проведения равегт по ремонту и постановлению различных деталей, что овусловлнвает волынке отревности в метал лоовраватываикем инструменте.

В этой связи экономически целесоовразнын является эганиэация совственного производства специальных сложных, »сто сменяемых инструментов на основе использования для гой цели мощностей имеющихся на станкостроительных заводах эупных инструментальных цехов.

Исходной предпосылкой становления отечественного {струментального производстпа является раэравотка к задание предметной вазы знаний (прежде всего, • овласти юрки проектирования сложны« инструментов), отсутствующей настоящее время в условиях развивающейся Бангладеш.

Значительное число ответственных деталей машин и .пускаемых инструментов оформлены по слоями« вкктовьи >верхностям. Для овравоткн их наиболее эффективное и [рокое применение получили инструменты дискового типа, ¡ладагаяие простотой в изготовления и овеспечнваюздеа с окую точность и сравнительно малую себестоимость равоткн. Совершенствование конструкций этих инструментов, 1аьапени8 их стойкости, равотоспосовности имеют яолыэое [ачение для повышения эффективности кашшостроа кия. 1вдметом первоначально прикятого иапр»»летия равоты выли аэакные инструменты для овравотки винтовых поверхностей торов насосов и компрессоров. Однахо овщий характер ого гида поверхностей обусловил расширение границ вводимых в равоте исследований.

Имеющиеся разравотки по автоматизированному оектированию инструментов позволяют ревать ряд важных дач на основе использования ЭВМ для определения профиля

дисковых инструментов к параметров их технологической наладки. Однако возможности автоматизации проектирования в отношении совершенствования конструкций инструментов ева далеко не исчерпаны. В этой связи актуальном является синтез методов поискового проектирования дискоздо инструментов для винтовых поверхностей не основе использования средств машинно-математического моделирования процесса форнооБразования.

Целью равоты являете« повкшвние точности,

равотоспосовкости и расширение технологических возможностей дисковых инструментов для оеравотхи с ложных акнтохш поверхностей деталей. Эта цель достигается ращенная актуальной научной задачи - определения внутренне* Функциональные взаимосвязей процесса формоовраэоааншг с прогнозирование« к управлением кк с помоиыо атмх связей на основ«: оптимизации гвомвгро-кинематических и технологически)! парак«"~?оа фрез.

исследований, Исследования выполнены с

нсполвеовамиак методов и принципов системиогс

акаляза? CAD/САК как научной методологии, катематмчаскоб теернк планирования эксперимента, кинематической (винтовой] теории иеталлооврааетгааюваос инструментов, современны) спосовов твори* гаоисковогс конструирования, методик i языков программирования. Компьютерны« эксперимент

проводился на персональных Зам - IBN PC/AT.

Ваучиая ио^кзкь состоит % методе геоматро-кюммдомчвехого синтеза различных поверхностей деталей ) инструментов на основа асхротьк функциональных связей межд^ параметрам* производящего цилиндра и его относительно! кинематикой, модели формирования исходных данных i кикем&ткчве кок виде для проектирования формоовразующи: инструментов, ®езитерационных методах точного профилированы дисковых инструментов для овраеотхи винтовых поверхностей установлении функциональной связи между кинематическими конструктивными н геометрическими параметрами дисковых фре: и формой профиля их режущих хромок.

Практическая ценность равоты заключается в создани: программного комплекса для решения оптимизационных зада

сложного формообразования деталей и дисковых инструментов и подсистемы поискового проектирования инструментов.

Реализация работы. Результаты равоты внедрены в научно-исследовательском институте (НИИинструмента) при раэравотке САПР сложных инструментов, что позволило повысить работоспособность фасонных дисковых фрез и точность овравоткИ/ а также в учевном процессе при выполнении студентами курсовых и дипломных равог. Инженерная: методика для конструирования дисковых фрез современных конструкций для изготовления роторов насосов с циклоидальны* зацеплением предложена для практического использования на машиностроительном заводе г. Дакки (Бангладеш).

Апроваиия равоты, Основные положения диссертационной равоты овсуждались на:

- семинаре МДНТП "Интегрированные системы в инструментальном производстве" (Москва, 1991г.);

- семинаре "Провлемы эксплуатации инструмента в металло-овраватываюцей промышленности" (Москва, 1992г., апрель, Центральный Российский Дом Знаний, общество "ЗНАНИЕ", РСФСР);

- заседаниях кафедры "Инструментальные системы автоматизированного производства" Московского ордена Трудового Красного Знамени станкоинструментального института;

Пуплнкаиии. По материалам диссертации опувликоваио 4 печатныз расоты.

Структура к опт^м равоты. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на / ^ ^страницах машинописного текста, содержит рисунков, £ тавлиц,

список использованной литературы из ^^ наименований и приложения (влох-схемы алгоритмов, программы, акты внедрения результатов равоты).

В равоте приняты оБоэначения: И - инструмент, Д-деталь, II - поверхность, КП - исходная инструментальная поверхность, ПД - поверхность детали, ВЯ - вспомогательная поверхность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения! овосиовгт&ется актуальность томы и цаль равоты, налагаются оснооньге научные положения, составляивнб предмет защиты» показана направленность равоты, ее ов-ьак га структура.

В первой главе рассмотрены инструментально» провлеки в технологи« изготовления роторов насосов № компрессоров, обосновано направление равоты и ее структурное построение. Показано, что применительно к мавикостроите ль |£Ш! производствам республики Бангладеш с мелкосеряйкш к едмккчнда характером, осовенно 9 условиях выполнения ракоктных раеот, одним на манволее рациональных в экономическое от ношении является метод овравотмг винтовые П роторов с использованием: дисковых черновых в чкстозьа Фра», Для успешного внедрения не предприятиях Вангладен совратишь« конструкций фрез иеовходвио использовать соварсамиюв методы мх проектирования.

Аи&якз геометрических ссовеикостей 0, используюсь» для оформления роторов, показал, что вследствие «к сложного характера они относятся к оБюему виду винтовых 0, широко првтаияе&ш при конструировании различных деталей мавмк и И. Это овус/гоаяло выаор широкого направления данной рвееты -рвяравотеск допросов теорик проектмроваккв № в форме поверхности: зрадекия для образования сложных винтовых 0.

Системный сталях процесса поискового проектирования И, выполнакн&гй на основе принципов САПР как научной методологам, поэволкл определит» следуодуо структуру прздметкого содерканнк научных исследований!

- формирование исходных данных для проектирования И и соответственно этоиу разработка методов задания исходных поверхностей деталей;

- исследование вопросов формоовраэования сложных ПД к соответствуюиик Км инструментов дискового типа;

профилирование И и установление функциональных связей при сложном формообразовании между формой режущих кромок к разлмчньми кинематическими, конструктивными и геометрическими параметрами И;

оптимизация профилирования И для сложного ¡юрмоовраэоэаиия деталей по различным критериям.

ЭР второй главе рассмотрены современное состояние и «етодологичесхие аспекты вопросов проектирования дисковых I апя овранотхи винтовых П с цель» определения цели и задач исследований. Проанализированы методы нахождения

;опрлжаниых П, составляющие содержание 1-ой основной задачи проектирования И. Большой вклад * раэравотку методов профилирования дисковых инструментов для винтовых товерхностей внесли П. Р. Родин, С. И. Лавмаа, B.C. Лкжшин, 7.Н. Кирсанов, Ф.Л. Литвин, В.А. Гречишников и др. Наиболее зозоршанньии являются аналитические методы кинематической теории, как находящиеся в вольней соответствии с цействитальньли условиями получения П, осовенно те из них, «оторыэ основаны на кинематических приемах раагаикя характеристических уравнений и связанных с мини задач профилирования И. Установленный различия э спосозах £>орпооЕраэоаания а теории зацеплений и в условиях реальных гтлкочксзс пар "И - овравагьзааиая деталь", эаклезчакхдаеск с наличии вогможиого множества ахсоидоо осрасотки с итвясивте размерами нх г- процесса »ксплуг.тацяв и, опуолоалаяаюе иоовхоаниость вмдшшя сг»т?я-«мэащ;анноЙ яоя«л:-¡■opttoorpatooamti каноаямс ажгруио1т*мкха аооаржаоатсй (ВЦ).

Пиалка раяот по яроокфиропат:в .«искoans !S ш вшггоогк ТООРрКИООТС-"1 1ЯОЧЗОЛП/1 овоанлчпть х»и сопрыедвиую ммдвюк. ясзмктйя со*дм:нв изччэ/гачвскш: орсдзгв по авгог.жиацик их покскогого яомсгрукроэаяяя. L этом ииотвкк* веского зчкк-акпя звслу^-!«л»г наводя С. П. .гсгагэза. !'.« К. Эякг.оиг;, Г.Н.Кнрсаясза, С.С.Ласточкяяй< Ю.З.Якуэовкча, А.В. Popscona, Ь.А. Догты, Я.З. Патухсэп, Тяолсоза а др. Эти ¡р*аога

лосэлявмп хак вопросам гро^идзгрозаяяя ушаяма Ц » азтоизтяэироплкяом , так я вопросам комплексного

»я кроэктяроэаияя для узкого дмапчзоч» гргиаиеняя« Уввуда-тдтм анализа рагоу поя»siли, что задач» гзоэдакмя аппарата яоясхоаого лроектироааиял И яэ получала полного рсзрэсэзсия дли самого оввгэго случал мсслвдуокоЯ стаиочноД лари о учетам овальных условий за поведения. ?асзирить эоэмозшоста поисковой системы проэктирования и полента ea aij^axTMSHOCTa

можно путем создания методических средств комплексного учета кинематических, конструктивных к геометрических параметров И и определения влияния их на форму режущих кромок.

На основе овоксгния литературных данных и опыта промыв ленного применения дисковых фрез для сложного формообразования и критического анализа имеющихся разработок по ним сформулированы цел» и задачи исследований. Целыо настоящей раБоты является совершенствование методов проектирования и соадание подсистемы поискового конструирования эффективных дисковых И для овравотхи сложных винтовых П.

Для достижения поставленной цели надо ранить следующие основные задачи!

1. Равравотать метод геометро-кинематического синтеза поверхностей Л я И; соответственно ему создать, как элемент САПР У математическую модель формирования исходных данных пс с^аерхностяк 4 и идентификации их с помощью системы киввриантныя координат на основе единого методического подхода к профилированию И и Л.

2. Исследовать и раэравотать простые везятерационкиа методы расчетов дисковых И для овравоткн винтовых П деталей прк условии минкмяэацмк погрешностей профилирования.

3. Установить функциональные связи между кинематическими, конструктивными к геометричесхмми параметрами дисковых фрвх и формой профиля раяуаих хромок и летели? разравотать на основе их оптимизационную иатакаткческую модель профилирования реяущих кромок фрез.

4. Создать программных комплекс для решения оптимизационны* вадач сложного формоовразоваиия Д и дисковых К как подсистему САПР сложных И, равотаювдей в режиме поискового проектирования.

Гргтьд глеВ1? посвящена разработке кинематического cnocosa задания П к синтезу осоввекной модели их формоовравования.

При решении задач профилирования И при описании Я (ПД) обычно овравцаются к классическим математическим приемам н спосовам. Однако принимаемые в математике способы задания П

не соответствуют методам реального их производства, являются не информативными в технологическом отношении, ибо не отражают возможные технологические подходы к их получению, не учитывают в хаждом конкретном случае условия их овравотки к другие факторы. Кроме того, задание П с помощью классических координат уравнениями в лювой форме (явной, неявной, параметрической я др.) приводит к волывому раэиоовразию в методиках профилирования И и соответствующих им расчетных алгоритмах, применяемых к конкретным видам П. Это увеличивает затраты вспомогательного времени в овием эвьеме использования САПР И, что снижает эффективность ее применения.

Для создания эффективного аппарата поискового гроектирования И в основу формирования исходных данных по П юложено общесистемное тревование единства информационного « методического представления 3-х основных составляющих исследуемого процесса формооврааования - суки ости самого эвьехта (его овраэа или модели), спосова его описания и методов оперирования им (как соответствующих спосовам зоэдействия на предмет) для решения поисковых задач. В основу суиности п, ее понимания к представления положено движение, как диалектическая категория, т.е. как форма гуиествования материи, заключенной в новом детали.

Поскольку для определения сопряженных П, их есследовання и синтеза приняты кинематические методы, то и :амо задание П формируется также в кинематическом виде. В :оотвбтствии с этим /новая ПД задается пинтовьм параметром р, ( системой ововщенных коорд:«.?«.:? а, п, ф, означающих для :а»дой точки ее профиля> г - расстояние касательной X к ¡рофилю от оси ПД; п - расстояние нормали Н к ПД от оси ПД; '/ - угол, определяющий положение К к профилю ПД относительно газовой оси. Координаты ш н п являются внутренними :арактеристиками кнвармантньми относительно /новой системы :оординат и опрвделюктакжи важные конструктивны* я 'вхнологичесхие параметры. Принимаемый спосов задания О •владеет следующими достоинствами.

1) Он является универсальным, т.е. применимым для :ювых, каких угодно П и различных условии их профилирования.

2) Оперирование указанной совокупностью параметров для задания П придает большую информативность в отношении отражения внутренних функциональных связей процессов овраготкн х профилирования П. В самом деле, наличие положительной составляющей Vm% схорости относительного движения И к заготовки на направление Я определяет условие реализации: функций гаворнои части И - предварительно« срезание материала с заготовки, толщину срезаемого слоя, загрузку режущих кромок. Равенство нулю проекции Уст.ю. направление К означает профилирование овраватываемой D -условие реализации каливруноих функций И. Совокупность точек на Ш (ИИ), для которых совлвдается его условие, определяет линию, разграничивающую заворкую и хализрусщую частк Я. Значение Ут.в. < 0 соответствует отходу И от оврсво^акной И к характеризует условия равоты каливруювий часто Н.

Он позволяет исключить из рассмотрения нереальные случаю шшш сопряхсешых имеющих касание заданной П с еа. «леской стороной к атхк самый кзБежать опасности подрезания П а процесс« ях овравотхк.

Традиционная фор«« ведения П приводит, как правм/to, к итерационны*] методам профилирования И для винтовых ОД. Испол&зовашю разрввоток по теории форноозразовакия П позволяло с«кэрммро«вата за лее {рациональное представление исходник данник по овраодтнвавкык ж инструментальнют D. В соответствии с ник произвольная 0 задается винтовым параметром: р я профилем <ае с помощью системы указанных мтоариаиткмк координат в криволинейном сечении около контектиов конгруэнция станочной пары. Данное представление исходных д&ншлс для проектирования И в отличив от традмцюоииого позволяет предложить, как это показано в глаза 4, эффективные везм^вр&ционныв методы расчетов профиля И.

Определение анв&риактньос координат для различных П,

гравуекагя для описали® П, овусловило необходимость разрозотки такого- ,«етода геометрического синтеза П и соотает'ста у «¿óiseй . ему модели <$ормоовраэо»вния, которые позволяли вы непосредственно .формализовать их- представление

— 11 -с помощью системы инвариантных координат.

Для получения модели формоовразования наиволее ововщенного характера и эффективного спосова ге формирования в основу ее положены принципы и средства, Мфажакхцие самые овщие и существенные виды связей и соотношений между составляющими рассматриваемого овъекта. В связи с этим в качестве принципа использован самый овщий спосов получения П с помощью других - вспомогательных поверхностей (ВП), а в качестве средства решения задачи принят кинематический метод формоовразоваиия на основе полюсных осей профилирования.

Принимая в хачестве ВП разные по геометрии П, можно получить различные П, используемые при конструировании деталей машин и инструментов. Недостатком такого подхода к синтезу П является необходимость в каждом случае овразоаания П овраваться к своей хонкретной ВП. Этот недостаток усугувляется в условиях разработки САПР, так хак методическое оБеспеченив их в целях автоматизации проектных процедур тревуег максимальной формализации веек элементов системы и имэюдахся свяэой между ними, причем не только прямых, но, что еда волей важно, эвратных связей, В настоящее время отсутствузт опроделянность о Biraops Ш1 при решении опрятных задач фориоозраэованил. Поэтому главном для создания моде/!« формоовразования является вопрос о зидо ЛП. Для рагаания его пряилтн с л з дуют?! г* тревевагмл, которые должна удовлзтворягь BUi

выпь простой в гэсмэтричзскои отношении с цалью получзиия золее простой модели рорггооараа-осанггя;

втъ 'дкрохоуяиэерсйльиой s этиоиамии вогкоялостэй сетгтаэкровать а гния различима П.

Для O30CHO1SHHO правильного наэначэния вида ВП использован гляом-i сг-ьохтйзмь:'! признак - дви-жвкие. язю каждая П характеризуется иехоторкм дэиааииан, присутствукяз^м в пай. Поверхности, допускакши® пэрвмвяэния самих по сезе, называются "эамечатэльнши". Устаноэлено, что чем золае овции змдом двииания я чем яольиим числом »того движения характеризуется принимаемая ЗЦ, тем яолызей универсальность» овладаат создаваемая на ее основе модель. Анализ всех "замечательных" П показал, что накволае полно

названные требованиям удовлетворяет круглая цилиндрическая П (ЦП), так как она определяется каким угодно кинематическим винтом Фц(Ря) с осью, совпадающей с осью ЦП, т.е. винтом с любьм значением винтового параметра р„, в том числе и пределыгж или р„-ю ).

На основе разработок предложена следующая схема модели формообразования П. Производящий элемент - ЦП произвольного радиуса г располагается своей осью 0Я0„ относительно оси 0,0, синтезируемой 0 под комплексный углом £„(£„,&„,). В целях формирования наиболее ововпенной модели двияени* ЦП по отновенкю к оси П принимается виктоввм, определяемым аинток Ф! (р,) . Значения параметров х, £„ р„ р,, опредалкхгзия поведение модели, могут приниматься каким« угодно: как постоянны«!, в том числе и {предельньии, так и пераиенникк, нзмекякхюскхся пс заданному закону.

Ва коакрвтиЫк примерам э работе показано, что по луч нкак ововвденная математическая модель П позволяет синтезировать саныз рагноовр&эиыв П, используемы» для эфорнглегтя: рвалкчикх Д к М. X ним относятся клк вироко распространении» традиционные П (например, эвольвентныа, различного рода каналовыа, ■ том числе и для зацепления Новикове, для циклоидальных к цевочных зацеплений и т.д.), так и нош, например, с РК-профилем, для волновых передач н т.По Широкая: универсальность модели подтверждается «а возможностям!« конструировать не только регулярные П, ио и различима нерегулярный (напрюиер, с изменяющемся во времени образующей, построенных с использованием принципа гомотетии и др.) При рассмотрении картины поведения модели в каком-ливо плоском сечении получаются методы образования различных кривых, принимаемых для профилирования Д и И.

Яг, основе раэраготанкой модели формообразования □ получен простой способ формирования исходных данных по сложным винтовьи П роторов к насосов с помощью системы обобщенных инвариантных координат в кинематической Форме, находящейся в соответствии с принятьии в равоте кинематическими методами профилирован»я И. Предложенный алгоритм формирования исходных данных для проектирования И использован для разработки программного Обеспечения системы

поисковой оптимизации И.

а четвертой глава изложены раэравотакные просты», веэнтерацнонниа катоды профилирования дисковых И для овравотки винтовых ПД м результаты их исследования с целью установления овластм рационального применения каждого яя методов.

В основу методов положены принципы кинематической теория проектирования инструментов, в частности, . использование долее простых начальных поверхностей (цантромд) 2-го порядка, получаксоехся при разложения сложного относительного движения геометрических элементов на такие составлгаояме, при одном их которых элемент остается в совпадем*« с созою.

Э раяота прадлоаехо г-рк метода. Отличительной осозвкностыо ия по сравнению с мявестнммм иетодаки является раэр&вотанное s глаза 3 нетрадиционное формирование исходим» данных - путем задания поверхности детали аинтоньзн параметром я продолен •• я яеллосхостиом сечении (около поверхности контактное конгруэнция). Суть методов состоит в следу ЕЖ»М.

Метод I основан и* разложении винтового движения нормали к винтовой П а рассматриваемой точке на два движения, одно яз которых - поступательное перомеиеиие нормали "самой по севе", а другое - вращательное вокруг оси X', паралелльнов оси акнта м отстоящей от нее на расстоянии b-p^tgy, где pj - винтовой параметр, о - угол наклона нормали х оси винта. Перемещение нормали 'самой по севе" не меняет ее положения • пространстве, поэтому оно не принимается вб внимание и рассматривается только вращательное движение нормали. Ось ъ' - мгновенная и во времени меняет свое месторасположение. В ражоте положение этой оси принимается за постоянное. Такое допущение приводит к некоторой погрешности в расчете характеристического угле <РХ, определяющего совой величину винтового перемещения для получения точек искомой характеристики.

Метод II основан на разложении винтового движения полюсной оси профилирования на два аналогичных движения -поступательное перемещения полюсной оси "самой по севе* и

вращательное вокруг оси, параллельной оси винта и отстоящей от нее на расстоянии Ь-р^да, где а - угол наклона полюсной оси к оси винта. В этой методе приняты такие же допущения, ках и а методе I.

Метод III основан на разложении тригонометрических Фунхций характеристического угла <р1 в ряд Тейлора. Анализ показал, что значения членов ряда, начиная со второго, значительно меньше значения первого члена, поэтому ими коякс преиевречь. Это позволило значительно упростить уравнения для определения угла р,.

С целью оценки величин погрешностей профилирования, эознккакших вследствие принятых допущений, и определения овластей рационального использования каждого из раэравотан-якх методов в равоте проведены компьютерные эксперименты.

Исследования проводились в два этапа! первый - выявлена^ параметров, охааызакщих превалирующее влияние на иоггрзшгосгь Ь профилирования и определенна по ее величине дкапмоиов параметров винтовых И деталей, для которых цглесозвраэнс применять тот или иной метод; второй - установление корреляционной связи методу ¡¡сслэду сними параметрами и определение ас тесноты.

¡кнллыз результатов исследований погшзал, что прн профилировании дисховых инструментов дли оаравотки роторог хомярассоров, для которых значение углов ь> наклоне, пу.чтови.: линий находятся в прадалах 35°-55°, наиболее точным является м®тс4 II, Оливка » опред&ленки эаличины характеристического угла, ч>1 при использовании его для вамх точок пробили роторе коиярассора ке превышает 0,0001 рад, что соответствует максимально?! погрзшносм - 0,012 км, ваятоё по всему

профилю ротора. Для роторов насосов, вначеми»: углов ш наклона винтовых линий которых находятся в пределах 24 0 °. 'рекомендуется метод III. Этот метод имает насхольхо минскую точность (на 0,002 - 0,008 т) по сравнению с методом II с диапазоне ы - 35"-55°, однахо имеет ставильную и достаточную для прахтики точность во всем диапазоне углов и> от 0е до 90°.

По результатам исследований установлено, что превалирующее влияние на величину погрешности Ь оказывают

параметры! ы - угол наклона винтовой линии на зиктовой П детали; у, - характеристический угол; Яг - расстояние от рассматриваемой точки П до оси ее аракенмя. Корреляционная связь между указанными параметрами имев« вид*

» » . -1(51 1,31 - а,11

в - 0,054и •<<>, -Л,

В равоте определены коэффициенты парной корреляции. Коэффициент множественной корреляции равен Я » 0,38. что подтверждает достаточно высохую корреляционную сзяза.

В отличив от известных аналитических методов профилирования) разравотанкш являются в 3 - 5 ры менее тру лоагчкэЕжэ», что значительно экономит дорогостоящее машинное время при многозариантном поисковом проектирования Н. Использование каждого метода а установленной для него рацмональкой овлссти применения позволяет повысить точность пр&фиямрваениж в 1,4 - 1,6 раз по сравнению с навестим« ••зитерацнонтин методами.

13 ягах глав» посвячена разравотха аатомдткзировакхоЯ подсистемы поискового проектирования дискоаак орех для овразоткя аннтоаыж П деталей, математическому м ярограмккску овеспечвнигэ елементоа подсистемы.

Осмоаиам направлением пошмвзния зфдоктсеэисстк процассе Фразерозамяя ямктовых ПД является пекся яскструхцяк И« овеспечизаюхай получение ПД с треауеиов точностью при высоких эксплуатационных показателях И.

С з=тоЯ цельв 9 раагота решатся кв.чйА%яья х одна из основных задач проектирования И - покск ойт*м*лья1К лорм исходной инструментальной П (ЯП; к раяудай хвоххзе яува Фрезы.

Функциональное содержание подсксдаюяа поксяоасгс проектирования дисковых фрез определяется »тапамя озоязззямой структурной схемы, представленной на рис. стр.17.

Основу подсистемы яомехоюй отпвнмадак составляет решение задач по синтезу ИП и реяувкх кремах дкакозш «>р«з, осуществляемому с помощью оптимизатора.

Модель поисковой оптимизации включает л»« семаЯстяв переменных. К первому семейству относятся параметры установки И относительно оси детали, определяю®!» форму ЙП« х,«/3 - угол, характеризующий положение торцового профиля

~ 16 -детали;

Xj-E - угол скрещивания осей инструмента и эаготовхи; х,-а, - расстояние между осями инструмента и заготовки.

Это семейство описывается 3-хмерньм вектором оптимизируемых переменных Х,~(х,, х2, х,).

.Ко второму семейству переменных относятся параметры, определяющие положение и форму режущей кромки зува фрезы, лежащей на ИП<

xt-y - передний угол;

х,-Х - угол нахлона режущей кромки.

Они описываются 2-хмерньм вектором:

*а"(х4, xj).

Задача поисковой оптимизации И формулируется следующим овр&зом! определить такое допустимое значение F(3c,, X,)* £ D, при котором Р(Х1( Xj) достигает экстремума, то есты F(X,, X,)" - minF(X1,"x3) (X,, 3ta) £ D

В формуле допустимые значения D оптимизируемых переменных ограничиваются технологическими, конструктивными а эксплуатационными тревованияки к проектируемому И и технологической системе в целом.

Аля вьшора оптимального технического решения введен количественный показатель - хритерий оптимизации F-f(2£,, X,), в качестве которого выврана величина погрешности аппроксимации формы режущей кромки технологически удовньми линиями. Минимизация этой величины позволяет о качестве оптимального технического решения получать профиль, оформленным элементарными участками в виде дуг окружностей и отрезков прямой. В основу модели поисковой оптимизации положены принципы и методы поискового конструирования; итерационные поисковые процедуры, случайный поиск в подпространств ах варьируемых параметров, - наискорейааго спуска, - жесткого самообучения и T,i>;. Использование этих принципов позволяет осуществлять целек&правленный поиск оптимального технического решения и на каждом его шаге оценивать результат. На • основе модели установлены Функциональные связи между параметрами установки И и детали, геометрическими параметрами зувьев фрезы (у и X) и формой их

Формирование исходиж данных

СЕРВИСНЬВ ПРОГРАММЫ

Смите» форм ИП и режущей хромхи ауаа фрявы

I. Изменение параметров установки И относительно 4

II. Изменение положения передней поверхности ауаа Фреаы

ОПТИМИЗАТОР

нет

5

Конструктивно*

оформление фревы

Рис.

Структурная схема подсистемы поискового проектирования дисковых $ре>

рвжувих хромок. Это двет возможность управления последнюю.

Разработанный на вазе указанной модели алгоритм включает две встроенные один в другой цикла (си. рис., элок 2). Такое построение алгоритма дает возможность установить овратную связь между исходной ИП и формой рвкущэй хромки эува фрезы и изменением параметров овоих семейств оптимизируемых переменных! X, и X,.

На основе алгоритма раэравотано программное овеслаченне системы для компьютера.

Д!апта>^ глляя яоевящэна вопросам применения разравотаи-»юге аппарата поискового конструирования для решения конхрэтных производственных' задач - создания эффективных конструкций дисковых фасонных фрез для оправотхи винтовых поверхностей роторов насосов с циклоидальна зацеплением.

Использование раэраоотвиной автоматизирозанной

подсистемы поисковой оптимизации позволило исследовать всю овлжсть варьирования переменных пара.иотроо установки И отиосятально детали и геометрических параметров (углов у и X), установить область сущаствовеиия реал&нья технически?: регазиггй и вивроть из кик оптдамлыша.

Ь результате компьютерны» окспормгоктои опроделы;о влияние лг.рм-:е'гро;1 устспозкк дисков^;:- •¡•рог отеоаитслы;о ось1 влготовкк »ь форму и размори профилей фроь. Устояоолоио, что значения углов £ вкраиздвьнид осой дата«« ;; " целесосар&гно приндоам. значительно иолакгиш 1! отлкчке оч рсксмопдуемы.-: н литоратуро. Например, для ьедомезге яин?£. касосг.; а дв&котро!: наружного цилиндре. » 32 кк, угол 5-' следует зизырать раьнш С » 138,5", «костс рокомаядуского л:ачеш:л Е •= 131,8'.

Зто даат возможность получить вместо алеккого л>всош!оге профиля фреэк простой, состоя©»; из трех пряколккайнаг." отрезков, сопряжакнкх мз»ду совой дуг&хк окружноега£, что аначительно упроаиат изготовление фразы, пазьзает оо стойкость и точность.

При рекомендуемых значениях параметров установки И прк черновой ояравотке, а во многих случаях н при чистовой, аоЕможно хонструпровакил фраз с иримзнанжвм многогранных иеперетачиваемых пластин. Опткмиакрувмые поременныа

подпираются таким оврлэом, чтовы <рормл и раамярн про>ядя аува фрезы соответствовали одному из размеров стандартных пластин вез нзовходимости дополнительной из? подгон*и.

Результаты равоты предложены к практическому лримэиаяк» при конструировании дисковых фрез современных конструкций в технологическом процесса изготовления роторов насосов а цикломдальнт »оцеплением ив маииностронталгиюм заводе г. Дакки (Ваигладап).

Кроим того, рааравотаннш материал» хспольэовени а ШШкиструмекта как составная часта программ САПР здогхят раяудох инструментов мо яачальиых стадиях яроектяроя анкк.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ № ОСНОВНЫЕ 8ЫВ0ДЫ

Дналма равсчг по яроехтярозажвао дисковых ккс?рут?зктс® для овравоткм с/ютэиив аозерхностей деталей яоыяы актуальность проведения дальнейших ясследоавиив я папрезлепам авигоматазацига як поискового конвтруирсавмяя. В реаул&тате зьтаолмаишшг хссдядоэлиий ¡равравотаиа система а»томатя1ЕфОз«.имого кровхтвроваквя даасковш а . поисковом рвяяжа с жовтдехсиют учмотв варокого круге ^акторов (кинаматячвсхнх, конструктив как,, гвеквтрхчввкхх я фахюояогмчэстек}.

1. За осяоэо устамовяеимой фуяхцяоаммяыпда еаяаи яежду параметра»® установка инструмента, гастсет^ячгзгс'ода яар»-метраиа его {угягат 7 я X), »сходкой яисфрумвкталывоА поверхностью а $ормай ?аяуп»х гсрсмоа соадлва жодвл» поискозой оятииияацнм дяскозмя <орэг лад вврввоч-хя эмгтовмя поверхностей, яоаволяззгая управлять <уоряов тро^кпя ргггутх кромок.

2. Предлеявкжый универсальней вяовэв ввдеимя яроя*»одь-»хх поверхностей дятвлаЯ, находящейся з соот»»тст»ик в действительным методом я условиями »я овравовамкя,

согласно которому о»ракатаа»емзя ловераност» дездлк вал*его*

ь

винтовым параметром р к овованнжм инвариантными хсорджка-тами ее профиля в криволинейном сечемии около поверхности контактной конгруэнция станочной пары, появолмл скяг»»*ро-

■вт» ■•»итерационные методы профилирования инструментов.

3. Разравотанная широкоуниверсальная геометро - кинематическая модель формоовраэования различных по геометрии поверхностей на основе единой производящей (вспомогательной) поверхности является методическим обеспечением САПР широкого круг«\ мкструментов для сложного формооврааовакия, работающей в ¡решена поисковой оптимизации.

4. Установленная на основе свойств полюсных осек профилирования к контактной конгруэнции функциональная свява между геометрическими и кинематическими условиями ов?«сех*.мия поверхностей и их инвариантнжи координатами поэяоляет формализовать представление исходных данных для проектирования! инструмента.

5 г Разраяотаины® на основе положений кинематической теории простые, Бвэитерлциокныо методы профилирования дкскоаавг миструмалто» для овравотки винтовых поверхностей ■тэт достаточно высокую для практики точность, в 3 - 5 pes маиызую трудоемкость по сравнению с известными аналитическими методам» и являются эффективной методической основой для поискового автоматизированного проектирования инструментов.

6. Корреляционный анализ покавал, что превалирующее влияние на величину погрешности профилирования оказывают угол наклона винтовой линии на поверхности детали, характеристический угол и расстоянт« гочки профиля детали от ее оси. Получанная корреляционная зависимость связи погрешности профилирования с параметрами овр&ватываемой деталк позволяет оценить возможную ошивку при профилировании для конкретной детали.

7. Для каждого раврасотанного метода профилирования определены точностные показатели и установлены овласти их рационального использования.

8. Полученный программный комплекс может выть использован как основа для создания автоматизированной системы научных исследований (АСНИ) вопросов формоовразования сложных поверхностей ражуяими инструментами.

9. Разравотанный метод оптимизационной аппроксимации при профилировании инструментов для сложного формоовразова-

имя создает возможности для совершенствования их хонструкцяй в направлении позыозния их производительности, стойхоств, осиащоиил соврЕНенлъмк икс'груиа:!т«льиымк материалами, повыаакия их точности и упрогденяя изготовления.

Материалы диссертации излопаны в следующих penoraxs

1. Ахмед Я.У., Кирсанов Г.В. Коделхровакмв процвссо® форко-овравоваимя инструментов дискового тнпк а »мнчгозкя поверхностей деталей ках методическая основа поискового проектирования. Св. "Интегрированные системы в ккатрумзн-тальном производстве", под редакцией Михайлов« В.А./ Материалы семинара МДЕТП, 1991 г., с. 45-50.

2. Ахмед S.V., Ласточкин С.С., Кмрсаноз Г.В. Методмха расчета дисковых инструиантоз. Мезшуаовскмй св. научит трудов MACH. (Технология и производство деталей автомо-шыльксй тлжяяхя.), 2991 г. {а печати).

3. Ахмед В.У., Ласточкин С.С., Кирсанов Г.а. Оптимизационно« профилирован»« дисковых инструментов для оврааотхк сложных винтовых поверхностей роторов насосов к компрессоров. Си, 'Проблемы ехсплуатация инструмента в металлоозраветы-«авягвй яромиллеяиостя*, К. ЦРДЭ, SS92 г., с. 29-31,

4. Ахмед 0,5?., Жярссиоз Г.Н. Формирован»« жсяодиых геометрических данных по овраватшсемгм поверхностям деталей как элемент САПР инструментов. Со. * Про®лемм эксплуатации инструмента в кэталлоовраватывею«»® вроммалекности Н. ЦРДЗ, 1992 г., с. 24-29.