автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка методов обеспечения точности базирования и жесткости автоматически сменных узлов с распределенными базами в перекомпонуемых системах машин

На правах рукописи УДК 621:681.5:658.562

ЛЕВАШКИН Денис Геннадьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ И ЖЕСТКОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИ СМЕННЫХ УЗЛОВ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ БАЗАМИ В ПЕРЕКОМПОНУЕМЫХ СИСТЕМАХ МАШИН

Специальности: 05.03.01. — Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

05.13.06. — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Тольяттинском государственном университете.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Царёв Анатолий Михайлович.

доктор технических наук, профессор Волчкевич Леонид Иванович, кандидат технических наук, доцент Михайлов Виталий Алексеевич.

Ведущее предприятие:

ОАО «АВТОВАЗ», г. Тольятти.

Защита состоится « / / » /<0_2006г. в_часов на

заседании диссертационного совета Д 212.141.06 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, дом 5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просьба направлять по указанному адресу в диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского государственного университета им. Н.Э. Баумана.

Телефон для справок (495) 267-09-63

Автореферат разослан « ^Э_2006г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Михайлов В.П.

Подписано к печати Объем 1 пл. Тираж 100 экз.

« ¿3» 06 2006г. Заказ № 353. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное развитие автоматизированных систем в машиностроении ориентировано на создание систем машин переменной компоновки и структуры. Актуальны технические решения, обеспечивающие высокие технологические возможности, гибкость . и приспосабливаемость автоматизированных систем к изменяющимся производственным условиям, сохраняя показатели высокой производительности механической обработки.

Данные тенденции охватывает развитие перекомпонуемых производственных систем (Reconfigurable Manufacturing Systems - RMS), предназначенных для выпуска постоянно меняющейся номенклатуры изделий с увеличением производительности, снижением затрат на создание и эксплуатацию оборудования. В данных системах возникает необходимость применения автоматически сменных агрегатных узлов, в том числе призматической формы и с распределенными базами.

Автоматически сменный узел в RMS, носитель призматической формы, является неотъемлемой частью рабочей позиции и способствует автоматическому изменению структуры, увеличению вариантности компоновочных решений RMS, что позволяет осуществлять многоинструментальную, многостороннюю, многоместную обработку сложных деталей с обеспечением максимальной концентрации процессов обработки на рабочей позиции RMS. Это решает вопросы автоматизированной обработки с достижением высокого уровня эффективности производства в условиях изменения производственных программ и номенклатуры изделий. '

Работа направлена на исследования, обеспечивающие автоматизацию изменения структуры и компоновки RMS при условии кантования носителя на рабочей позиции. Многосторонняя обработка деталей требует сохранения идентичности пространственного расположения деталей относительно каждой грани его корпуса при кантовании. Внедрение сменных узлов призматической формы требует решения ряда проблем по обеспечению и повышению точности их базирования на рабочей позиции, одновременно решая вопросы повышения жесткости узлов RMS с учетом упругих деформаций, возникающих при многосторонней обработке корпусных деталей.

В этой связи тема работы, направленная на разработку методов обеспечения точности и жесткости узлов RMS, актуальна. Работа выполнена в соответствии с Генеральным договором о сотрудничестве между Тольяттинским государственным университетом и ОАО «АВТОВАЗ» на 2001—2005 г.г., п. 2.2.5.

Цель работы. Обеспечение жесткости и точности базирования автоматически сменных узлов с распределенными базами в RMS на основе разработки методов расчета упругих деформаций и обработки базирующих элементов при многосторонней обработке деталей.

Для достижения поставленной цели в работе решены задачи:

1) Разработана математическая модель и основные положения метода обеспечения жёсткости сменных узлов при многосторонней обработке корпусных деталей на RMS;

2) Разработана математическая модель и основные положения метода обеспечения точности базирования носителя на рабочих позициях RMS;

3) Проведены экспериментальные исследования по определению погрешности базирования и параметров жесткости автоматически сменных узлов RMS при многосторонней обработке деталей;

4) Определено влияние погрешности базирования и упругих деформаций носителя на точность многосторонней обработки корпусных деталей в RMS;

5) Разработаны технические решения по конструктивному исполнению корпуса носителя в зависимости от схемы многосторонней обработки деталей;

6) Разработаны предложения по применению сменных узлов призматической формы при многоинструментальной, многосторонней, многоместной обработке деталей в RMS.

Методы исследования. Работа включает в себя теоретические исследования на основе теории упругости, методов размерного анализа. Математическое моделирование с использованием пакетов твердотельного моделирования NASTRAN, WinMachine, ANSYS, MATLAB 6.5.

Экспериментальные исследования проведены с использованием разработанного стенда и физической модели носителя призматической формы, включая компьютерную обработку экспериментальных данных в среде моделирования пакета MATLAB 6.5 с применением программного обеспечения реального времени Simulink 5.0. Все пакеты применяемых программ являлись лицензионными.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

- разработан метод обеспечения точности базирования носителя, позволяющий обеспечить изготовление базирующих отверстий с заданными параметрами точности на технологическом оборудовании;

- разработан метод обеспечения жесткости носителей призматической формы в RMS и алгоритмы расчета параметров их жесткости, что позволяет проектировать схемы многосторонней обработки деталей при условии выполнения требований по точности изготовления деталей на носителе;

- разработан метод контроля параметров жесткости корпуса носителя при многосторонней обработке деталей, осуществляемый на рабочих позициях RMS в режиме реального времени;

- разработаны рекомендации применения носителя для типовых схем многосторонней обработки корпусных деталей в RMS, позволяющие выбрать конструктивные исполнения носителя для его применения в RMS;

- определено влияние параметров жёсткости носителя и точности его базирования на точность многосторонней обработки деталей.

На защиту выносятся:

- метод обеспечения точности взаимного расположения базирующих отверстий при их изготовлении на боковых гранях носителя;

- математическая модель метода обработки базирующих отверстий носителя со связанными параметрами точности;

- метод обеспечения жесткости носителя при реализации вариантных схем многосторонней обработки корпусных деталей на носителе;

- результаты расчета параметров конструкции корпуса носителя призматической формы для типовых схем многосторонней обработки;

- результаты теоретических исследований зависимости точности многосторонней обработки корпусных деталей на носителе от погрешности базирования носителя и упругих деформаций его корпуса;

- метод контроля упругих деформаций и внутренних напряжений корпуса носителя при многосторонней обработке деталей в RMS;

- техническое решение конструктивного исполнения носителя для типовых схем многосторонней обработки корпусных деталей;

- предложения по реализации многосторонней обработки на носителе.

Практическая ценность работы.

1. Разработанная конструкция носителя призматической формы выполняет роль автоматически сменного узла на рабочей позиции RMS при реализации многосторонней обработки корпусных деталей.

2. Предложенная методика обеспечения точности базирования носителей призматической формы позволяет обеспечить точность обработки базирующих отверстий многогранного носителя.

3. Предложенная методика обеспечения жесткости носителей призматической формы позволяет рассчитать параметры жёсткости корпуса носителя, оценить влияние параметров жесткости носителя на точность многосторонней обработки корпусных деталей, скорректировать технологический маршрут обработки корпусных деталей.

4. Методика контроля упругих деформаций носителя позволяет определить параметры жесткости сменных узлов RMS в режиме реального времени;

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния на точность обработки деталей погрешности базирования и упругих деформаций носителя позволяют осуществлять выбор его конструктивного исполнения.

Апробация работы осуществлена в производстве ОАО «АВТОВАЗ» (г. Тольятти). Новизна закреплена поданными заявками на изобретения и патентами РФ. Диссертация выполнена на основе результатов научно-исследовательской работы № 01.200.205164 «Теоретические исследования управления параметрами жёсткости станочных узлов с распределенными базами в автоматизированных технологических системах переменной структуры». Разработан и изготовлен учебно-лабораторный стенд исследования жёсткости носителей призматической формы в RMS.

. Результаты исследований были представлены на выставках и салонах:

- «V Московский международный салон инноваций и инвестиций», Москва ВВЦ, 15-18 февраля 2005 г. (Диплом и серебряная медаль);

- «Третья окружная ярмарка бизнес-ангелов и инноваторов», Самара, 14-15 апреля 2005 г. (Диплом участника);

- 3-я специализированная выставка «Автоматизация 2005» , Москва ВВЦ, 18-21 мая 2005 г. (Диплом и золотая медаль).

Основные результаты работы докладывались на научных семинарах, конференциях Тольяттинского государственного университета и кафедр «Мехатроника и робототехника», «Резание, станки и инструмент». Свидетельства РОСПАТЕНТА и публикации По теме диссертации получено свидетельство РОСПАТЕНТА на изобретение № 2258593 «Многоместное приспособление-спутник», Бюллетень изобретений № 23 от 20 августа 2005 г. Опубликовано 12 печатных работ. Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы (126 наименований) и приложения. Работа изложена на 329 страницах машинописного текста, содержит 113 рисунков, 13 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность решаемых в диссертационной работе проблем, а также формулируются её цель и задачи.

В первой главе проведен анализ существующих автоматизированных систем многосторонней обработки деталей на основании работ Шаумяна Г.А., Вороничева Н.М., Белянина П.Н., Волчкевича Л.И., Проникова A.C., Кузнецова М.М., Кудинова В.А., Соломенцева Ю.М., Артоболевского И.И. и других. Современные системы не удовлетворяют

требованиям современного производства, ограничены возможности одновременного расширения гибкости и существенного увеличения их производительности и надежности. Одним из направлений развития современных автоматизированных станочных систем стало создание и применение перекомпонуемых производственных систем (Reconfigurable Manufacturing Systems — RMS). Применение автоматически сменных узлов, устройств смены оснастки, инструмента и отдельных узлов позволяет автоматически изменять структуру и компоновочные решения

Рис. 1. Рабочая позиция RMS

Рис. 2. Носитель RMS

RMS в реальном времени. При этом разрабатываются стандартные, автоматически сменные модули, являющиеся носителями для размещения на них обрабатываемых деталей 1 и модули для размещения исполнительных и обрабатывающих узлов 2, рис. 1.

Предложена конструкция носителя для размещения обрабатываемых деталей 2 (рис.2) в виде жесткого корпуса многогранной призматической формы. Каждая грань корпуса имеет четыре равнораспо-ложенных базирующих отверстия 1 (рис. 2). Имеется возможность выбора комплекта баз (два диагональных базирующих отверстия и плоскость) с учетом пространственного расположения носителя по отношению к инструменту. Базирующая грань 4 корпуса носителя является базовой поверхностью для установки носителя и приспособления деталей 3. Это

позволяет отказаться от поворотных столов, делительных механизмов поворота и фиксации на рабочей позиции RMS при базировании и кантовании носителя.

Многосторонняя обработка деталей сопровождается возникновением переменных по величине и направлению упругих деформаций сменных узлов RMS, рис. 3. Применение спутников АЛ и палет ГПМ, как показали результаты расчетов жесткости, затрудняется образованием зазоров в направляющих и зажимных устройствах, исполнительных механизмах и базовой плоскости спутника (палеты). Это связано с недостаточной жёсткостью плиты, технологическими недостатками. Также на точность многосторонней обработки деталей на носителе влияет погрешность взаимного расположения базирующих отверстий на боковых гранях его корпуса. Нарушается взаимное расположение обрабатываемых поверхностей деталей. Кантование носителя позволяет осуществлять высокоточную, высокопроизводительную многостороннюю обработку одновременно до п = б деталей на одной рабочей позиции с применением одного комплекта шпиндельных узлов RMS. Напротив, на

Рис. .3. Схема обработки деталей на носителе RMS

спутниках AJI и палетах ГПМ обеспечивается многосторонняя обработка только n = 1, 2 деталей. Для обработки п = 6 деталей в АЛ необходимо последовательное перебазирование спутника (палеты) на шести рабочих позициях АЛ с применением шести шпиндельных узлов, что негативно влияет на точность обработки деталей.

Повышение эффективности многосторонней обработки в RMS требует исследования вопросов обеспечения точности базирования и жесткости автоматически сменных узлов — носителей призматической формы.

Вторая глава посвящена разработке методики обеспечения жесткости носителей призматической формы при многосторонней обработке деталей, на основании на работ Проникова А. С., Чернянского П. М., Васильева Г. Н., Тимошенко С. П., Пономарева В. Г., Феодосьева В.И.

Основными параметрами нагруженного состояния носителя являются значения эквивалентных внутренних напряжений стэкв и упругих деформаций граней носителя &,KB. В пространстве нагружения носителя Q рассмотрены типовые схемы его нагружения, образующие вариационное множество {П}:

П е {Q} = {Q} = (хь л, zb Рк", tkn),

О).

где N — количество возможных схем нагружения носителя, к - схема нагружения носителя. По однородному сочетанию координат (Хк, Ук> гк) приложения сил резания Ркп, и времени обработки 1кп, относительно грани носителя С, выделены типовые схемы нагружения для многосторонней обработке П = 1, 2, 3, 4, 5 деталей, где значения параметров £экв, сэкв максимальны.

Методика обеспечения жесткости носителя, рис. 4, реализована с использованием пакета программ конечноэлементного анализа \\ЧпМасЫпе.

Заданные параметры точности обработки детален я уц>у1ик деформаций

ИОСИ1СШ!

3flr-

Т.

ннотрумеягалыето

ZH

Мнбгосторавияж обрабопа дспжй

т

(W)

КОНГрОДТИЦНМИрОВ |

ь Упругие деформация ~ носит ем

% Точность многосторонней ^ обработан деталей

Рис. 4. Схема методики обеспечения жесткости носителя

Проектирование и реализация схем многосторонней обработки осуществляется на основе расчета параметров жесткости по значениям результирующих сил резания Рк. По значениям упругих деформаций еэкв и эквивалентных напряжений аэкв, осуществляется корректировка проектной схемы многосторонней обработки и выбор методов инструментальной .

При моделировании метода обеспечения жесткости автоматически сменных узлов проведены расчеты внутренних напряжений ожа и упругих деформаций б,кв, нагруженных пространственных стержневых конструкций и пластинчатых коробок, как расчетных моделей носителя.

Для схемы многосторонней обработки п = 4 деталей получены выражения расчета внутренних напряжений смв и упругих деформаций езкв.

сг,„ =

2,1-р-а2

(2),

Ь2

где Р — давление оказываемое на грань носителя усилиями резания (Р = Рк • 8И, здесь Б« — площадь площадки контакта инструмента с деталью), а — длина ребра, 11 — толщина боковых граней носителя, рис. 5. Упругие деформации корпуса носителя для случая обработки п = 4 деталей на носителе еэкв определяются выражением:

(3),

а

Бг №

Уг

Рис. 5. Схема обработки четырех деталей на носителе

Е-Ь3

где Е — модуль упругости.

Также предложена проектная методика расчета параметров жёсткости корпуса носителя. По расчетным значениям упругих деформаций е,кв, осуществляется корректировка проектной схемы многосторонней обработки и сочетания методов инструментального воздействия. Определяют допустимые значения параметров Рк тах и е„мх. Методика позволяет по значениям результирующих сил резания Р^ скорректировать технологический маршрут изготовления детали, определить последовательность технологических переходов многосторонней обработки при условии соответствия возникающих упругих деформаций еэкв заданным значениям етах. Для расчета эквивалентных значений давления Рзвв> например, при обработке п = 4 деталей на носителе, получено выражение:

Р =Е'Ь3'8""» лп

м 0,49-а4

где етах- предельно допустимые значения упругих деформаций носителя.

Значения эквивалентных внутренних напряжений корпуса носителя а,кв для случая обработки п = 4 деталей определяются выражением: 4,286-Е-Ь

С^кв = --2--(5).

Толщина боковых граней (А) и длина ребра (а) являются конструктивными параметрами, влияющими на жесткость носителя (формулы(2)-(5)). Изучено нагруженное состояние носителя корпус, которого выполнен

в виде полой рамы, (размер 300x300x300 мм) с боковыми ребрами (сечение ребер ВхН принимает значение 50x50мм и 60x60 мм). Материал корпуса Сталь 40Х, усилия резания Рк принимались равными 1500Н для обработки деталей фрезерованием и 500Н для растачивания. Допустимыми считались упругие деформации корпуса носителя в пределах Е,пах ■= ± 15 мкм. Рассчитаны параметры жесткости носителя с установленными боковыми плитами на наружних гранях его корпуса размером 300x300x10мм, рис. 6, 7.

я 0,018 * 0,016 3 0,014 " 0,012 0,01 0,008 0,005 0,004 0,002 0

\ _ 1

^^ ¿ш

4

з

1

п, шт

Рис. 6. Результаты расчета значений упругих деформаций носителя при фрезеровании деталей. 1- деформации носителя без боковых плит; 2 — деформации носителя с боковыми плитами; 3 — деформации носителя без боковых плит, сечение ребер ВхН = 60x60 мм; 4 — деформации носителя с боковыми плитами, сечение ребер ВхН = 60x60 мм.

«

В 2

г 4 £ 3 2

о

!__ 3

.....л.___

1

5п,

шт

Рис. 7. Результаты расчета эквивалентных напряжений носителя при фрезеровании деталей. 1- напряжения носителя без боковых плит; 2 — напряжения носителя с боковыми плитами; 3 — напряжения носителя без боковых плит и сечением ребер корпуса ВхН = 60x60 мм; 4 — напряжения носителя с боковыми плитами и сечением ребер корпуса ВхН = 60x60 мм.

При обработке фрезерованием п = 4 деталей значения упругих деформаций минимальны £эКВ и даже меньше, чем в случае обработки п = 1 детали, рис. 6. Аналогична зависимость для эквивалентных напряжений но-

сителя, рис. 7. Изменяя конструктивное исполнение носителя, варьируются параметры жесткости его корпуса при многосторонней обработке деталей в RMS. Для типовых схем многосторонней обработки л = 1, 2, 3, 5 деталей эффективным является применение в RMS носителей призматической формы, корпус которых имеет накладные боковые плиты и увеличенное сечение боковых граней корпуса (рис. 6, 7).

На основании анализа параметров жесткости были предложены технические решения конструктивного исполнения сменных узлов RMS и рекомендации по их применению при многосторонней обработке деталей.

Третья глава посвящена разработке методики обеспечения точности изготовления базирующих отверстий носителя. Изучена специфика процесса обработки базирующих отверстий осевым режущим инструментом и влияние процессов кантования носителя на точность многосторонней обработки.

Рассмотрена модель конструкции носителя призматической формы в виде правильной призмы - куба, где на каждой грани-плоскости имеется четыре базирующих отверстия Т„, Т(п+1), Т(п+2), Тт (п = 1, 2, 3,...т), (рис. 8). Кантование носителя осуществляется с чередованием группы диагональных пар базирующих отверстий, например, (Т„, Тга), (Т(п+|), Т(п+2)), меняя пространственное положение носителя от грани к грани, при условии сохранения теоретической схемы базирования постоянной. Накладывается требование по точности изготовления межцентровых расстояний Ау" (i Ф j = 1, 2,...к), рис. 8. Разработана методика обеспечения точности взаимного расположения базирующих отверстий Тп, Тп+), Тп+2 с замыкающим Тт, рис. 9, согласно алгоритмической последовательности. Шаг 1. Обработка отверстия Тп. Шаг 2. По фактическим отклонениям обработки межцентрового расстояния от теоретически заданного осуществляется обработка отверстия Tn+i. Шаг 3. Обработка отверстия Т0+2- Шаг 4. Обработка отверстия Тт. Для каждого отверстия предусмотрены этапы расчета управляющих параметров обработки Zj. Выходные параметры обработки отверстия Yj — значения настроечных размеров оборудования Аунстр, позволяют корректировать обработку отверстия путём смещения оси режущего инструмента при обработке отверстия на расчетную величину ец.

Ajj Т(п+2) Тщ

У

\|ч Ъ/ А

Г, I ,,, ~j 7, , ____

Л n^/S X

JS"Сь T(n+2)\0:

Lm

А(п+1)

Ay -T(n+2)

Рис.8. Модель носителя призматической формы

Заданпые параметры процесса обработки

Технологический процесс обработки отверстия Тт

X"'

, 23

Обработка базирую-|Щего отверстия Ттп

{Оп}

ОУ)

Погрешность обработки баз-его отверстия Тт

Точность обработки баз-его отверстия Тт

С(п+2)т

Рис. 9. Схема методики обеспечения точности базирования носителя

Значения фактических отклонений обработки У, отверстия Т„ используются на этапах обработки базирующих отверстий Тп+1, Т„+2 и замыкающего Тт. На этапе обработки отверстия Тп+2 используются фактические отклонения обработки У, отверстия Тп+1. Этап обработки отверстия Тт отличается наличием потоков информации о фактическом состоянии параметров точности изготовления отверстий Тп, Тп+|, Тп+2. Для случая обработки отверстия Тт существуют две основные схемы смещения расположения оси Тт от теоретического заданного (рис. 10). При этом имеет

область смещения -§ фактической оси об-

рабатываемого отверстия С<ь относительно теоретически заданного центра Ст. Область ограничена допусками Тдт и отклонениями меж-цетровых расстояний обработанных отверстий Т(п+Пт, Т(п+2)п1 относительно теоретически заданного центра обрабатываемого отверстия Тга - Ст, где С(п+])т - центр предполагаемой обработки отверстия Тт, соответствующий отклонениям межцентрового размера Л(п+|)т , С(п+2)т - центр предполагаемой обработки отверстия Тт с учетом отклонений обработки размера А^г^*- Рассмотрены случаи смещения фактического положения оси отверстия Тт при обработке относительно теоретического поля допуска на межцентровое расстояние А„т. для расчетных размерных цепей 1) Тт -> Т„, Тп+1,2) Тт ->Т„, Тп+2.

Результатом обработки является корректирующее смещение инструмента и его настройка в точку Сф на величину е^„+2)т-

С(п+2)т Сф= е(П+2)т; С(п+|)Ш Сф= - е(,,+2)ш /2, (6),

д С(п+1)т + „, -»а- \ И -ч* V д О)

Ч\[

ЕЗ

С(п+2)т_ [ . е(п+г)т<0

С(п+1)т -

Рис. 10. Схема смещения фактической оси отверстия Сф от теоретической заданного Ст

С(п+2)т Сф--е(п+2)т; С(п+|)ш Сф-^е(1|+2)т /2. (7).

Аналогично для межцентровых расстояний А,,т, А (п+ГХп+2> рассчитываются смещения оси режущего инструмента е(шП), е^ц+^п+г).

Для каждого межцентрового размера системы базирующих отверстий одной грани носителя ТП) Т„+1, Т„+2, Тт определены уравнения модели для расчета коррекции ед фактического размера межцентровых расстояний Ад" и достижения необходимой точности обработки. Применительно обработке отверстия Тт для межцентрового расстояния Апт модель имеет вид: _ . ф А тя\{тп) 4- А тш(пт)

(е(пш) - А ср(пт) --

<

е,пт) — (А^тт(шп) ~ АТщт(пт))Н-----И

4

Г ^

+ 00л

_д_

2

ч

(8),

( в*« /тф оаА

(А пнп(пт) А т{л(пт) ) +-+ —^--н

4 ^ 2 ^

в?

®(пт) — (АФтт(пт) А тЬ(пт) ) Н---—

-+АоСрф" И

где ю д" - погрешность обработки габаритного размера грани носителя;

Тдп, Тдп , Т|т - допуски на обработку отверстий Т„, Тт; е>1 - погрешность обработ-кси отверстия Т„; |=>/2 - передаточное число системы отверстий; Аобр(п)1''. — значение погрешности обработки для отверстия Т„, с учетом

Аф ,

___________________г; -.........г-_______________, тт(лт), А тт(пт) ,

АТ шах(пш) - предельно допустимые фактические и заданные значения размера АПП1; Аср(пт) - среднее значение размера Апт; 6пт . коррекция оси инструмента при обработке фактического размера А^.

Разработаны алгоритмы расчета настроечных размеров оборудования Ацнстр и обработки базирующих отверстий.

Переходя к моделированию пространственной задачи метода обеспечения точности базирования носителя к определена последовательность обработки базирующих отверстий (Ть ... Тп>...Т(т-1), Тт) на всех его гранях на основе методики обработки базирующих отверстий одной грани, рис. 11. Обработка базирующих отверстий осуществляется по методикам: 1) расчет параметров Ацистр) обработки и обработка базирующих отверстий на боковых гранях в последовательности 01—»02—ЮЗ—»(34—» 05—Юб, рис. 11., 2) задаваясь допусками обработки межцентровых расстояний А"у, отверстий (Тпр, Т(п+1)Р,..., Ттр) (р=1,2,....6) грани вб рассчитывают параметры обработки (е,у, АуНСТ1>), базирующих отверстий граней С5 — С1. Обход граней при обработке базирующих отверстий осуществляется в обратном порядке:

G4fj -ф-Т2

<> Т1ф G5 J2 "Ф~Т4 -ф" ТЗ G1 Т2 -ф-'Т4"ф- ф тзо Т1 G6y4 "фТ2 ^

тг ГЛ1 ТГ?

<36 —>05 —Ю4 -ЮЗ -Ю2 -К31.

Применительно к упомянутым методикам получена модель обеспечения точности обработки базирующих отверстий на всех гранях носителя. Рассмотрено влияние упругих деформаций носителя на значение межцентрового размера между базирующими отверстиями Ь(ес)н и расстояние Я„ конкретной точки О взятой на детали относительно середины

расстояния L{

(к.с)н-

Для случая

обработки п = 4 деталей с установкой носителя на рабочей

Рис. 11. Схема обработки базирующих отверстий носителя

позиции RMS по базирующим отверстиям (Т„р, Ttn+ijp,___, Tmp) грани Gp

выражение погрешности многосторонней обработки деталей г„ имеет вид:

Л

J(KK.c)max

R„ + 0,49 •

Р -а"

т-(Р)Ф

1 л.( А <РР> _ Д (РР) \ 4- А.

(кк.с) T\rt(nm)min Л(шп)тя/Т т

ч

(9),

где - максимальное значение зазоров в зажимных опорах носителя.

Выражение погрешности обработки деталей на носителе ен (9) при проектировании схем многосторонней обработки позволяет проверить соответствие параметров жёсткости и точности базирования носителя допустимым значениям погрешности многосторонней обработки деталей

используя условие: £„< \?0нит\. Четвертая глава посвящена экспериментальной оценке предложенных методов обеспечения точности базирования и жесткости носителей при осуществлении многосторонней обработки деталей в RMS.

Методика обеспечения точности базирования носителя апробирована при обработке двух групп отверстий, рис. 12. Обрабатывали отверстия

// < 1«

Рис. 12. Эскиз грани-плиты носителя с отверстиями

Рис. 13. Отклонения межцентровых расстояний при обработке отверстий (Т1 ,Т4,Т5,Т8) и (Т2,ТЗ,Т6,Т7)

(Т1,Т4,Т5,Т8) без применения методики обеспечения точности изготовления

межцентровых расстояний, а для отверстий (Т2,ТЗ,Т6,Т7) с ее применением (рис. 14, 15). Использован многоцелевой станок фрезерно-расточной группы «МАХО» MC 800Н с программным управлением. Для контроля параметров обработки применяли контрольно-измерительную систему «OPTRON». Для группы отверстий (Т1,Т4,Т5,Т8) максимальное отклонение соответствует размеру А58, где был исчерпан запас по точности изготовления отверстия Т5, рис. 13, что привело к возникновению погрешности обработки вне допустимых значений для размера А45, рис. 14. Изготовление межцентрового расстояния Ais в пределах допуска привело в свою очередь к большой потере по точности межцентровых размеров А]4, А58 и погрешности взаимного расположения отверстий Т1, Т4, Т8. Отклонения межцентровых расстояний А23, Aí7» А26, А37 близки друг к другу по значениям, рис. 13. Погрешность обработки межцентровых размеров À23, А67, А26, A37 меньше в 2 раза по отношению к Аи, А58, Ац, А48. Для расстояний А27, А36 и Au, А45 меньше в 3 раза.

Также в четвертой главе экспериментально исследован метод обеспечения жесткости носителей призматической формы. Был изготовлен корпус носителя призматической формы, оснащенный тензодатчиками и разработан специальный стенд, рис. 15. Корпус носителя 1 нагружали усилием Рр = 1500 H устройствами 2 при помощи динамометрического ключа. Устанавливая на корпус носителя боковые плиты (размер 300x300x10), исследовалось его поведение под действием усилия Рр. В оснащение стенда входят механическая часть и компьютерно-управляющий комплекс. Осуществляется обработка сигналов от 30 датчиков 3, получая зна-

0,04

0,03

0,02

0,01 мм

0

-0,01

размер

Al 8 А45 А27 А36

Рис. 14. Отклонения диагональных межцентровых расстояний при обработке отверстий (Т1,Т4,Т5,Т8) и (Т2,ТЗ,Т6,Т7)

Рис. 15. Стенд исследования параметров жесткости носителя

функционирования оборудования, рис. 16.

чения деформаций корпуса.

Проводилось нагружение корпуса носителя варьируемыми значениями усилия Рр, имитируя процессы инструментального воздействия чернового фрезерования, растачивания и сверления (Рр= 500 Н). Разработанная система компьютерного моделирования позволяет по значениям упругих деформаций в контролируемых точках носителя обеспечивать автоматическое регулирование параметров жесткости его корпуса в реальном, динамическом режиме

ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ

Программное обеспечение реального времени (МАТЬАВ 6.5)

жж

Микропроцессорный модуль ввода-вывода

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ

Электронный модуль преобразования сигналов

ДАТЧИКИ

О

Эксперименты

НАГРУЗКА

Рис. 16. Схема автоматического контроля параметров жесткости носителя

Результаты нагружения корпуса носителя усилием Рр = 1500 Н без боковых плит и с использованием боковых плит показаны на рис. 17.

Рис. 17. Упругие деформации корпуса носителя: 1 - без плит; 2-е плитами. 14

Максимальные значения упругих деформаций в первом случае составляют e,K„i = 0,0046 мм. Во втором случае £-м„2 = 0,0032 мм. Снижение составляет примерно 30%. На основании этого предложено конструктивное исполнение сборного носителя с упругими элементами и компьютерная модель управления параметрами жесткости его корпуса по выходным сигналам тензо-датчиков, рис 18. Фиксируя значения упругих деформаций корпуса носителя при многосторонней обработке деталей, обеспечиваются требуемые параметры жесткости носителя в RMS и пространственное положение граней его корпуса в режиме реального времени.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Результаты исследования вопросов применения сменных узлов призматической формы показали, что при многосторонней обработке в RMS обеспечивается производство изменяющейся номенклатуры деталей с показателями производительности как массового, так и серийного производств.

2. Обеспечивается точность базирования носителя на рабочей позиции RMS за счет применения метода обработки его базирующих отверстий с высокой координатной точностью. Достигается увеличение точности межцентровых расстояний базирующих отверстий на грани сменного узла (носителя) призматической формы в 3 раза.

3. Применение метода обеспечения жесткости носителя призматической формы позволяет, изменяя конструктивное исполнение его корпуса, регулировать параметры жесткости носителя с учетом точности его базирования и количества одновременно обрабатываемых деталей.

4. Обеспечивается жесткость носителя призматической формы на рабочей позиции RMS за счет изменения конструктивного исполнения его корпуса. Использование конструкции носителя, корпус которого оснащен боковыми плитами, при многосторонней обработке одной детали позволяет сократить значения упругих деформаций на 30%.

5. Сформулировано условие соответствия параметров жёсткости и точ-

15

Scope2

Рис. 18. Компьютерная модель управления параметрами жесткости носителя

ности базирования носителя допустимым значениям погрешности многосторонней обработки деталей в RMS.

6. Разработан метод контроля параметров жесткости корпуса носителя при многосторонней обработке деталей в RMS. Осуществляется контроль параметров жесткости носителя в реальном, динамическом режиме функционирования.

7. На основе результатов экспериментальных исследований показано, что корпус носителя призматической формы может быть выполнен сборным, с применением активных компенсаторов и снижением веса по сравнению с жесткой конструкцией носителя.

Работы, освещающие основные положения диссертации

1. Левашкин Д.Г. Моделирование системы поиска замыкающего размера для схемы распределенного базирования // Новые материалы и технологии: Сб. статей 26 Самарской областной паучно-техн. конф. - Самара, 2000. -С. 18-20. .

2. Левашкин Д.Г. Моделирование процесса обработки базирующих отверстий спутников призматической формы // Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сб. статей ВНТК. — Тольятти, 2004. - С. 83-85.

3. Левашкин Д.Г. Управление точностью изготовления базирующих отверстий спутников призматической формы // Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сб. статей ВНТК. — Тольятти, 2004. - С. 85-87.

4. Левашкин Д.Г, Моделирование управления процессом обработки базирующих отверстий спутников призматической формы // Автотракторное электрооборудование. - 2004. - N6. - С. 33-36.

5. Левашкин Д.Г. Управление процессом обработки базирующих отверстий сменных носителей призматической формы // Новые материалы и технологии: Сб. трудов ВНТК. - М., 2004. - Т.2. - С. 23-25.

6. Левашкин Д.Г. Моделирование метода управления жёсткостью мехатронных модулей призматической формы П Современные технические и программные средства обеспечения АСУ и АСУ ТП: Сб. трудов Всероссийск. научно-техн. форума «ПРОМЭКСПО». - М., 2005. -С. 23-25.

7. Патент (РФ) N2258593. Многоместное приспособление-спутник. / A.M. Царёв, Д.Г. Левашкин // Б.И.- 2005,- N23.

8. Теоретические исследования управления параметрами жесткости станочных узлов с распределенными базами в автоматизированных технологических системах переменной структуры: Техн. отчет научно-иссл. работы / ТГУ. Руководитель темы A.M. Царев. Исполнитель Д.Г. Левашкин. ГР № 01.200.205164. Инв. № 7953. - Тольятти, 2006. -291с.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ И ЖЁСТКОСТИ ПЕРЕКОМПОНУЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

1.1. Анализ состояния применения перекомпонуемых производственных систем в машиностроении

1.2. Анализ методов и необходимости обеспечения жёсткости автоматически сменных узлов перекомпонуемых производственных систем

1.3. Анализ методов и необходимости обеспечения точности базирования автоматически сменных узлов перекомпонуемых производственных систем

1.4. Основные принципы исследования методов обеспечения точности базирования и жёсткости сменных узлов с переменными базами

ВЫВОДЫ ПО 1 ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖЁСТКОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИ СМЕННЫХ УЗЛОВ ПЕРЕКОМПОНУЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

2.1. Моделирование пространства нагружения автоматически сменных узлов при многосторонней обработке деталей

2.2. Моделирование внешних силовых факторов при нагружении автоматически сменных узлов

2.3. Моделирование схем нагружения автоматически сменных узлов при многосторонней обработке деталей

2.4. Моделирование метода обеспечения жёсткости автоматически сменных узлов при многосторонней обработке

ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИ СМЕННЫХ УЗЛОВ В ПЕРЕКОМПОНУЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМАХ

3.1. Анализ взаимного влияния упругих деформаций и точности базирования автоматически сменных узлов на точность многосторонней обработки деталей

3.2. Моделирование метода обеспечения точности обработки базирующих отверстий автоматически сменных узлов на плоскости

3.3. Алгоритм и методика обеспечения точности обработки базирующих отверстий носителя на одной грани

3.4. Моделирование метода обеспечения точности базирования автоматически сменных узлов относительно их пространственной модели

3.4.1. Постановочные условия и алгоритмы метода обеспечения точности базирования носителя призматической формы относительно его пространственной модели

3.4.2. Моделирование метода обеспечения точности базирования носителя при обработке базирующих отверстий относительно пространственной его модели

3.4.2.1. Моделирование процесса обеспечения точности обработки базирующих отверстий грани в

3.4.2.2. Моделирование процесса обеспечения точности обработки базирующих отверстий грани вЗ

3.4.2.3. Моделирование процесса обеспечения точности обработки базирующих отверстий грани в

3.4.2.4. Моделирование процесса обеспечения точности обработки базирующих отверстий грани в

3.4.2.5. Моделирование процесса обеспечения точности обработки базирующих отверстий грани вб ^ 3.5. Зависимость погрешности многосторонней обработки деталей от погрешности базирования автоматически сменных узлов

ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И

ОЦЕНКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕННАЯ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ И ЖЁСТКОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИ СМЕННЫХ УЗЛОВ

4.1. Экспериментальная оценка метода обеспечения точности 247 базирования автоматически сменных узлов

4.1.1. Исходные данные экспериментальных исследований

4.1.2. Подготовка экспериментальных исследований метода 249 ^ обеспечения точности изготовления базирующих отверстий

4Л .3. Алгоритм и методика проведения эксперимента

4.1.4. Результаты эксперимента

4.2. Экспериментальная оценка метода обеспечения 259 жесткости автоматически сменных узлов ф 4.2.1. Исходные данные экспериментальных исследований

4.2.2. Подготовка экспериментальных исследований метода 262 обеспечения жёсткости автоматически сменных узлов

4.2.3. Алгоритм и методика проведения эксперимента

4.2.4. Результаты экспериментальных исследований

4.3. Рекомендации по конструктивному исполнению 289 автоматически сменных узлов при многосторонней обработке

ВЫВОДЫ ПО 4 ГЛАВЕ

Актуальность работы. Современное развитие автоматизированных систем в машиностроении ориентировано на создание систем машин переменной компоновки и структуры. Актуальны технические решения, обеспечивающие высокие технологические возможности, гибкость и приспосабливаемость автоматизированных систем к изменяющимся производственным условиям, сохраняя показатели высокой производительности механической обработки.

Данные тенденции охватывает развитие перекомпонуемых производственных систем (Reconfigurable Manufacturing Systems - RMS), предназначенных для выпуска постоянно меняющейся номенклатуры изделий, с увеличением производительности, снижением затрат на создание и эксплуатацию оборудования. В данных системах возникает необходимость применения автоматически сменных агрегатных узлов, в том числе призматической формы и с распределенными базами.

Автоматически сменный узел в RMS - носитель призматической формы, является неотъемлемой частью рабочей позиции и способствует автоматическому изменению структуры, увеличению вариантности компоновочных решений RMS. Это позволяет осуществлять многоинструментальную, многостороннюю, многоместную обработку сложных деталей с обеспечением максимальной концентрации процессов обработки на рабочей позиции RMS. Что решает вопросы автоматизированной обработки с достижением высокого уровня эффективности производства в условиях изменения производственных программ и номенклатуры изделий.

Работа направлена на исследования, обеспечивающие автоматизацию изменения структуры и компоновки RMS, при условии кантования носителя на рабочей позиции. Многосторонняя обработка деталей требует сохранения идентичности пространственного расположения деталей относительно каждой грани его корпуса при кантовании. Многообразие сочетаний методов технологического воздействия при многосторонней обработке приводит к возникновению переменных по величине упругих деформаций корпуса сменного узлов в направлении механической обработки, а, следовательно, и к потере точности изготовления деталей.

Внедрение сменных узлов призматической формы требует решения ряда проблем по обеспечению и повышению точности их базирования на рабочей позиции, одновременно решая вопросы повышения жесткости узлов RMS с учетом упругих деформаций, возникающих при многосторонней обработке корпусных деталей.

Решение изложенных проблем обеспечивает повышение эффективности применения автоматически сменных узлов призматической формы в RMS, что подтверждает актуальность выбранной темы работы. Работа выполнена в соответствии с Генеральным договором о сотрудничестве между Тольяттинским государственным университетом и ОАО «АВТОВАЗ» на 2001 -2005 г.г., п. 2.2.5.

Цель работы. Обеспечение жесткости и точности базирования автоматически сменных узлов с распределенными базами в RMS, на основе? разработки методов расчета упругих деформаций и обработки базирующих элементов при многосторонней обработке деталей.

Задачи работы.

1. Разработка математических моделей метода обеспечения жёсткости сменных узлов в зависимости от схем многосторонней обработки корпусных деталей на RMS.

2. Разработка основных положений метода обеспечения точности базирования носителя на рабочий позициях RMS.

3. Провести экспериментальные исследования по определению погрешности базирования и параметров жесткости автоматически сменных узлов RMS при многосторонней обработке деталей.

4. На основе теоретических и экспериментальных исследований получить зависимость влияния погрешности базирования и погрешности упругих деформации носителя на точность многосторонней обработки корпусных деталей на рабочей позиции RMS.

5. Разработать технические решения по конструктивному исполнению корпуса носителя в зависимости от схемы многосторонней обработки деталей.

6. Разработать предложения по применению сменных узлов призматической формы для реализации многоинструментальной, многосторонней, многоместной обработки сложных деталей на рабочей позиции RMS.

Методы исследования: Работа включает в себя теоретические исследования вопросов обеспечения точности и жесткости станочных систем, расчеты параметров точности и жесткости носителей призматической формы с переменными базами, результаты математического моделирования в том числе и на ЭВМ с использованием пакетов твердотельного моделирования NASTRAN, WinMachine, ANSYS, MATHLAB 6.5. Исследовалось поведение конструкции носителя призматической формы в условиях напряжённо-деформированного состояния. Для выполнения теоретических исследований использовались известные методы инженерных расчетов, а также результаты научно-исследовательских работ по выбранной тематике. При разработке метода обработки базирующих отверстий носителя относительно каждой егог; грани применялись методы расчета размерных и технологических цепей в машиностроении. Методика расчета параметров жесткости корпуса носителя, разрабатывалась на основе прочностных расчетов нагруженных пространственных коробок в машиностроении.

Экспериментальные исследования проводились с использованием специально разработанного научно-исследовательского стенда и физической модели носителя призматической формы, включая компьютерную обработку экспериментальных данных в среде моделирования пакета MATHLAB 6.5 с применением программного обеспечения реального времени Simulink 5.0. Все пакеты применяемых программ являлись лицензионными.

Научная новизна.

- разработан метод обеспечения точности базирования носителя, позволяющий обеспечить изготовление базирующих отверстий с заданными параметрами точности на технологическом оборудовании;

- разработан метод обеспечения жесткости носителей призматической формы в RMS, и алгоритмы расчета параметров их жесткости для схем инструментального воздействия при многосторонней обработке, что позволяет проектировать схемы многосторонней обработки деталей при условии выполнения требований по точности изготовления деталей на носителе;

- разработан метод контроля параметров жесткости корпуса носителя при многосторонней обработке деталей, осуществляемый на рабочих позициях RMS в режиме реального времени;

- разработана методика применения носителя для типовых схем многосторонней обработки корпусных деталей в RMS, позволяющая выбрать его конструктивные исполнения;

- получена зависимость влияния параметров жёсткости носителя и точности его базирования на точность многосторонней обработки деталей.

На защиту выносятся:

- метод обеспечения точности взаимного расположения базирующих отверстий при их изготовлении на боковых гранях носителя;

- математическая модель метода обработки базирующих отверстий носителя со связанными параметрами точности;

- метод обеспечения жесткости носителя при реализации вариантных схем многосторонней обработки корпусных деталей на носителе;

- результаты расчета параметров конструкции корпуса носителя призматической формы для типовых схем многосторонней обработки;

- результаты теоретических исследований зависимости точности многосторонней обработки корпусных деталей на носителе от погрешности базирования носителя и упругих деформаций его корпуса;

- метод контроля упругих деформаций и внутренних напряжений корпуса носителя при многосторонней обработке деталей на рабочих позициях RMS;

- техническое решение конструктивного исполнения носителя для типовых схем многосторонней обработки корпусных деталей;

- предложения по реализации многосторонней обработки деталей на носителе.

Практическая ценность работы.

1. Разработанная конструкция носителя призматической формы, выполняет роль автоматически сменного узла на рабочей позиции RMS, при реализации многосторонней обработки корпусных деталей.

2. Предложенная методика обеспечения точности базирования носителей призматической формы, позволяет обеспечить точность обработки базирующих отверстий многогранного носителя.

3. Предложенная методика обеспечения жесткости носителей призматической формы, позволяет рассчитать параметры жёсткости корпуса носителя, оценить влияние параметров жесткости носителя на точность многосторонней обработки корпусных деталей, скорректировать технологический маршрут обработки корпусных деталей.

4. Методика контроля упругих деформаций носителя позволяет определить параметры жесткости станочной системы RMS, в режиме реального времени; '

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния над точность обработки деталей погрешности базирования и упругих деформаций носителя позволяют осуществлять выбор его конструктивного г исполнения.

Апробация работы.

1) Апробация работы осуществлялась в производстве ОАО «АвтоВАЗ» (г. Тольятти)

2) Новизна работы закреплена поданными заявками на изобретения и патентами РФ (Приложение 1).

3) Диссертационная работа выполнена на основе проведённых научных теоретических и экспериментальных исследованиях по госбюджетной теме № 01.200.205164 «Теоретические исследования управления параметрами жесткости станочных узлов с распределенными базами в автоматизированных системах переменной структуры».

4) Разработан и изготовлен учебно-лабораторный стенд исследования жёсткости автоматически сменных модулей призматической формы для применения в КМБ.

5) Результаты проведённых исследований были представлены на международных выставках, салонах и были отмечены медалями, призами и дипломами (Приложение 4):

- «V Московский международный салон инноваций и инвестиций», Москва ВВЦ, 15-18 февраля 2005г, Диплом и Серебряная медаль за разработку «Учебно-лабораторный стенд исследования жёсткости мехатронных модулей призматической формы».

- «Третья окружная ярмарка бизнес-ангелов и инноваторов», Самара, 14-15 апреля 2005г, Диплом участника.

- «3-я специализированная выставка Автоматизация 2005», Москва ВВЦ, 18-21 мая 2005г, Диплом и Золотая медаль за разработку «Учебно-лабораторный стенд исследования жёсткости мехатронных модулей призматической формы».

6) Результаты работы докладывались неоднократно на научных семинарах и конференциях Тольяттинского государственного университета и кафедр «Мехатроника и робототехника», «Резание, станки и инструмент».

Свидетельства РОСПАТЕНТА и публикации.

По теме диссертации получено свидетельство РОСПАТЕНТА на изобретение № 2258593 «Многоместное приспособление-спутник» от 20 августа 2005 г., а также опубликовано 11 печатных работ. Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 272 страницах машинописного текста, содержит 113 рисунков, 13 таблиц, 4 приложений. Список литературы включает в себя 130 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Применение разработанных технических решений автоматически сменных узлов призматической формы в перекомпонуемых производственных системах позволяет на одной рабочей позиции при многосторонней обработке деталей одного или нескольких наименований обеспечить более высокие показатели производительности и гибкости относительно многопозиционных автоматизированных систем.

2. Разработанная методика расчета упругих деформаций и напряжений автоматически сменных узлов призматической формы при многосторонней обработке деталей в RMS может быть применена при проектировании технологического маршрута многосторонней обработки деталей, выборе числа одновременно работающих инструментов, расчете режимов резания и выборе методов многоинструментальной обработки деталей.

3. Разработанная методика расчета погрешности обработки базирующих отверстий автоматически сменных узлов RMS может быть применена при обработке базирующих отверстий, с учетом зависимости входных и выходных параметров точности их изготовления. Экспериментально подтверждено повышение точности базирования сменных узлов RMS в 3 раза по результатам применения данной методики.

4. Получена аналитическая зависимость точности многосторонней обработки деталей от погрешности упругих деформаций и базирования автоматически сменных узлов RMS. Зависимость применима для оценки соответствия параметров точности базирования и жесткости автоматически сменных узлов RMS допустимым значениям точности многосторонней обработки деталей.

5. Предложена методика оценки упругих деформаций и напряжений сменных узлов RMS с применением компьютерной системы контроля и управления сигналами тензодатчиков. Получены зависимости изменения силы тока и напряжения от упругих деформаций сменных узлов RMS.

Осуществляется контроль параметров жесткости носителя в реальном, динамическом режиме функционирования оборудования.

6. Сформулированы рекомендации по осуществлению многосторонней обработки деталей в RMS. Изменяя конструктивное исполнение корпуса автоматически сменного узла, обеспечивается его жесткость с учетом количества одновременно обрабатываемых деталей. Экспериментально показано, что для конструкции корпуса сменного узла призматической формы с накладными боковыми плитами упругие деформации сокращаются на 30%.

7. На основе полученных теоретических и экспериментальных зависимостей показано, что с ростом количества одновременно обрабатываемых деталей, корпус автоматически сменного узла призматической формы может иметь сборную, облегченную конструкцию. Например, для случаев многоинструментальной обработки одновременно четырех или шести деталей на одной рабочей позиции RMS с применением автоматически сменных узлов призматической формы.

8. На основе разработанных технических решений, компьютерных средств контроля и управления предложена методика регулирования параметров жесткости автоматически сменного узла призматической формы за счет изменения геометрических параметров его корпуса в реальном времени, непосредственно при многосторонней обработке деталей в RMS.

9. Результаты выполненных исследований внедрены в учебный процесс Тольяттинского государственного университета при подготовке специалистов специальностей 151002 и 220402, а также отмечены грамотами, дипломами и медалями международных и всероссийских выставок г. Москвы.

1. Александров A.B. и др. Сопротивление материалов: Учебник для вузов / A.B. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин. М.: Высшая школа, 2004.-560 с.

2. Амелькин В.В., Садовский А.П. Математические модели и дифференциальные уравнения. Минск: Вышейшая школа, 1982. - 271 с.

3. Бабук В.В. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении. Минск, 1987. - 275 с.

4. Базров Б.М. Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984. - 256 с.

5. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 2005. 736 с.

6. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. -М.: Машиностроение, 2001. 367 с.

7. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения: В 2-х кн. -М.: Машиностроение, 1982. Кн. 1. - 239 е.; Кн. 2. - 367 с.

8. Безухов Н.И., Лужин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач: Учебное пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 1974. 220 с.

9. Безухов Н.И. Примеры и задачи по теории упругости, пластичности и ползучести: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1965. -319 с.

10. Белянин П.Н и др. Гибкие производственные системы: Учеб. пособие для вузов / П.Н. Белянин, М.Ф. Идзон, A.C. Жогин. М.: Машиностроение, 1988.-255 с.

11. Белянин П.Н. Робототехнические системы для машиностроения. М.: Машиностроение, 1986. - 252 с.

12. Бляхеров И.С. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1990. - 450 с.

13. Бобров В.П., Чеканов Л.И. Транспортные и загрузочные устройства автоматических линий: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1980. - 119 с.

14. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение,1975.-344 с.

15. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969.-408 с.

16. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1987.-280 с.

17. Вардашкин Б.Н. Станочные приспособления: Справочник: В 2-х т. М.: Машиностроение, 1984. Т. 1. - 249 е.; Т.2. - 375 с.

18. Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 2005. - 380 с.

19. Волчкевич Л.И. и др. Автоматы и автоматические линии: Учебное пособие: В 2-х кн. / Л.И. Волчкевич, М.М.Кузнецов, Б.А. Усов. М.: Высшая школа,1976. Кн. 1. - 230 е.; Кн. 2. - 336 с.

20. Волчкевич Л.И. и др. Комплексная автоматизация производства / Л.И. Волчкевич, М.А. Ковалев, М.М. Кузнецов. М.: Машиностроение, 1983.-269 с.

21. Вороничев Н.М. и др. Автоматические линии из агрегатных станков / Н.М. Вороничев, Ж.Э. Тартаковский, В.Б. Генин. М.: Машиностроение, 1979.-487 с.

22. Воронов A.A. и др. Основы теории автоматического регулирования и управления: Учебное пособие для вузов. / A.A. Воронов, В.К. Титов, Б.Н. Новоградов М.: Высшая школа, 1977. - 519 с.

23. Вострокнутов H.H. Цифровые измерительные устройства: теория погрешностей, испытания, поверка. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 207 с.

24. Горошкин А.К. Приспособление для металлорежущих станков: Справочник. М.: Машиностроение, 1979. - 303 с.

25. Григорьян Т.Д. Точность, надежность и производительность металлорежущих станков. Киев: Технжа, 1991. - 225 с.

26. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. - 224 с.

27. Дальский A.M. Технология конструкционных материалов: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1993. - 450 с.

28. Дальский A.M. и др. Технология машиностроения: Учебник для вузов: В 2-х т. / A.M. Дальский, В.М. Бурцев, A.M. Васильев. М.: Машиностроение, 1997.-Т. 1.-286 е.; Т. 2.-368 с.

29. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для вузов. М.: Академия, 2003. - 496 с.

30. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров. М.: Машиностроение, 2001. - 304 с.

31. Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP 1/7 + Simulink 5/6: обработка сигналов и проектирование фильтров. М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 575 с.

32. Дьячков В.Б. и др. Специальные металлорежущие станки общемашиностроительного применения: Справочник / В.Б. Дьячков, Н.Ф. Кабатов,-М.У. Носинов. М.: Машиностроение, 1983. - 287 с.

33. Каштальян И.А., Клевзович В.А. Обработка на станках с числовым программным управлением: Справочное пособие. Минск: Вышейшая школа, 1989.-272 с.

34. Клюев A.C. и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / A.C. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

35. Колка H.A., Кувшинский В.В. Многооперационные станки. М.: Машиностроение, 1983. - 136 с.

36. Колкер Я.Д., Руднев О.И. Базирование и базы в машиностроении: Учебное пособие для вузов. Киев: Вищая школа, 1991. - 99 с.

37. Колкер Я.Д. Математический анализ точности механической обработки деталей. Киев: Техшка, 1976. - 200 с.

38. Колкунов Н.В. Основы расчета упругих оболочек: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1972. - 296 с.

39. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991. - 376 с.

40. Королев A.B., Болкунов В.В. Моделирование в технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов. Саратов: Саратовский Политехнический Институт, 1990. - 64 с.

41. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1978. - 295 с.

42. Корсаков B.C. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 1983.-277 с.

43. Корсаков B.C. Основы конструирования приспособлений в машиностроении: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1986. -288 с.

44. Корсаков B.C. Точность механической обработки. М.: Машгиз, 1961. -378 с.

45. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. М.: Машиностроение, 1985. Т.1. - 655 е.; Т. 2. - 495 с.

46. Косилова А.Г. Справочник технология по автоматическим линиям. М.: Машиностроение, 1982. - 250 с.

47. Косилова А.Г. Точность обработки деталей на автоматических линиях. -М.: Машиностроение, 1976.-224 с.

48. Косилова А.Г. и др. Точность обработки заготовок и припуски в машиностроении: Справочник / А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, М.А. Калинин. -М.: Машиностроение, 1976.-288 с.

49. Кузнецов М.М. Автоматизация производственных процессов: Учебник для вузов. М.: Машиностроение. - 1980. - 373 с.

50. Кузнецов М.М. Проектирование автоматизированного производственного оборудования: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1987. - 350 с.

51. Кузнецов М.М. и др. Проектирование автоматизированного производственного оборудования / М.М. Кузнецов, Б.А.Усов, B.C. Стародубов. -М.: Машиностроение, 1987. 286 с.

52. Кузнецов М.М. и др. Автоматизация производственных процессов: Учебник для вузов / М.М. Кузнецов, Л.И. Волчкевич, Г.А. Шаумян. М.: Высшая школа, 1978. - 431 с.

53. Кузнецов П.И. Элементы автоматических систем контроля. М.: Машиностроение, 1967. - 125 с.

54. Кузнецов Ю.Н. и др. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник. / Ю.11. Кузнецов., А.Р. Маслов, А.Н. Банков. М.: Машиностроение, 1990. -510с.

55. Кузнецов Ю.Н. Конструкции приспособлений для станков с ЧПУ: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1988. - 303 с.

56. Кудинов A.A., Козырев Ю.Г. Роботизированные производо венные комплексы: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1987. - 285 с.

57. Левашкин Д.Г. Моделирование системы поиска замыкающего размера для схемы распределенного базирования // Новые материалы и технологии: Сб. статей 26 Самарской областной научно-техн. конф. Самара, 2000. -С. 18 - 20.

58. Левашкин Д.Г. Моделирование процесса обработки базирующих отверстий спутников призматической формы // Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сб. статей ВНТК. Тольятти, 2004. -С. 83-85.

59. Левашкин Д.Г. Управление точностью изготовления базирующих отверстий спутников призматической формы // Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сб. статей ВНТК. Тольятти, 2004. - С. 85-87.

60. Левашкин Д.Г. Моделирование управления процессом обработки базирующих отверстий спутников призматической формы // Автотракторное электрооборудование. 2004. - N6. - С. 33-36.

61. Левашкин Д.Г. Управление процессом обработки базирующих отверстий сменных носителей призматической формы // Новые материалы и технологии: Сб. трудов ВНТК. М., 2004. - Т.2. - С. 23-25.

62. Левашкин Д.Г. Моделирование метода управления жёсткостьюмехатронных модулей призматической формы // Современные технические и программные средства обеспечения АСУ и АСУ ТП: Сб. трудов Всероссийск. научно-техн. форума «ПРОМЭКСПО». М., 2005. - С. 23-25.

63. Левашкин Д. Г Методика управления обработкой базирующих отверстий спутников автоматических линий // Проблемы современного машиностроения: Межвуз. сб. науч. тр. Тольятти, 2001. - С 31-34.

64. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1971.- 264 с.

65. Левинсон Е.М. Отверстия малых размеров (методы получения). — Л.: Машиностроение, 1977. 152 с.

66. Логашев В.Г. Технологические основы гибких автоматических производств. Л.: Машиностроение, 1985. - 175 с. f

67. Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1986. - 319 с.

68. Ломака М.В., Медведев И.В. Микропроцессорное управление приводами. -М.: Машиностроение, 1990. 195 с.

69. Маталин A.A. Многооперационные станки. М.: Машиностроение, 1974. -320 с.

70. Маталин A.A. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. Л.: Машиностроение, 1970. - 319 с.

71. Медведев В.А., Соломенцев Ю.М. Технологические основы гибких производственных систем: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2000.-275 с.

72. Матвеев В.Н., Азаров A.C. Агрегатные станки. М.: Машиностроение, 1965.-236 с.

73. Матвеев В.В. и др. Размерный анализ технологических процессов / В.В. Матвеев, М.М. Тверской, Ф.Н. Бойков. М.: Машиностроение, 1982. -264 с.

74. Митрофанов С.П. Технологическая подготовка гибких производственных систем. Л.: Машиностроение, 1987. - 365 с.75.