автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка теории и методов управления точностью отливок

РГ6 од

САНКТ-ЧЕСТИТГС.-СЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ДЕШЧЕСХЯГ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

*

К052Е »псаил Александрович

РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ И НЕТОДСЗ ШРАВЛШЯ ТОЧЙОСТЫО ОТЛИВОК .

Специальность 05.16.04 - литейное производство

«

Автореферат диссертации" на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена в научно-исследовательском проектно-конструкторском институте технологии машиностроения, г.Санкт-Петербург

Официальные оппоненты: д.т.н.,проф. И.¡¡.Белоусов

засл.деятель науки Р й.д.т.н.,

проф. Т.Ч.Орлов

д.т.н.,проф. С.С.^ковский .

Ведущее предприятие - Проектно-технологическик институт

литейного производства, г.С.-Петербург

Защита состоится С0 1993 г. в /6 час

на заседании специализированного соЕета дСоЗ.З^.Со Санкт-Петербургского государственного технического университета по адресу: 195251, г.С.-Петербург, Политехническая ул., д.29 (химический корпус, ауд. Ы).

Ваш отзыв в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, просим Еыслать по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке . . -

университета.

Автореферат разослан " $.0 п _1993 г.

Ученый секретарь -специализированного совета ДОЦ.' ■

1 .С.Лзакевич

сп^я ла?А.д^?;:сг:;.й. работы

АлИ'АЛЬНССТЬ ПРСЕЛ2"11. Гоглейсм и обязательном условие«

развития машиностроения является систематическое повнаение качества изделий, уровень которого тесно связен с точностью изготовления деталей уезин. Б настоящее время лнзь 26-3(5 трудоемкости механообработки падаем на основные фор^осбразувщие операции, тогда как 7С-~С?5 приходится ка операции по обеспечению заданной точности. В соответствии с концепцией технологической наследст- . венности имеется взаимоезязъ л взаимообусловленность свойств заготовок и готовых деталей, а рациональное построение технологического процесса в машиностроении долото быть основано ка анализе требовании, направленных от конечных стадий к начальным, т.е. от сборки :с получерна заготовок. Т.о., проблема повышения точности деталей ма^ин непосредственно связана с обеспечением точности отливок, которое в структуре заготовок составляв? около ' 4СЙ от общего объема. Литые-заготовки, максимально приближенные по размерам, конфигурации, качеству поверхности и мэссэ к готовы! деталям, позволяют не только уменьшить припуски ка механическую обработку, но и повысить ва-жПже показатели качестза, кенкурент-носпособности малин, с;с:гить их стойкость.

Формирование показателей точности отливок (размерной, . массовой, качества поверхности, пространственных отклонен:!;'?) является следствием прэтгкакнл взаимосвязанных процессов на каждой стадии и операции изготовления. Сложность и многоступенчатость технологических процессов литья, характеризующихся широкой номенклатурой исходнис материалов, разбросом их свойств, разнообразием оборудования, энергоносителей, нестабильностью сопутствуюцих факторов и т.д.-, обусловливают низкую о^эктианость . технологических решений, принимаемые на основе информации, объем которой превышает возможности рациональной обработки на интуитивном уровне. Вследствие этего Еозкикаэт необходимость в вкработкэ и разЕПтиии количественных методов обоснования решений, принимаем?.« для обеспечения точности. Эта проблема иэкет бить резона только на основе теории, позволяющей разработать метод« управления технологическими процесса.-« литья по критерия точности оглиаз.ч. Особую актуальность эта проблематика приобретает для слсжних отливок массового производства.

3 настоящей диссертации разработан комллзхс потод~н и

математических моделей управления технологическим процессом литья, б совокупности позволяющих решать важную проблему повышения точности слохкых стлиеок массового производства.

Проведение исследований, изложенных в диссертации, осуществлялось в соответствии с программа;.:;! Г.йТ СССР по решению научно-технических проблем 014.01; С16.10; отраслевая! к региональны»,м программами по экономии ресурсов в заготовительном производстве и планами важнейших и 0.? по лптейкс:7 производству.

ЦЗЛЬ И ЗАДАЧ,! РАБОТЫ. Далью настоящей диссертации являлось повькекие точности отливок на основе управления технологическими процесса:.!! литья.

Задачи работы заключались в следующем:

создание основ теории управления точностью отливок, содержащей уточненный понятиГгнь'й аппарат, принципы, этапы управления, классификации математических моделей объектов литейного производства;

разработка комплекса математических моделей для выработки управляющих решений, обеспечивающих максимизацию показателей точности отливок в рачках реализуемого технологического процесса литья;

разработка моделей формирования структуры производственных систем и выбора технологического процесса литья для обеспечения максимальной эффективности при заданных показателях точности;

реализация управляющих воздействий, обеспечивающих использование технологически/ процессов в эффективных областях их применения при рациональных технологических великих и параметрах, позволяющих получить заданную точность.

Достижение указанной цели и решение поставленные задач осуществлялось применительно к массовому производству сложных отливок - ребристых станин, щитов, крьпек и других деталей электродвигателей, для которых основными способа'.»! изготовления являются литье в сырые песчано-глинистые формы (для отливок из чугуна) и литье под давлением (для отливок из алюминиевых сплавов). Важнейшие регламентируемые показатели для них - точность размеров, массы, качество.поверхности.

НАУЧНАЯ НОЗ;ОНА.' Основными научными результатами работы являются:

. основы теории управления точностью отливок, содержащей уточненный понятийный аппарат, принципы, этапы управления, клас-

:ификацию математически моделей объектов литейного производства;

комплекс математических моделей, эффективных в смысла адек-затности реальным прсцесс&м и обеспечивавших выработку управляющих реаений для максижзеции показателей точности отливок в рамках юннретного технологического процесса, т.о. при заданных затратах;

комплекс .математических моделей формирования' структуры производственных систем и выбора технологического процесса литья для обеспечения максимальной эффективности при заданных показателях точности.

■ ПРА.ШЩС:{АЯ ЗНАЧИМОСТЬ И Р5ХЩЗАЩЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основными практическим! результата.-« работы являются методу управления точностью отливок, а именно: методы определения эффективных областей применения технологических процессов изготовления отливок; методы формирования структуры и оценки кздехности функционирования производственнкх систем; методу определения и поддержания в рациональных пределах технологических режимов и параметров.

Практическое использование и внедрение результатов исследований осуществлено на предприятиях отрасли по выпуску электродвигателей в следующих направлениях:

выбор и реализация рациональных способов формообразования, типовых технологических процессов и средств автоматизации при изготовлении сложных чугунных отливок для конкретных производственных условий;

совершенствование технологических процессов изготовления сложных чугунных отливок повышенной точности;

реализация высокоавтоматизированной производственной системы литья под давлением и технологических методов обеспечения качестза отливок.

Экономический эффект от внедрения за период 19о5-10Э1 гг. составляет около 1,2о млн.руб.

АПР0БА1#Л РАШМ. Основные материалы диссертации докладывались на I международной и 22 Всесоюзных, республиканских и отраслевых научно-технических конференциях и семинарах (Ленинград, Москва, Владимир, Рига, Орджоникидзе, Чебоксары, Пенза, Полтава, Одесса), экспонировались на Е£НХ и представлялись на конкурсы Ленинградского областного правления гГГО Удлпром на лучлие производственные и научно-исследовательские работы в области машиностроения, по результатам которых аЕтор награжден двумя бронзовыми педалями РД1Х; четырьмя дипломами I степени и едким дипломом и степени.

ПУБЖ'^Щ;!/!. Материалы диссертации опубликована э 2. брохирах, I учебном пособии, Справочнике по чугунного лктьл (гцд ред.

G.

Н.Г.ГиршзЕича) и 52 статьях, получено 7 авторских свздетельстз СССР и 3 положительные заявки на предполагаемые изобретения.

СТРУКТУРА И СЗьКМ ^l(X2PÎAiÇ5S. Работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использование литературк.-гх источников из 152 наименований, приложений. Сна пзлег.сна на 315 стр. ;.-апи-нописного текста, содер:л!т в том число 7G рг.сунков и 50 таблиц.

* к

36

Ь настоящей работе обобщены результаты исследований, еь;пэл-ненньвс автором са-хстоятелько, a Tai::,.e совместно с сотрудника;.?'.! и аспирантами СП1ТУ (разработка нате?-:ат;;ческсй подели формовочной смеси как линейно-деформируемого тела;определение параметров внея-него трекпя смесей; моделирование ре:кжоЕ функционирования автоматизированных комплексов литья под давлением; контроль и диагностика параметров качества с тли во к). При ото:' автору принадлежит постановка проблемы вцелом и задач отдельных, экспериментальных исследований ¡разработка г.'.етодик проведения экспериментов, обработка и анализ результатов; руководство и непосредственное участие во внедрении результатов.

Автор считает своей приятной обязанностью поблагодарить научных консультантов д.т.н., проф. О.А.иоршшкина, д.т.н., проф. Б.Беляева.

ссджшпе: раеотк

TEQPETvFEC.Cffi cciicbu ЗТЗРШЗЫЖ ТСЧНОСТсЗ отлизол. .¿ачество отливок определяется в значительной степени их точностью. Показателя}!« точности являются характеристики размерной и массовой точности, качества поверхности, точности-конфигурации. При изготовлении отлкеок заданного конкретного наименования, когда такие факторы, как иарка сплава, кокфигурация, расположение отливки в форме, конструкция литниково-питаюцей системы и др., являются постоянными, показатели точности определяются*параметрами ваашей-еих технологических этапов. Разработку и реализацию мер, направленных на совшение точности, необходимо осуществлять на основе управления технологическими параметра!.« литья.

Особенности литейного производства: однонаправленность и непрерывность, существенные различия в технологии выполнения отдельных операций, больсое количество потребляемых и перерабатываемых материалов, а такав факторов (до 2000), влияющих на качество отливок, многовариантность осуществления различных технологических операций и т.п. - определяют высокую сложность технологи-

«ского процесса изготовления отливок как объекта управления. Сказанные особенности выражаются в следующих свойствах литейных зистем: крайне высокая параметрическая перегруженность, ненаблю-яаег/ость и кеконгролируемосгь ряда параметров (в ряде случаев невозможность их перечисления); стохастичность; инфраниэкочас-готность изменения параметров и др.. Литейные системы являются больаими закрытыми системами, стремящимися к максимальной неупорядоченности (максимизирующем энтропии), и обладают тагами свойствами, как эмердиентнссть, высокая степень разнообразия, несводимость их структуры н какой-либо одной иерархии.

Рассмотрение понятий абсолютной и частичной, или относительной, управляемости на языке теории множеств показало, что с точки зрения вероятностного подхода Для технологических процессов изготовления отливок характерны все возможные виды неуправляемости: X - неуправляемость; Е - неуправляемость; 2?- неуправляемость, обусловленные особенностям соответственно множества контролируемых состояний среды {ХЗ ■ множества неконтролируемых состояний среды и объекта {Е} , множества целей управления (2*}.. Примером X - неуправляемости может служить реализация технологического процесса литья в условиях постазки исходных материалов в недостаточных количествах или ненадлежащего качества; Е - неуправляемость может быть вызвана амортизацией оборудования, снижением Точности приборов и т.д. Возможны варианты перекрестных неуправ-ляемостей, зависящих одновременно от двух или трех факторов X, Е,.2определяющих успех управления.

Процедура управления любым сложны;.! объектом в общем случае включает в себя такие этапы, как формулировка целей управления, определение объекта управления, структурный синтез модели объекта и идентификация (пассивная или активная) ее параметров, синтез и реализация управления, коррекция управляющих воздействий. Важнейшим этапом- управления является синтез модели объекта. 3 соответствии с принципом внешнего дополнения для слохных объектов (больших систем) формализация управленческих процедур мсзет быть осуществлена лиаь приближенно, и необходим содержательный контроль работы формализованной схемы управления. Разработана классификация математических моделей объектов литейного производства, основное назначение которой заключается в неформальном обосновании выбора такой модели, которая была бы эффективна в смыслз адекватности реальным процессам. В соответствии с принципом необходимого разнообразил, а таку.е учитывая особенности литейных

объектов, для управления точность» отливок целесообразно применять комплекс .математических моделей - детерминированных и статистических. При использовании комплекса моделей обеспечивается возможность осуществлять выработку основной массы управляющих решений на основе расчетов по, например, детерминированным моделям, ориентированным на средние значения тех величин, коте рые могут быть заданы лгазь как случайные (с известными характерно' л-ками функций распределения), а учет элементов стохастичнэсти : неопределенности свести в статистические локальные модели.

На рис. I приведена схема реализации в работе изложенных этапов и принципов для управления точностью отливок элехтромаш; -ностроения в рамках конкретных технологических процессов; на рис. 2 - схема управления, максимизирующего эффективность при обеспечении заданной точности.

'РАЗРАБОТКА даШР!Ш<гОВАШЬК МОДЕЛЕЙ ДЛЯ УПРАЗЛЕНЖ ТОЧНОСШ) ЧЛУНННХ ОТЛЙВОЛ. При производстве отливок в сырых песчано-глинистых формах этап изготовления формы является самым ответственным с точки зрения обеспечения точности будуще. литой заготовки. Теоретическим фундаментом, залониваим основы банка детерминированных математических моделей формовочных сме ей для расчета реетмов их уплотнения, явились труды российских ученых: Г.М.Орлова, Г.О.Баландина, Б.Б.Гуляева, И.Е."атвеенко, О.А.лорншкина. Осуществленные в работе сопоставление, анализ и обобщение результатов расчетов по наиболее употребшшм модел «I сплошных тел позволили определить целесообразные области применения моделей (по значениям давления прессования и конфигурацт трудноуллэтняеиых мест формы), а также выявить удовлетворителы ое соответствие экспериментальным данным и качественным представл1 нш полученным на основе-богатого практического материала.

Для выработки управляющих репшний по рациональным режимам изготовления форм разработан и использован комплекс детерминир >-ванных моделей, включающий в себя: _

модель формовочной смеси на основе деформационной теории пластичности для расчета параметров уплотнения;

модель внешнего трения и износа для определения параметров внешнего трения и выбора материалов литейной оснастки;

модель структуры отработанной смеси (микроуровень) для разработки схема регенерации и стабилизации свойств смеси.

ь к n a u

2 3 о о ь и

е ег

S SI

о 2 о ч о s о о OU. 1> tf

и

Л. p-ít

о ч ке о

ev

s g

5 Ê.

fi. g £ &

й о

а

si

£ g

ü t; ï u о

i К О ?S и s s

я: гг о Р п.

i. í-» ."s cJ o f-

O o ô. H ti t)

a >- t¿ «• с? с

о к. ж s s ч

S S lí t>

S S S X

) О u» О О

>% к s ï о г.

03 t-

X s е у о

?» з ;

а 1 :

Р. О. I

© © X «Î

s ь % г

л f- П ~

о «с

£ 2; ©

Eu с.

ci u

О ?

tí 'с

lili ехэ . «> fig I ci

O о «О I«

ViX&ajO WfölfC* »rtOCXiiOOJ

*ve¿eicíw¿UA tí .il -но*

О

&

Этапы управления Реализация в работе

Формулировка целеР управления 3г с (uJ—Max :0:fr=F,(u)}A¿

Определение объекта управления множество способов формообразования сложных отливок

Построение модели объекта управления Адаптация модели { Структурно синтез -ч— модели Идентификация модели —> Планирование эксперимента Летод множественно? регрессии • Сопоставление частных экономических показателей Линейное программирование Определение эффективных областей применения способов формообразования при различной загрузке обору- ■ дования

1 I ' п. е> oí а. к: Гек ra х о. нос О a: >> Синтез управления Реализация управления Уравнения регрессии, .номограммы для выбора способов и средств автоматизации

Коррекция-

Расчет процесса уплотнения формовочной смеси в общем 1ае сводится к задаче определения напряжений, скорости, гности как функций координат и времени. Эти Ееличины должны влетворять уравнениям движения, обобщенному условию пластич-ги (для вязко-пластической среды) или условию предельного товесия (для вязко-сыпучей среды), условиям сплоиности и ксиальности главных напряжений и скоростей деформаций, внениям уплотнения. Замкнутая система уравнений состояния кущейся вязко-пластической, среды (при принятии условия стичности в виде уравнения Треска-Сен-Бенана) для плоской ачи имеет вид:

-1 Г<Л ох I ОХ

/дГг л <'.с

г- Т. 12 ~ ' ,. Ш т Т,- = К ♦ ,цН :

^ с гИ'х '£.t Ьх Ъ* * Ь1 т (. 2. ¿-ту 7у г ТГ/ гг9-

-з-. у от Г5Г- 1 X — проекция массовых сил, положительные направления

которых совпадай! с положительными направлениями

с сей координат; ' '

плотность начальная и текущая соответственно;

(Ч ~ динамический коэффициент вязкости;

К - максимальное касательное напряжение;

Н - т.'аксимачьнач скорость деформаций сдвига:

тема уравнений (I) преобразуется в системы квазилинейных ферэкциачьньк уравнений первого порядка, Интегрирование их бщем случае сшгзано с нахождением уравнений характеристик, орые представляются некоторыми линиями, вдоль которых хотя одна из частных производных искокх функций по координатам еделяется однозначно.

Для расчета пространственного напряженного состояния пользовались моделью смеси, по отношении к которой справед->а деформационная теория пластичности. По существу сна пред-.вллет распространение на пластическое тело .того закона связи-ду напряжениями и деформациями, который устанавливается тез- -. Г: упругости. Б соответствии с деформационной теорией плас-[¡¡ости пластическое течение представляет собой чистый сдвиг,

но Ееличина деформации не произвольна, как это определяется теорией течения в подели идеальной пластичности, а зависит от действующего- напряжения. Пластический потенциал, который заменяет при этом упругий потенциал, для изотропного тела есть функция инвариантов тензора деформаций. Для. расчета был использован дискретный метод прикладной теории упругости. Расчеты напряженного состояния позволили определить влияние различных факторов на величину действующих в уплотняемом объеме напряжений и разработать метод выбора рациональных технологических параметрОЕ изготовления форм реальных отливок. Летод предусматривает определение параметров по критерию достижения заданной степени уплоч нения в наиболее трудноуплотняемом месте-кармане - в зависимости от конфигурации кармана, его геометрических характеристик, коэффициента внешнего тления смеси и обеспечивает теоретически обоснованный выбор, вариантов процесса изготовления форм в конкретных практических случаях.

Исследование механизма взаимодействия песчано-глинистых смесей с различными материалами оснастки (чугуном с пластинчаты?! графитом СЧ 25;сталью углеродистой 45Л; алюминиевым сплавом-сил} мкном А1Г7, бронзой Бр /ШЗЛ) осуществляли экспериментально в лаС раторных и производственных условиях; интенсивность изнашивания определяли также расчетным путем. Экспериментальные исследовагаи проводили на. установке трения при выполнении следующих требоваш использование в процессе испытаний натуральньЬс материалов контш тирующих поверхностей; обеспечение постоянства условий трения и износа на поверхности трения образца в любой момент времени; во: можно более точное воспроизведение условий взаимодействия повер) ностей; обеспечение воспроизводимости результатов. Износ литейнь моделей следует рассматривать как усталостный при граничном трении и упругом контакте. Он имеет' кумулятивный характер. Элементарный акт воздействия частицы на поверхность модели можно представить следующим образом. При уплотнении скользящая частица образует перед собой лобовой микровалик деформируемого материал« который находится под воздействием сжимающих напряжений. Оцновр« менно за частицей образуется зона с растягивающими напряжениями, Элементарные воздействия знакопеременных нагрузок вызывают появление дефектов поверхностного слоя,'их накопление и отделение частиц износа.

В качестве расчетной модели для определения интенсивности изнашивания в условиях, наилучшим образом отвечающих взаимодействию (усталостный износ, упругий контакт), использовали уравне-

не И.Б.арагельского с учетом коэффициента, отражающего соотно-ение упругих свойств контактирующих тел и'предлоненного для оп-еделения износа более жесткого тела.

3 табл. I приведены значения коэффициентов внешнего трения есчано-бентонитоЕых смесей с 1С-1£# бентонита.

'Таблица I

словия прове-ения испыта-иП

Значения коэффициентов внешнего трения

Ал-7 1 Во АЭ13Л СЧ25 Ст 45Л

покоя сколь:«, покоя скольк. покоя схолья. покоя скол.

0,5-360,593 Э, 443 0,432- |0,2Сб-0,520 [0,219 0,173 |0,05о 0,160-0,1ь2 0,039 0,254-0,26й 0,139 0,2000,250 0,116 0,2150,261 0,154 0,165 0,232 0,Ш

ухое трение в отсутст-ии смазки)

Наличие смази ОЛ-72

(3 экспериментах при сухом трении влажность смесей изменялас1 I диапазоне 2,5-5,0$; при наличии смазки - оставалась постоянной : равной 2,5$).

По мере увеличения коэффициентов вкеинего трения исследование материалы располагаются в ряд: бронза, углеродистая сталь, :ерый чугун, силумин. При повшении влажности смесей коэффициенты «ешнего трения покоя для углеродистой стали и серого чугуна ■менылаются, а для алюминиевой бронзы и силумина - увеличиваются, [то, по-видимому, обусловлено возникновением фреттинг-коррозии. ¡оэффициенты внешнего трения сколькения с увеличением влажности адньшаются для всех материалов вследствие того, что свободная [апяллярная влага, содержащаяся в формовочной смеси, проявляет ¡ебя как обычная смазка.

Б табл. 2 приведены результаты определения величины интен-:ивности изнашивания исследованных материалов моделей.

Таблица 2

Исследуемый яатериал зснастки Значение интенсивности изнашивания

При определении в лабораторных условиях, соответствующих прессованию При определении в производственных условиях (пескодувно-прессовыЯ метод) При расчетном определении по уравнение Л.З^Срагельскс-го

после 2ССС съемав после сССО съемо б

>Аль 45Л 6,1' Ю-? о.з- Ю"7 12,0 • Ю-'' 1,6 • Ю-7 • 1С"7 1,1 • 1С"7 7,3 • 1С"7 1,о • Ю-7

Продолжение табл. 2.

Исследуемый материал оснастки Значение интенсивности изнашивания

ílpn определении в лабораторных условиях, соответствующих прессованна При определении в производственных условиях (пескодувно-прессовый ' метод) При раечетно определении уравнению Л.Ь.драгельс

после 2000 съемов после LOCO съемов

СЧ25 БрА9:КЭЛ 1,2 • Ю-7 0,2 • 10-7 2,о • I0"7 • 10-V 1,2 • 10~7 2,6 • 10-7 1,2 • К"7 0,3 • 10-7

Было установлено, что расчетное определение интенсивности изнашивания обеспечивает удовлетворительное соответствие результатам лабораторных (прессование) и производственных (песксдув.но-прессоЕый метод) испытаний для силумина и серого чугуна (при faCCO съемов); для бронзы расчет в большей степени отвечает условиям ла бораторных испытаний (прессованию); для углеродистой стали - уело виям производственных испытаний (пескодуЕно-прессовому методу).

3 результате обобщения полученных результатов построены номо раммк, позволяющие осуществлять выбор материалов литейной оснастк .с учетом их износа, что является е&жнцм фактором повышения точное отливок.

Длл повьглекия стабильности свойств смеси ставилась задача разработки схемы регенерации со щадящими режимами термической и механической обработки отработанных песчано-глкнистых смесей. При этом исходили по модели смеси, с соответствии с которой элементы ее структуры рассматриваются на микроуревне (от Ю-^ до Ю-м)> К качестве элементов структуры на макроуровне принимались зерна огнеупорной основы (кварцевого песка), покрытые оболочка:.«! «шмоти зярованиоГ: глины. Учитывали, что некоторые СЕСЙотва' кварца и само существенно различны. L схеме регенерации, разработанной на основ указанной модели отработанной смэси, зерна огнеупорной ссновы под ся на факел горючей зоны суаильного барабана и интенсивно нагрева В результате 'термоудара происходит растрескивание и отделение от кварцевых зерен оболочек иамотизированной глины вследствие разнос коэффициентов термического р&саирения кварца (é. = 5 • Ю-' град и салюта 6 ' градт! ). Отделение от зерен песка мелко

дисперсные частицы подхватываются потоком Еоздуха и отсасываются пэдведсиньми к сушильному барабану вентиляционными установками. Д отделения комьев смеси был принят двойной просев: через сита с ячейками 20x20 мм (до матовой обработки) и с ячейками 2 х 2 мм

1Ь.

после тепловой обработки); для удаления металлических включений ри><енялась магнитная .сепарация, ¿ля выявления эффективности-' ' редложениоГ; схемы проводились исследования качества получаемого-егекэрата по грануломётркчгско,.'у составу, газопроницаемости',• аличи» металлических включений, содержания "глинистой составляющей, ктибной глины/ ,'сследозались также свойства формовочных песчано-лкнисткх смесей, приготовленных с регенератом при варьировании ■' го содержания от 10 до" 7£й. Соответственно уменьшалось -количество |водимой глика или бентонита. Установлено, что рациональный темле-1атурный интервал обработки с точки зрения качества регенерата и юсхсда топлива составляет 40С-5СС°С.- Получаемый регенерат обла-,ает достаточно удовлетворительными свойствами для приготовления юсчано-глинистых смесей'. При зтог: имеет место почти полное 'даление металлических включений-(до СТ75Й), снижение содержания шлевидных и крупные фракций,"увеличение-содержания основной франки (до 7о-7с/»), сохранение части активной глины. Исследованиями установлено незначительное влияние количества регенерата (при вве-;ении его от 10 до 7С% взамен свёхего песка) на свойства смесей. Гак, прочность на скатие во влахном'состоянии остается неизменная при вводе до ЗСй регенерата, незначительно снижаясь при дальнейпем эго увеличении. Незначительно снижаются при увеличении содержания регенерата значения насыпной плотности, фсрмуемости, газопроницаемости; значения осыпаемости и потерь при прокаливании незначительно возрастают. Изменения указанных свойств находятся в соответствии о изменением содержания глинистой составляющей и' гранулометрического состава при увеличении содержания регенерата в смеси. Исследования зависимости основных технологических свойств смесей от числа оборотных циклов при различном количестве вводимого регенерата показали, что, начиная с 3—4 оборотов, свойства смесей практически стабилизируются и остаются на уровне технологически необходимых требований. Варьирование содержания регенерата в смесях не нарупает тенденций изменения свойств смесей в зависимости от количества оборотных циклов.

Комплекс разработанных детерминированных моделей позволяет осуществлять выработку управляющих рохед'.й, ориентированных н,ч . средние значения технологических параметров: режимов уплотнения, материалов оснасти;:, сзсГсг.» смеси, б значительней мерз спрэделл»-чих точность отливки.

з^гс^Т;;:^;;-стлт.:ст::и.':.со: з упра^:1.::

ТСЧН-ЛТи.' ОТ.-^ЬС-,;. ¿•.•теГ.ксо прснягсдстг:-. поставляет ссЗой. еле «<• : иерархический с^гтсл.,::;' из числа отдельна1'

цехов, участков, установок, связанных невду собой потоками различных водов (материальными, энергетически!«, и про рмацко иными и др.). При этом кавдый технологический этап или технологическая операция характеризуется наличие;! больного числа параметров; исходные материалы, оборудование псдвергаатся действию различных случайных помех. Это обусловливает целесообразность применения статистических методов - статистического контроля, статистическог регулирования, статистического анализа - для управления точностью отливок.

Методы статистического контроля реализованы для процесса приготовления формовочных песчано-гликистых смесей, т.к. при массовом производстве отливок свойства смеси оказывают значительное влияние на точность отливок. С помощью статистического контроля были решены.следующие задачи:

- установлен обоснованны!) объем и периодичность выборочного контроля свойств смесей;

- разработаны способы оценки качества контролируемой партии замесов, приготовленных за установленный промежуток (смену, час и-т.п.), по результатам контроля замесов в выборке цутем либо установления соответствия (несоответствия) заранее зздаккст«у приемочному уровню дефектности, либо установления входного уровня дефектности. При этом использовали контроль по количественному признаку, под которым понимали комплексный показатель качества песчано-глинистой смеси, комплексный показатель качества рассчитывали как свертку нормированных значений отдельных (единичных) свойств, причем коэффициенты весомости определяли модернизированным экспертным методом, основанном на учете информации о взаимосвязи отдельных показателей меыду собой.

В табл. 3 приведены установленные значения объема контролируемой выборки и соответствующая периодичность контроля свойств смесей для нормального вида и общего уровня контроля.

Таблица 3

Количество замесов за смену, шт. Объем контролируемой выборки, ит. Периодичность отбо проб смеси для контооля

25-50 5 . 1{авдые 1,3 ч. (I ч. 20 мин.)

51-50 7 »Савдый час

91-150 10 ¿{аздые 40 м

.51-260 15 лаидые зо м

Оценку качества контролируемо:*. партии замесов на основании ГОСТ 20736-75 предложено осуществлять графическим методом, для 1его использованы соответствующее ноттограг-кы.

Методы статистического регулирования были реализованы для [юстроения контрольных карт кугф-лятивных сумм для комплексного показателя качества песчано-глинистых сгтесей, а ¿акае для всех ваннейакх свойств смесей.

С применением одного из методов статистического анализа -корреляционного анализа - осуществлено исследование формирования точности размеров отливок р зависимости от влияния технологическое факторов. ¡1а основе содержательного анализа матриц корреляционных отдалений выявлены -наиболее значимые технологические • Факторы, определяющие точность отливок при их изготовлении ка автоматических линиях к литейных конвейерах. Сопоставлена стабильность пиром го набора технологических процессов по критериям размерной и массовой точности отливок.

■ Для реиения задач управления точность» отливок построены модели, основанные на методах технической диагностики и статистического причинного анализа.

'.Ъдель диагностики реализована с применением байесевской теории принятия резекий (дискриминантный подход), исходя из которой для описания образов отливок, составляющих классы с различной точностью, использованы вероятноетные распределения признаков, т.е. технологических параметров.' На основе этой информации построены диагностические таблицы и синтезированы алгоритмы, определяющие категории точности отливок, изготовленных при нексторстл наборе численных значений технологических параметров. Алгоритм адаптированы к различны?! технологическим особенностям (путем фожирования различных исходных списков признаков) и к различным значениям ошибок первого и второго рода (с^-А+р*!)'. При контрольных испытаниях распознавших моделей (диагностических таблиц) количество верных, неопределенных и неверных прогнозов оценивались соотношениями 0,6/0,1/0,3*0,7/0,1/0,2. Байесовская теория принятия решений и соответственно диагностические распознавшие модели на позволяют получить количественных оценок эффективности упраачлвдк воздействий. . Вследствие этого выбор технологических параметров, обеспечивавших получение отливок заданного класса точности непосредственно в процессе их изготОБлегая, затруднен. Г.сэтс;*у для исследования гормнрезания качества поверхности отливок использована теория

статистического,причинного анализа, основанная на информационно-энтропийном подходе к рассмотрению причинных отнесений. При этом исходили из того, что объективные связи мезду событиями определяют не только коррекцию менду состояниями объектов, находящихся в причинно-следственном- отнесении, но и обусловливают зависимость меяду .мерами статистической неопределенности состояний объектов. В качестве .мер статистической неопределенности использовались функционалы энтропии и информации. Построение информационной модели причинного отношения состоит в определении частных и парных коэффициентов причинного влияния, которые определяются непосредственны.! расчетом после вычисления ссотгетствующих информации и энтропии для статистики исходных данных. Зила построена модель образования - пригара в "виде грсира причинно-следственных отношений с матрицами парных и частных -коэффициентов причинного влияния, для выбора стратегии управтения оценена эффективность воздействия на образе ванис пригара технологических факторов - свойств смеси, параметров уплотнения и залив.-:«. Установлено, что наиболее сильным является воздействие через потери при прокаливании, температуру заливки, давление прессования, ^ьжвлена обусловленности результатов расчето! по моделям диагностики и статистического причинного анализа 0бъе"0'. и типом исходной статистической выборки, а та.«е степенью дрсбност; ие группировки. .

уаишзйз 1л10ст1ь;.oti.su; с пр./^.ИлМ и:ср.;,;

•ЛТАССОй. Для учета динамич-зскс! о характера литейных систем и преодоления, некоторых, ограничений, присущих традиционным статистически:.! моделям, были ксь„.:ьзсвань: методы теории катастроф. Предметом теории катастроф является изучение состояния равновесия градие» тных динамических систем, описываемых некоторой потенциальной функцией, зависящей-от управляющих параметров.

'С общих позиций теории катастроф качество отливки следует рассматривать, как. списание способа по; ружения а- мет,ною многисб-разия равновесия в (л«- к ) - мерное пространство «""в , причс.' координатами в этом эвклидовом пространство являются п, показателей качества отливки и к технологических параметров. Тогда показатели качества отливки выступает в виде переменит состояния я* , а технологические параметры - в Еиде управляющих параметров с При этом качество отливки описывается, семейством потенциальных функций, выраженных в виде вероятности (плотности вероятности) Р (х,с), определенных над пространством (¿"переменных состояния и зависящих ст управляющих-параметров Множество точек в пространстве упраы 1ХО-.Х параметров^разделяетсл сепаратрисами на открытке области, па-

рачетриэующие структурно устойчивые состояния потенциальных функций качественно различных типов ("годное", "брак", "ни годное, ни брак"). Для динамических литейных систем более адекватным является принцип максимального промедления (по сравнению с прин- ' ципом Максвелла). Б соответствии с ним переход от одного типа состояния к другому происходит' при пересечении кривей управляющих параметров соответствующей компоненты' сепаратрисы.

На основе методов теории катастроф осуществлен анализ фор?Д1-рования качества поверхности чугунных отливок при изготовлении их в песчано-гликистых формах на автоматических линиях безопоч-ной формовки. В качестве управляющих параметров были приняты давление прессования и содержание противопригарь 4 добавки; в качестве переменной состояния - качество поверхности (.брак по пригару). Выявлено соответствие возникающей в трехмерном пространстве поверхности отклика сборке, т.е. элементарной катастрофе А+з . С учетом конфигурации сборки установлены закономерности возникновения брака по пригару при изменении управляющих параметров. 13ажным практическим следствием применения количественного аппарата теории катастроф явилось аналитическое Еыделение в плоскости управляющих п-метров областей, определяющих условия получения годных партий отливок, .бракованных партий отливок и вероятного получения партий того и другого качества, для перевода з чений технологических управляющих параметров.в область, обеспе-шваюцую вероятное получение только годньх партий отливок, разработан состав единой'формовочной смеси, содержащей в качестве противопригарной добавки графитол.

''етоды теории катастроф г. .йволяют адекватно моделировать процессы формирования показателей точности отливок и эффективно управлять ими. Такие модели обладает большей степенью определенности и меньшей зависимостью от объема и типа исходной информации по сравнению с вероятностно-статистическими моделями.

РАЗРАБСТ.(А 'йТОдОЬ ЗСР&РОШДК ;1Р\»2й£|ДС1Ш2аа СЛСТЫМ И (ЗЫЗиЛгЛЯ лАЧаСПА 0ЕШМ ПРИ Л1ТШ 11Щ д/ШИШМ. Наиболее высокая точность отливок мотет быть обеспечена специальными способами литья, в том числе литьем под давлением (.ТЦЦ). ¿ля повышения качества и точности отливок необходимы оптимизация структуры производственных систем и технологических режимов, выработка математических моделей и алгоритмов уг.разления процесса..' в условиях высокоавтоматизированного производства, -¿армирование производственных систем .¡Я!^, целесообразно осуществлять на основе прин-

цкоа композиции путем решения набора оптимизационных задач, с каждой из которых монаг быть сопоставлен наилучший метод построения и анализа соответствующей математической модели. Лсполь-зовались методы теории графов, теории надежности, теории расписаний с вероятностной аксиоматикой.

Для высокоавтоматизированной системы ЛЦд задачу надежности решали в терминах теории графов. Были построены полный и приведенный граф подсистемы, состоящей из 4-х комплексов ЯЩ, плавиль-но-раздатачных печей, накопителей чушек, накопителей отливок и транспортного робота. Для приведенного графа определяли граничные значения вероятности связности, что адекватно оценке надежности системы. В результате было установлено, что минимально приемлемая величина надежности (х)>0,5 достигается при средней надежности каждого элемента не менее 0,7. Дня повышения надежности системы необходимо по вше ни е надежности составляющих элементов. Б противном случае целесообразна перекомпановка либо реализация резервирования.

Анализ функционирования подсистему, реалиэувцих ск^-дские операции, осуществляли с привлечением математических моделей теории расписаний. Важнейшим элементом ее понятийного аппарата является понятие операции. Кавдая операция описывается индексом принадлежности к определенной работе; индексом принадлежности к определенной машине; числом, характеризующим длительность операции. При графической интерпретации моделей теории расписаний формируется задача о графическом расположении блоков, соответствующих операциям. Решением является упорядочение расположения операций-блоков по строкам, соответствующим машинам, без изменения длины или индексов блоков. Анализ складских операций на основе моделей теории расписаний позволил составить оптимальное расписание заполнения ячеек склада таким образом, чтобы с частично заполненным складом не возникало ситуаций ожидания сгенерированной заявки, связанной с возникновением очереди. '

Моделирование ситуаций в связи с переработкой материальных потоков в системе ЛЦд осуществляли на базе аппарата сетей Петри. Задача формулировалась как исследование вариантов, отображающих вс»никновение и разрешение конфликтов; описание параллельных процессов; установление логических взаимосвязей событий в системе. Анализ осуществляли применительно к ситуациям поступления к транспорты;:^ роботу заявок различных типов. Выла осуаествлена проверка сетей на достиллчссть, установлено отсутствие конфликтных ситуаций в анализируемой системе при поступлении до 3-х разнородных заявок

к транспортному роботу.

■ Для "диагностики технологического процесса ЛЩД и построения имитационной модели системы использовали аппарат временные сетей Петри. Было внделено три цикла: основной, которнй включил работу машины ЛЦд и манипуляторов для смазки пресс-формы и пресс-плунжера; вспомогательный - работа манипулятора для заливки металла; цикл контроля основных параметров процесса. Использование аппарата временных сетей позволило представить эти циклы как ориентированные графы. Била построена и реализована программа моделирования, оценивающая длительность основного и вспоногательного циклов. В результате моделирования было сокращено время пребывания единиц материальных потоков в производственном цикле за счет устранения непредусмотренных задержек и уменьшения потерь на синхронизацию.

ВЫБОР 32ЖдТ.1ВНЫХ СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК, ОБЕСПЕЧИ-ВАЩЛХ ЗАДАННЛ) ТОЧНОСТЬ, »югообразие потенциальных способов изготовления отливок, обеспечивающих примерную адекватность по показателям точности при рациональных технологических режимах, обусловило необходимость реаения задачи определения экономически эффективных областей применения различных способов. Задача сводится к выбору способов, максимизирующих показатели экономичности при обеспечении заданной точности. При построении моделей выбора эффективного способа применялся классически рациональный механизм выбора, использующий критериально-экстремизационные процедуры. В основе такого механизма лежит "презумпция парнсдоминантности", а именно, предположение о том, что любой разумный выбор всегда может быть сведен к выбору лучших ("доминирующих'") вариантов при их попарном сравнении (по так или иначе понимаемым отношениям предпочтения в соответствии с показателями экономичности).

Объектом управления явилось множество способов формообразования сложных отливок станин электродвигателей и соответствующие способам средства автоматизации - автоматические формовочно-зали-вочно-выбивные линии. Структурообразующими единицами множества являлись отдельные способы, которые находятся в определенных отношениях между собой с точки зрения важнейшей цели - определения наиболее эффективного способа.

Для расчета затрат на ранних стадиях разработки технологии были построены многофакторные регрессионные модели зависимости затрат С от изменения конструктивно-технологических параметров отливок станин, изготавливаемых различными способами. Б качестве основных конструктивно-технологических параметров были принята

массаМ , длина С, диаметр станины ]>.

. Полученные степенные уравнения множественной регрессии для различных способов изготовления отливок приведены в табл.4.

Таблица 1

Способ изготовления отливок Уравнение множественной регрессии

I. 'Литье в безопочные формы, С=0,75 М 0,ь37[_1,П5в-1-,377

полученные пескодувно- ' ■ - ■ •

прессовым способов

2. Литье в формы,полученные С=0,06 :,! 0>76 1)0.67

комбинированным уплотнением

3. Литье в оболочковые формы С=10,30И °>74 в-С» 23

4'. Литье в облицованный кокиль С=4,69 М 0'°=> ц4,35 д-4,60

5. Литье в кокиль С=0,105 а (_ 2,94 £-2,35

6. Литье по газифицируемым • . С=0,6С :.! 0,6012.05^-2,03

модели?.! ■ . .

7. Литье'в формы,полученные

встряхиванием с допрессов-

Точность полученных степенных уравнений оказалась вполне приемлемой для практических целей: отклонения в расчетных величинах от фактических не превышали 21%.

Для углубленного анализа и сопоставления сравнительной экономичности способов и средств автоматизации производства отливок рассчитывались как частные, так и общие показатели экономической эффективности.

Анализ частных технико-экономических показателей (удельной металлоемкости, трудоемкости, энергоемкости) показал, что для всех рассматриваемых способов их величина снижается по мере увеличения годового объема производства. При расчетах поэлементным методом выявлена зависимость величин производственной себестоимости, капитальных вложений и приведенных затрат от юдовсго объема производства отливок. По мере роста годового объема производства абсолютная величина себестоимости отливок снижается .и достигает мнки'-уп п.'л сбъсе производства,равно" максимальной производительности одногс а чплекта л/.тоГнсгс оборудования.

Результаты расчетов приведенных затрат в зависимости от годового объёма производства позволили выявить способы с наименьшими приведенными затратами при заданных объемах выпуска отливок. Сопоставление и выбор рационального способа изготовления отливок нежно обоснованно осуществить лишь при условии эффективного использования средств автоматизации длл каждого способа. Ь табл. 5 приведены результаты расчета приведенных затрат в зависимости от производительности автоматических лини!! (Ц, и коэффициента их загрузки к, для различных способов изготовления отливок (при действительном фоцде времени работы Зс 'о ч.).

Таблица 3

Способы изготовления-отливок Условия изготовления отливок Приведенные затраты, руб./ЮСОлт.

количество отливок в форме, шт. коэффициент, учитывающий боак отливки

I. Литье в формы,полученные пескодувно- 2 0,с6

прессовим методом

2. Литье в формы,полученные комбиниро- 6 0,с V 1396+ 1415 O.OIV^K,

ввкнь?.5 уЛЛОТНеШ'СМ 3. Литье в оболочко- 6 (-,90 Г,: 912 out i, 1430

вые формы 1. Литье в облицованный кокиль 1 0,92

для расчета затрат на производство отливок смешанноЯ номенклатуры при различных комбинациях способов решена задача линейного целочисленного программирования, нормирование набора допустимы« вариантов состава оборудования производилось из технологических соображений при соблюдении ссответструрцих ограничений. Программа расчета позволила получить оценки составляющих приведенных затрат для изготовления отливок смешанной номенклатуры при различных вариантах комбинируемых способов и комплектов оборудования. Т.о., реализованы этапы управления эффективностью и построены модели, позволяющие осуществлять выбор технологического процесса литья сложных отливок, обеспечивающего ча::симал1— нуа эффективность при ладанной точности.

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ К ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Практическое использование результатов исследований осуществлялось в следующих направлениях:

- выбор и реализация рациональных способов формообразования, типовых технологических процессов и средств автоматизации при изготовлении сложных чугунных отливок для конкретных производственных; условий (масса, номенклатура, потребное количество отливок,,требования к точности, условия загрузки оборудования и т.д.) (1976-1986гг.);

- совершенствование технологических процессов изготовления сложных чугунных отливок повышенного качества за счет управления точностью отливок (1965-1991 .гг.);

- реализация высокоавтоматизированной гибкой производственной системы и технологических методов обеспечения качества отливок ЛГЩ (1968-1991 гг.).

Объектом приложения служили отливки электромашиностроения -ребристые станины, щиты, крышки, коробки выводов и др., сложная конфигурация которых обеспечивала универсальность практических рекомендаций. Обедай объем внедрения типовой технологии изготовления чугунных отливок деталей электродвигателей в формах, полученных пескодувно-прессовым методом на автоматических линиях безопочной . формовки, составил на 7 предприятиях 35,31 тыс.т в 19о6 г. При этом за счет повышения точности, снижения брака, увеличения производительности достигались следующие усредненные ва I тыс. г отливок значения экономических показателей: экономический эффет - 30,0 т.р., условное высвобождение работающих - 6 чел., экономия металла - 30 т.

Совершенствование типовых технологических процессов осуществлялось за счет внедрения рациональных составов формовочных смесей и статистических методов контроля и регулирования их качества; рациональных режимов изготовления форм и отливок; процесса регенерации отработанных смесей; рациональных материалов и конструкции литейной оснастки и др.

При внедрении на одном из заводов формовочной смеси, содержащей в качестве противопригарной добавки графиТсл, достигнуто снижение цикла приготовления смеси, .повышение качества поверхности отливок, что позволило получить экономический эффект ¿0,0 тыс.руб.

В результате внедрения разработанной схемы регенерации был получен экономический эффект свыше 19'<-,0 тыс.руб., за счет сокращения расхода формовочного песка, повышения точности отливок,

снижения транспортных расходов.

Внедрение рациональной конструкции и материалов литейной оснастки при изготовлении отливок станин электродвигателей 4A7I-60 позволило увеличить количество отливок в форме до четырех взамен двух-трех. При этом только на одном предприятии был получен экономический эффект 69,14 тыс.руб.

При внедрении усовершенствованных технологических процессов изготовления чугунных отливок деталей электродвигателей на 2-х заводах был получен экономический эффект около 570,0 тыс.руб. за счет повышения точности отливок, снижения брака, повышения производительности.

На основании проведенных исследований по литью под давлением внедрена гибкая производственная система изготовления отливок деталей электродвигателей из алюминиевых сплавов ЛЦД, а также технологические решения для обеспечения качества отливок в условиях высокоавтоматизированного производства. Реализация гибкой производственной системы ЖЩ и комплекса разработанных технологических решений позволила изготавливать отливки станин электродвигателей со сниженной на 25% массой, уменьшенными толщинами.стенск при росте производительности труда в 2 раза. При этом обеспечивается экономический эффект 373,0 тыс.руб.

■ ВЫВОДЫ

1. Качество отливок в значительной степени определяется показателями их точности. Проблема повышения точности может быть решена только на основе управления технологическими процессами литья. Вследствие высокой сложности для технологических процессов изготовления отливок характерны все возможные виды неуправляемости, обусловленные особенностями множеств целей, состояний объекта, среды и т.д. Рассмотрены принципы и этапы управления, важнейшим

из которых является синтез- модели объекта управления. Разработана классификация математических моделей объектов литейного производства. Для управления точностью отливок целесообразно применение комплекса детерминированных и статистических математических моделей.

2. Разработан комплекс детерминированных математических моделей для выработки управляющих решений, ориентированных на средние значения технологических параметров: свойств смеси, параметров уплотнения, материалов оснастки, определяющих показатели точности отливки с точки.зрения формообразования. Осуществлены сопоставление, анализ и обобщение результатов расчетов по наиболее употре- . бимым моделям сплошных тел, установлены целесообразные области

применения моделей по давлениям прессования и конфигурации трудноуплотняемых мест форм. На основе модели, исходящей из деформационной теории пластичности, решена задача пространственного напряженно-деформированного состояния смеси, и разработан метод расчета технологических параметров уплотнения при изготовлении форм реальных отливок. Метод предусматривает определение параметров из условия достижения технологически необходимой степени уплотнения в зависимости от конфигурации и геометрических характеристик карманов формы, коэффициента внешнего трения, свойств смеси.

На основе теоретически обоснованной схемы единичного контакта определены параметры внешнего трения формовочных смесей .и износа' материалов литейных моделей.'Но мере увеличения коэффициентов трения исследованные материалы располагаются в ряд: бронза, углеродистая сталь, серый чугун, алюминиевый сплав. Установлены зависимости коэффициентов внеанего трения покоя и скольжения от .состава и плотности смесей, наличия смазки.-Разработан метод расчета интенсивности изнашивания материалов моделей.

На основе модели структуры смеси (микроуровень) разработана схема регенерации отработанных песчано-глинистых смесей. Установлено, что при термоударе происходит отделение от зерен песка оболочек шамотизированной глины за счет разности коэффициентов термического расширения кварца и шамота. Исследованы свойства регенерата и смесей в процессе оборота.'

3. Разработан комплекс вероятностно-статистических моделей технологических процессов литья.

С помощью методов статистического аначиза исследовано влияние технологических факторов на формирование точности размеров■отливок и определена стабильность технологических процессов по критериям размерной и массовой точности. Осуществлена разработка методов статистического контроля и регулирования процесса смесеприготовле-ния вследствие высокой тесноты корреляционной связи между свойствами смесей и размерной точностью, донтроль и регулирование предложено осуществлять по комплексному показателю качества смесей.

Построена модель диагностики размерной точности, позволяющая прогнозировать категории точности отливок, изготовленных при некотором наборе технологических параметров. Алгоритмы распознавания точности одаптигеваш к технелогическим особенностям изготовления отлньзк.

для исследовании £с{л:иу:зо:шд качества поверхности отливок

использована модель статистического причинного анализа. Количественно оценена эффективность воздействия на предупреждение пригара технологических факторов.

Установлено, что результаты расчетов по моделям диагностики и статистического причинного анализа зависят от объема и типа исходной статистической информации, а тачке от степени дробности ее группировки.

4. Определена целесообразность применения методов теории катастроф для управления качеством, точностью отливок. С общих позиций теории катастроф качество отливки ха актеризуется потенциальной функцией - плотностью вероятности поучения отливки без дефектов. Потенциальная функция зависит от едишч;гых показателей качества и управляющих технологических параметров. Ч-южестзо б пространстге управляющих параметров разделяется сепаратрисами на открытые области, параметризующие структурно устойчивые состояния потенциальной функции качественно различии типов ("годное", "брак", "ни годное, ци брак"). Для динамических литейных систем более адекватным является принцип максимального промедления (: . сравнению с принципом Максвелла). В соответствии с ним переход

от одного типа устойчивого состояния к .п-угсму происходит при пересечении кривой управляющих параметре; соответствующей компоненты сепаратрисы. При анализе причин возникновения пригара на поверхности чугунных отливок выявлено соответствие поверхности отклика в пространстве управляющих параметров элементарной катастрофе сборки. С учетом конфигурации сборки установлены закономерности возникновения брака по пригару при изменении давления прессования и содержания противопригарной добавки. Определены области значений технологических управляющих параметров, обеспечивающие получение годных партий отливок, бракованных партий и вероятного получения партий того и другого качества.

5. Для сложных производственных систем, каковыми являются системы ЛПД, разработаны модели, позволяющие осуществлять формирование структуры и анализ функционирования на основе построения и интерпретации графов, расписаний, сетей Петри. При расчете надежности установлено, что вероятность бесперебойного получения зтливок на комплексах Л1Д равна 0,6. Для диагностики технологического процесса ЛПД использован аппарат сетей Петри. В результате моделирования ЕЬ'ЯВЛена возможность сокраыенкя производственного цикла за счет уменьшения потерь на синхронизацию и устранения непредусмотренных задержек.

6. Для выбора технологического процесса литья, максимизирую-

чего показатели экономичности при обеспечении заданной точности( решена задача определения экономически эффективных областей применения различных способов. Построены модели расчета затрат в зависимости от изменения конструктивно-технологических параметров отливок станин - массы, длины, диаметра; от годового объема производства при изменении производительности и загрузки автоматических линий; от вариантов комбинируемых способов и комплектов ' оборудования при смешанной номенклатуре отливок. Полученные'модели обеспечивают приемлемую для практических целей точность.

7. Результаты исследований прошли производственную проверку и были использованы при внедрении типовых и усовершенствованных технологических процессов изготовления чугунных и алюминиевых отливок на предприятиях по выпуску электродвигателей. Экономический оффект от внедрения составляет около I,2Ь млн. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. О механизме уплотнения смеси при изготовлении форм ребристых отливок. В сб. "Механизация й автоматизация литейных работ на предприятиях ММЛ", М.: Информэлектро, 1973, с.3-5 (соавторы: А.Д.Романов, О.А.Корншкин).

2. Исследование напряженно-деформированного состояния смеси при уплотнении литейных форм. В сб. "Прогрессивные методы изготовления

литейных форм и стержней", Л.: ЗДНТП, 1975, с.42-46 (соавтор: О.А.йорнюшкин).

3. Экономическая эффективность изготовления отливок станин электродвигателей на автоматической линии безопочной формовки. Б сб. "Экономика, организация и планирование литейного производства", Л.: дет, 1975, с.67-72 (соавторы: Е.З.Алимов, И.С.Зарецхий, М.С.Нисневич).

4. Расчет напряженного состояния смеси при прессовании форм. "Литейное производство", 1976, J? 3, с.26-27 (соазторы: О.А.йорнюшкин, Б.Б.Гуляев, Ю.О.Боровский).

5. Особенности уплотнения форм ребристых отливок станин электродвигателей. В сб. "Технология электротехнического производства", Л.: ШШЗСО, 1976, В 8, с.36-11 (соавторы: А.Д.Романов, О.АмСсрнглкин, £.В.Алимов).

6. Способ управления литейн ми процессами и устройство для осуществления способа. A.c. № 53I65G, 1576 (соавторы: !.¡¡..Харьков, li.C.Op'"06» S.ü. \{/рзич).

7. '¿стрсГстбс для регулирования газового обмена в литейной форме.

A.с. I? 532473, 1976 (соавторы: И.И.Харьков, Ю.С.Орлов,

B.Я. лЬфзич).

8. Изготовление форм ребристых отливок станин электродвигателей пескодувно-прессовым методом. "Литейное производство", 1976,

В û, с.27-2о (соавторы:- Е.Б.Алимов, Б.Б.Гуляев, О.А.гСорншкин, А.Д.Романов, А.Д.Алиев).

9. Исследование характеристик механических свойств смесей. "Известия вузов. },!ашиностроение", 1976, № 6, с.126-130 (соавтор: 0-А.Лрнюшкин).

10. Разработка принципов выбора методов формообразования для для отливок массового производства. Б сб. "Прогрессивные методы изготовления литейных форм и стерньей". Л.: ДЦНТП, 1977, с.4-9 (соавторы: О.А.А)рнюшкин, Е.В.Алимов, Ю.З.Смирнов, С.Н.Сибирцев, Л.Б.Гущина).

II'. Исследование напряженного состояния литейных форм.

3 сб. "Развитие методов и процессов образования литейных форм". ■ М. : Наука,, IS77, с.93-103 (соавторы: О.А.Корншкин, Г.А.Смирнов, А.Д.Романов).

12. Oiv the СЛоLt*, atuL Optinu.ia.tton. of Cait 1чоп. Moto-v Puits MoldírUj TeetuUcjats. Papet, Repo-vtb of InlexnaUonaC Con-ft^ncc „ReseíitoA- LL,ui 't¡tsbúJpiru¿n.Í of IrulucUon Motets.' tflcuiienit,

1978, p. I0ci-I09 (соавторы: Е.В.Алимов, Б.Б.Гуляев, О.А.йорншкин, З.Л.Лавров).

13. Выбор оптимального способа формовки ребристых станин электродвигателей. "Литейное производство", 1979, № Ití-20 (соавторы: • Е.З.Алимов, О.А.;Сорнюшкин, Б.Б.Гуляев, А.Д.Романов).

14. Формовка по-сырому. В кн. "Справочник по чугунному литью". Под редакцией Н.Г.Гиршовича, Л.: Машиностроение, 1976,

с.396-415 (соавтор: А.Д.Романов).

15. Эффективность автоматизированного формования при изготовлении отливок щитов электродвигателей серии 4А. "Электротехническая промыиленность. Технология электротехнического производства", M.: 1979, № 5, с.1-2 (соавторы: Е.В.Алимов, М.С.Шсневич).

16,. Технико-экономические показатели внедрения автоматических линий безопочной формовки. В сб. "Экономка, организация и планирование литейного производства", Л.: ЛДНТП, 197У, с.59-63 (соавторы: Е.В.Алимов, О.А.&>рнюшкин, М.С.!1исневич). 17. Эффективность процессов формовки."В сб. "Опыт совершенствования процессов формовки", Л.:ЛДНТП, I9üG, с.4-3 (соавторы: Е.В.Алимов, М.С.Иисневич).

18. Испытание модельных материалов на трение и износ. Там же, с.78-81 (соавторы: В.В.Комаров, Г.И.Гладышевский, О.А.Иорнюшкин).

19. Смесь для изготовления литейных форм. A.c. № 90406с, I9SI (соавторы: А.П.Иванкович, Г.К.Гладышевский, Б.В.Иванов, В.В. Омаров, О.А.Корншкин, В.Д.Прихожий).

20. Смесь для изготовления литейных стержней и форм.

A.c. № 923047, 1931 (соавторы: А.И.Белый, М.И.Харьков,' Г.И.Гладышевский).

21. Технологические особенности изготовления форм для отливок . станин и щитов электродвигателей пескодувно-прессовым методом, "Электротехническая промышленность. Технология электротехнического производства", М. :I9£2, J? 4, с.i-б (соавторы: Е.В.Алимов, Г.И.Гладышевский, О.А.Аэрншкин, А.П.Иванкович).

22. Формовочная смесь для изготовления чугунных отливок. "Электротехническая промышленность. Технология электротехнического производства", М.: I9ö2, Г' 6, о. 4 (соавторы: Ь.З. Комаров, О.А.Л>рнюшкин, Г.И.Гладышевский, В.Д.Прихожий). •

23. Экономическое обоснование выбора технологии изготовления . отливок для электродвигателей. "Электротехническая промышленность. Технология электротехнического производства", !.!.: 19оЗ, № 3, с.2-3 (соавторы: У.С.Нисневич, Е.З.Алимов).

24. Исследование точности отливок методами математической статистики. "Электротехническая промышленность. Технология электротехнического производства", М.: 1983, № 7, с.1-2 (соавторы: О.А.Корншкин, Е.В.Алимов, Г.И.Гладышевский, В.Д.Прихожий, А.П.Иванкович).

25. Эффективность автоматизации технологических процессов изготовления отливок. "Электротехническая промышленность. Техноло гия электротехнического производства", И.: ISc3, № 9, с.1-2 (соавторы: М.С.Нисневич, Е.В.Алимов).

26. Регенерация обработанных песчано-глинистых смесей литейного цеха массового производства отливок деталей электродвигателей "Электротехническая промыоленность. Технология электротехнического производства? М.: 13ь3, № 12, с.4-5 (соавторы: Б.Д.Приходай, Е.Е.Алимов, Г.И.Гладышевский, О.А.Корншкин, А.П.Иванкович).

27. Смесь для изготовления литейных форм и стержней.

A.c. !? П1ос02, Kul (соавторы: В.А.Кузьмин, А.Ь.Хасин,

B.й.лоркеес, 'и.М.Сычев, П.А.ъорсук, 1 .¡1.1 ладышэьскиП, А. М• Ео гуслав гки й, А. i I. ¿¡уравле в).

23. разработка метода регенерации отработанных песчвнэ-глинистих смесей. "Электротехника", 19Ы, JJ I, с.43-45 (соавторы:

B.Д.Прихо-лй, К.В.Алимээ, Г.И.ГладыаеЁСкий, А.П.Иванкович). 23. Исследование и выбор материалов длА литейных моделей. Б сб.

"Повышение технического уровня лйте'йного производства", Рига-, .'1ат1£1ЖГЛ, 19о4, с.46-47 (соавторы: В.Е.Комаров, О-.А.Корию'лкин).

30. Диагностика размерной точности стлнвок. l> сб. "Повышение эффективности литейного производства и ки --"отва литья", Орджоникидзе, ISo5, с.6-1-65 (соавторы: 0.А.Корнискин, Е.Б.Алимов, И.М.Рысева).

31. Совершенствование технологии литья под давлением при использовании комплектов околомашикной механизации. "Электротехника", I9J5, 12, с.5-10 (соавторы: МЛ.ПроБс.ров, Ю.И.Козлович,

C.Н.Сибирцев, Е.Б.Алимов).

32. Вента. A.c. J? 125с591, 19^6 (соавторы: Л.В.Егоров, O.K.Cr, -кип,

A.'Л.Куц).

33. Автоматизированный комплекс литья под давлением для производства отливок станин электродвигателе': АИ 71. "Электротехника", 19^6, $ 3, с.62 (соавторы: С.Н.Сибирцев, Й.'Л.Нозлович,

B.Н.Иванов, О.А.Корнезкин, И.А.Сапрыкин).

34. Внешнее трение и износ модельных материалов при изготовлении лзсчано-глинистых форм. "Литейное производство", I9o6, I? I, с.19-20 (соавторы: В.З.Комаров, О.'А.Кордашкин),

35. Разработка методов управления качеством отливок. В сб. "Пути реализации решений ХХЗ'П съезда хЛСС по повышению оффективности и качества в литейном производстве", Л.: ДЦ1ГШ, I9L6, с.27-30 (соавторы: О.А.»{орнюшкин, И.М.Рысева).

36. Разработка методов поиска оптимальных технологических решений. 3 сб. "Повышение эффективности литейного производства", Л.: ДЦНТЯ, 19о7, с.6-11 (соавторы: О.А.Корнгакин, П. М.Рысева).

37. Диагностика размерной точности отливок массового производства. "Литейное производство", 1907, Ji 10, с.¿-10 (соавторы: О.А.Корнвшкин, И.М.Рысева, Е.В.Алимов).

¡За. Разработка метода определения затрат на изготовление отливок на ранних стадиях проектирования технологии. В сб. "Повышение эффективности литейного производства", Л.: )ТД!Ш1, I9E3, С.6-9 (соавторы: ^.С.Писневич, Е.В.Алимов, Г.И.ГладыаевскиЛ)."' 39. Статистические методы контроля качества формовочжк смесей. • . Там К9, с.72-76 (соавторы: О.А.КЬрншкин, Н.М.Рнсева, В.Д.Прихот,ий).

40. Управление качеством отливок. Л.: ЛДНТП, ISU:, 20 с. (соавторы: О.А.^рншкин, Н.М.Рысева).

41. Статистический метод контроля качества формовочных смесей. Информационный листок о научно-техническом достижении.

И 03-102, Баку, Аз ШИШИ, 1966, 4 с.(соавтор: Б.Д.Прихожий).

42. Основные направления повышения технического уровня литейного производства отрасли. В сб.' "Пути ускорения работ по автоматизации электротехнического производства на основе передовых

• ■ технологических процессов и гибких переналаживаемых комплексов". Л.: 19Ш, с.5-Ь (соавторы: Р.2.¡постылев, Е.З.Алимов).

43. Статистическое регулирование технологического процесса приготовления песчано-глинистых смесей. 3 сб. "Прогрессивные технологические процессы производства отливок,'материалов и их обработка". Чебоксары, IS6Ü, с.5-6 (соавтора: О.А.^орншкин, Н.М.Гысева).

44. Состояние и перспективы развития литейного производства отрасли. "Электротехническое производство", 19Б9, К* 2, с.12-14 (соавторы: А.Д.Алиев, Е.В.Алимов).

•45. Выбор способа изготовления отливок на ранних стадиях проектирования технологии. "Электротехническое производство", 1939, № 6, с.29-31 (соавторы: Б.В.Алимов, Г.И.ГладышевскиЯ, К.С.Нисневич).

46. Смесь для изготовления литейных форм. A.c. tf 1662735, 1991 (соавторы: Л.В.Егоров, С.Н.Сибирцев, К.В.Алимов, Б.Д.Прихожий, Ю.С.Копылов, В.В.Горский).

47. Разработка технических решений для гибких производственных систем литья под давлением, "Литейное производство", 1939,

А5 Ю, с.22 (соавторы: С.Н.Сибирцев, Е.В.Алимов, О.А.Лорншкин)

4в. Диагностика технологического процесса изготовления отливок

литьем под давлением. В сб. "Повышение качества и интенсификац производства отливок на основе применения ЭВМ", Л.: ЛДНТП, 1Эо9» с.1с;-22 (соавторы: О.А.Корншкин, Н.М.Рысева, С.Н.Сибирц

49. Статистический контроль и статистическое регулирование технологического процесса изготовления отливок. Б сб. "Современные технологические процессы получения высококачественных изделий кетодем литья и порошковой металлургами", Чебоксары, 1959,

с.3-5 (соавторы: О.А.Корншкин, Н.М.Рысева).

50. Методы статистического контроля и регулирования качества формовочных скессП. "Электротехническое производство",' IS90, !> 7, 0.17-Ь.

51. Формирование и оптимизация структуры ШС ЛЦЦ. В сб. "Повышение эффективности литейного производства", Л.: ДЦНШ, 1530, с.7-0 (соавторы: С.Н.Сибирцев, Н.В.Алимов, Н.М.Рысева, О.А.Корнюшкин).

52. Оборудование и автоматизация литейных цехов. Учебное пособие. Л.: ЛИИ, 1У90, 76 с.(соавторы: О.А.лорнтакин, Н.М.Рысева).

53. Анализ надежности при проектировании литейных цехов. "Литейное производство", 1990, й 10, с.24-25 (соавторы: О.А.лорнюсшш, Н.М.Рысева, С.Н.Сибирцев, О.А.Петрищева).

54. Причинный анализ брака отлиеок. "Литейное производство",

1990, II, с. 19-20 (соавтор: О.А.дорнгскин).

55. Устройство для дозирования жидкого метал., . Заявка на изобретение № 47С6706/02 (014о73) от 02.С2.90. Положительное решение от 19.07.91 г. (соавторы: С.Н.Сибирцев, В.В.Ахрамаев, Л.В.Егоров, М.М.Проворов).

56. Прзсс-форма для литья под давлением. Заявка на изобретение !.' 4о65005 от 10.09.90. Положительное решение от 27.03.91 г. (соавторы: С.Н.Сибирцев, С.Н.Евайковскал, М.ХПроворов, Л.В.Егоров).

57. Автоматизация нанесения смазочных материалов. В сб. "Прогрессивная технология и автоматизация литья под давлением", М.:

1991, с.35-3ъ (соавторы: С.Н.Сибирцев, З.Е.Бахтин, В.А.Водопьянова).

58. Управление качеством отливок с применением методов теории катастроф. В сб. "Современные литейные материалы и технология получения отливок", Л.: ДЦНЗП, 1991, с. 1-е.

59. Опыт внедрения двухкамерных плавильно-раздаточных печей ЛПД

с фильтрационным рафинированием расплава и автоматической загрузкой чушек. В сб. "Совершенствование технологии и оборудования в литейном производстве с целью улучиения условий труда и экологии окружающей среды", М.: НТЦ "Информатика", 1991, с.163-165 (соавтор: С.Н.Сибирцев).

60. Роботизированная двухкамерная плаЕИЛьно-раздаточная печь с фильтрационным рафинированием расплава и автоматической загрузкой чушек. Б сб. "Экологические проблемы литейного

производства России", Пенза, 1991, с.24-26 (соавторы: О.А.х{орнгакин, С.Н.Сибирцев). I. Влияние технологических факторов на образование'пригара на чугунных отливках. "Электротехническое производство",

1991, » 5, с. 13-14.

52. Теоретические основы формирования производственных систем ЛЦЦ. В сб. "Научно-практическая конференция, посвященная

40-летию ШО "КНСЛ", Одесса, 1991, с.29-30 (соав^о^А О.А.Фркшкин, С.К.Сибирцев).

63. Устройство для фильтрования жидкого металла. Заявка на изобретение Ю 490С644 СОИСП) от 04.02.91. Положительное решение от C4.CI.92 (соавторы: А.Н.Веселовский, Л.В.Егоров, В.Д.Прихожий, Л.Г.Ефимов).

64. Эффективность автоматизации производства чугунных отливок, СПб.: ДЦЩ11, 1922, 24 ¿.(соавторы: Е.В.Алимов, М.С.Нисневич).

65. Применение теории катастроф для управления качеством отливок.

"Литейное производство? 199?ч. 6, о.26-2о.

1.<Ынсик'Г СЖГЪ' Зок /ЗЛ Ж/». /РО