автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Совершенствование технологической подготовки операций для оборудования сверлильной группы в многономенклатурном производстве с учётом производственной ситуации

На правах рукописи

005056288

Разманова Татьяна Ивановна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАЦИЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ В МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ С УЧЁТОМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИТУАЦИИ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005056288

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Бочкарёв Пётр Юрьевич

Официальные оппоненты: Васин Алексей Николаевич,

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», профессор кафедры «Технология машиностроения»

Сигитов Евгений Александрович, кандидат технических наук, директор ЗАО «Научно-производственный комплекс прецизионного оборудования» г. Саратов

Ведущая организация: Институт проблем точной механики

и управления РАН

Защита состоится 19 декабря 2012 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан «19» ноября 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

А. А. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное производство должно обладать количественной и качественной гибкостью, что является необходимым требованием в условиях рыночной экономики. В условиях жесткой конкуренции предприятие должно оперативно и адекватно реагировать на поступающие заказы, быстро и в широких пределах изменять объемы и ассортимент выпускаемой продукции. Для этого существует необходимость в кратчайшие сроки разработать конструкторскую документацию на изделие и эффективную технологию его изготовления. Одним из направлений решения данной задачи является автоматизация проектирования технологических операций.

Автоматизация проектирования даёт возможность значительно сократить время технологической подготовки производства и улучшить качество проектных решений, что, в свою очередь, позволит производственным системам обладать свойством гибкости в плане конструктивного и технологического разнообразия обрабатываемых деталей. Исследованиями в области организации и проектирования технологических процессов занимались такие учёные как В.И. Аверченков, P.A. Алик, В.М. Базров, П.Ю. Бочкарев, Б.М. Бржозовский, Г.К. Горанский, A.A. Игнатьев, Н.М. Капустин, A.B. Королев, С.Н. Корчак, С.П. Митрофанов, И.П. Но-ренков, А.П. Соколовский и другие.

Современный уровень развития информационных технологий позволяет создавать и реализовывать качественно новые подходы к проектированию, направленные на разработку систем автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов (ТП), учитывающих особенности многономенклатурного производства. Основная цель создания САПР ТП заключается в экономии труда технологов, ускорении перехода от технологической подготовки производства непосредственно к реализации технологического процесса изготовления деталей.

В машиностроительном производстве на оборудовании сверлильной группы осуществляется механическая обработка различными методами, проектирование технологических операций для оборудования данной группы имеет ряд особенностей: режущий инструмент (РИ) является мерным, что накладывает определенные требования к содержанию операции и последовательности выполнения переходов; соответственно и выбор инструмента зависит от необходимой последовательности обработки. От рационально выбранной структуры операций зависят время изготовления и стоимость обработки.

Анализ наиболее известных САПР ТП с точки зрения возможностей автоматизации проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, показал, что использование в данных системах диалогового проектирования дает невысокую степень

автоматизации и ограничивает возможности проектирования, при этом затраты времени на проектирование ТП сокращаются незначительно. Кроме того, существующие САПР ТП не позволяют учитывать особенности производственной системы на момент проектирования и реализации технологических процессов.

Приведённые недостатки отсутствуют в системе планирования многономенклатурных технологических процессов, разработка которой осуществляется в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. Данная система позволяет выполнять проектирование ТП изготовления детали в кратчайшие сроки за счёт автоматизации всех этапов проектирования, а наличие связи между подсистемой проектирования и подсистемой реализации ТП, а также многовариантные решения задач проектирования дают возможность быстро адаптировать ТП к условиям производственной системы.

С учётом вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в настоящее время актуальной задачей является совершенствование технологической подготовки операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, путём разработки системы автоматизированного проектирования, учитывающей особенности конкретной производственной системы.

Целью данной работы является повышение качества проектных решений при разработке технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и эффективности их реализации на основе гибкого реагирования на изменение производственной ситуации.

Методы и средства исследования. Теоретические исследования выполнены с помощью научных основ технологии машиностроения, принципов системного подхода. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием теории сетей Петри, теории множеств, теории цветных графов, теории динамического программирования. Экспериментальные исследования проводились на действующем участке с многономенклатурным характером производства. При разработке программного обеспечения были применены методы структурного проектирования программных систем и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна характеризуется следующими положениями:

1. Разработана и обоснована модель подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы. Предложенная модель отличается структурной последовательностью проектных процедур и возможностью учёта складывающейся производственной ситуации.

2. Разработана структура базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы, отражающая технологические взаимосвязи между элементами, участвующими в процессе проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и по-

зволяющая генерировать множества возможных вариантов технологической оснастки в автоматическом режиме.

3. Формализованы этапы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы, в том числе:

- процедура генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы с использованием теории сетей Петри;

- процедура генерации возможных вариантов структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, на основе применения теории цветных графов;

- процедура выбора рациональных вариантов технологической оснастки и структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, с применением аппарата динамического программирования.

Практическая ценность и реализация работы. Разработано информационное, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы. Результаты работы были реализованы в условиях производства в ОАО «Саратовский агрегатный завод». С использованием разработанной подсистемы проектирования технологических операций получены технологии обработки отверстий выбранных деталей в автоматизированном режиме. Это позволило сократить сроки технологической подготовки за счёт снижения времени разработки технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы на 48%.

Апробация результатов диссертации проводилась на 8 научно-технических конференциях: XV Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция (Казань, 2007); «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2007), «Методы и средства управления технологическими процессами» (Саранск, 2007), «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21» (Саратов, 2008), «Современные технологии в машиностроении МК-117-111» (Пенза, 2011), «Современные материалы, техника и технология» (Курск, 2011), «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск, 2012).

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертация посвящена решению научной задачи, связанной с совершенствованием технологической подготовки проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, поэтому содержание диссертации соответствует специальности 05.02.08 -Технология машиностроения.

Область исследований соответствует следующим пунктам паспорта специальности: методы проектирования и оптимизации технологических процессов; математическое моделирование технологических процессов и методов изготовления деталей и сборки изделий машиностроения.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе три статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получены два свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ и одно свидетельство о государственной регистрации базы данных.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников 110 наименований и 5 приложений. Основной текст диссертации изложен на 155 страницах, иллюстрирован 26 рисунками и содержит 15 таблиц.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модель подсистемы автоматизированного проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, в рамках системы планирования технологических процессов.

2. Формализованная методика генерации вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы с использованием аппарата сетей Петри.

3. Модель автоматизации процедуры генерации структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, с использованием теории цветных графов.

4. Способ формализации процедуры выбора рациональных комплектов технологической оснастки и структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, с использованием аппарата динамического программирования.

5. Результаты экспериментальных исследований разработанных программных средств в условиях действующего многономенклатурного производства.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна, кратко приведено содержание работы по каждой главе диссертации, указана практическая ценность, приведены выводы и результаты, полученные после практической реализации работы и апробации результатов диссертации, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе определены особенности технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, приведена информация по оборудованию, инструменту и типам поверхностей, которые можно получить на оборудовании данной группы. Проведено исследование основных методов проектирования технологических процессов для механообрабатывающих систем с точки зрения возможности применения

этих методов при проектировании технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и сделан вывод о том, что наиболее прогрессивным методом является планирование многономенклатурных ТП, поскольку этот метод даёт возможность быстрой адаптации ТП к изменяющимся производственным условиям.

Вместе с тем в первой главе проведён анализ существующих САПР ТП, выявлены основные достоинства и недостатки, главными из которых являются низкая степень автоматизации проектирования ТП и отсутствие связи с реальной производственной ситуацией. По аналогичным параметрам проанализирована система планирования многономенклатурных технологических процессов, разрабатываемая в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А., обозначены основные достоинства системы, главными из которых являются высокая степень автоматизации, наличие обратной связи с производством, параллельная разработка технологических процессов для всей номенклатуры деталей. На основании анализа структуры автоматизированной системы планирования ТП определено место подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и обоснована необходимость её разработки.

В результате проделанной работы сделан вывод, что подсистема проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы занимает важное место в структуре системы планирования многономенклатурных ТП, поэтому для расширения возможностей системы планирования ТП необходимо разработать формализованные методики проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

Вторая глава посвящена разработке моделей и формализованных методик проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

Традиционный набор проектных процедур для разработки технологических операций механической обработки включает выбор средств технологического оснащения (СТО), формирование структур технологических операций, расчёт параметров обработки, назначение норм времени. Однако при разработке структуры подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, выявлен ряд особенностей, присущих данной группе оборудования, которые изменяют традиционную последовательность проектирования. Во-первых, этап генерации СТО предлагается формализовать параллельно с этапом генерации вариантов структур технологических операций, в то время как при проектировании технологических операций для других групп оборудования все этапы осуществляются последовательно. Во-вторых, при выборе рациональных комплектов технологической оснастки нельзя не учитывать структуру технологической операции, поскольку выбранные типо-

размеры режущего инструмента могут влиять на последовательность выполнения переходов и на возможность совмещения переходов по времени.

С учётом приведенных особенностей разработана структурная модель подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы (рис.1). В представленной модели обозначены проектные процедуры, необходимые для функционирования подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, их взаимодействия и информационные потоки.

БД возможн. вариантов оснастки

рациональн. вариантов оснастки

БД по техноп.

возм. оборудования

рациональн

вариантов

структур

БД вариантов

оснастки после отсева

БД возможных вариантов структур

БД вариантов структур после отсева

Расчёт режимов резания

Оптимизация режимов резания

Нормирование операций

Кортежи технологических переходов

ческая документация

Технологи-

Генерация вариантов оснастки

Генерация

вариантов

структур

операции

БД технологической оснастки

Отсев нерациональных вариантов оснастки

Выбор рациональных вариантов оснастки и структур операций

Отсев нерациональных вариантов структур

Рис. 1. Структурная модель подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы

Важной особенностью разработанной структуры является учёт требования о сохранении результатов, полученных после каждого этапа проектирования, в определённый фрагмент базы данных для возможности возвращения и корректировки на каждом этапе при изменении производственной ситуации. Результатом проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в автоматическом режиме с помощью разработанной подсистемы, является комплект технологической документации в виде операционных карт, карт эскизов в соответствии с Единой системой технологической подготовки производства.

Для каждого этапа проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, разработаны формализованные методики с применением математического аппарата.

Генерация возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы представляет собой перебор всех имеющихся в базе данных вариантов режущих инструментов, вспомогательных инструментов, установление их соответствия входным параметрам переходов в каждом кортеже, сформированным на этапе разработки маршрутов ТП в автоматизированной системе планирования ТП. Данный перебор можно осуществить, используя современные вычислительные системы, которые имеют возможность распараллеливания вычислительных процессов.

Данную задачу предлагается решить с применением аппарата сетей

Петри.

Множество элементарных поверхностей обозначим

5={5,,52.......Я, }, множество наименований оборудования представим как

Е = {Е,,Е2„...Ее }, множество наименований режущего инструмента Л = .....Я,.....Я, }, множество наименований вспомогательного инструмента V ={к,1/2>..У,,...У1, }. На этапе разработки структуры проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, определены этапы генерации СТО. Для каждого этапа генерации СТО определены условия срабатывания перехода.

На рис. 2 представлен один из этапов генерации СТО с применением аппарата сетей Петри. В вершинах схемы обозначены начальные данные, Т - событие, которое срабатывает при выполнении условий, Р -полученное множество мест при выполнении события.

Рис. 2. Этап генерация вариантов РИ с применением аппарата сетей Петри

Событие Т, на данном этапе - это результат перебора представителя сверлильной группы оборудования Е и вспомогательных инструментов V,,

Переход Т, срабатывает при выполнении следующих условий:

1) тип присоединения вспомогательного инструмента совпадает с типом присоединения станка;

2) совпадение присоединения по размерам;

9

3) вспомогательный инструмент подходит по габаритным размерам;

4) длина выступающей части ВИ меньше расстояния от шпинделя до поверхности стола.

X ={(£1У1)ДЕ|У2),(Е,У,)>(£,У4|,(£,У5),(£,У6),(£1У7),(£1У8)."-.(£Л) }, П ={(£21/1)>(£2У2),(£2^),(£2К4),(£2У5),(£2П),(£2У7),(£2У8),...,(£2П) },

1 Г,1 ={(£4У1),(£4У2),(£4У3),(£4У4),(£4У5),(£Л),(£4У7)1(£Л),...,(£Л), },

Таким образом, для каждого этапа генерации вариантов СТО графически изображаем элементы сетей Петри, определяем условия срабатывания перехода, проводим описания полученных событий при срабатывании перехода.

На рис. 3 представлена общая схема процедуры генерации вариантов СТО с применением аппарата сетей Петри.

Рис. 3. Схема процедуры генерации вариантов СТО с применением аппарата сетей Петри

Для решения задачи генерации возможных вариантов СТО с использованием научных основ технологии машиностроения разработана структура базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы, которая учитывает технологические взаимосвязи между элементарными поверхностями, технологическими возможностями обору-

дования, характеристиками материала деталей и инструмента, точностью, размерами обрабатываемых поверхностей и другими условиями обработки. В результате структура базы данных позволяет в автоматическом режиме генерировать множество возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы на основе исходных данных, поступающих с предыдущих этапов проектирования.

Следующим этапом работы является формализация процедуры отсева нерациональных вариантов СТО с использованием теории множеств и критерия однородности. По требованиям критерия однородности необходимо выбрать такие типоразмеры оснастки, каждый из которых может применяться на как можно большем количестве переходов.

Рассмотрим данный этап на примере процедуры отсева нерациональных вариантов РИ.

На рис. 4 представлена схема процедуры отсева нерациональных вариантов РИ с применением критерия однородности.

Рис. 4. Отсев нерациональных вариантов РИ

Исходная таблица режущих инструментов представляет собой множество всех инструментов, применяемых на оборудовании сверлильной группы, принимаемых к рассмотрению: Л". В описываемой математической модели необходимо выделить из множества Я семейство множеств Я', которые содержат в качестве элементов режущие инструменты, которые могут быть использованы в одной операции. /?'={ Я',/?^,/^'....^ } При этом ...Д'с/г. В свою очередь, Л,' ~(гх,,гх2,гх,....../-„)б где о, - некоторая операция, входящая в множество операций о = (<>,,о2,о,......«,,). При этом

мощность множества может быть больше мощности множества О, т.к.

на каждой операции может быть использовано более одного инструмента^ >\0\. Для каждого элемента множества операций О получаем соответствующее ему множество режущих инструментов К,.

Как видно из рис. 4, подмножества й'к могут иметь области пересечения, то есть они могут содержать одинаковые элементы - одни и те же режущие инструменты. Это объясняется тем, что один и тот же РИ может быть использован для обработки в разных операциях. На этом и основано использование показателя однородности.

В области пересечения большего количества кругов Я'к показатель однородности возрастает, соответственно, задача сводится к определению элементов, входящих в эти круги, при этом каждое множество имеет массу множества ¡/^"1 = тя. Элементы, входящие в выделенные области пересечения представляют собой упорядоченное множество . Элементы в этом множестве расположены в порядке убывания количества множеств я[,

входящих в область пересечения, содержащую этот элемент.

в» -¡» а и а г

1г»|>'42'43>......ГЬ 1

Также существуют ситуации, когда одно или несколько множеств не имеют пересечения с другим множеством. При этом |я*| = 0 . Соответственно множество Л" должно быть дополнено элементами множеств, которые не вошли в область пересечения. Таким образом, имеем Я'" =Н" :]д"| = 0). Определение РИ для каждой операции сводится к определению из каждого множества я/, элемента гх, при условии гх е , который имеет наименьший порядковый номер в множестве /?/.

Следующим этапом проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, является процедура генерации структур технологических операций. На этой стадии ключевым моментом является задача определения последовательностей переходов в операции. В зависимости от выбранной последовательности выполнения переходов, возможности их совмещения формируется соответствующий комплект технологической оснастки, в результате чего определяется время реализации технологической операции. Для формализации данной проектной процедуры была использована теория цветных графов.

На оборудовании сверлильной группы при обработке различными типами режущих инструментов можно получить различную точность обрабатываемых поверхностей. На рис. 5 представлен цветной ориентированный граф в, который позволяет рассмотреть возможные варианты схем обработки. Обозначим С=(К, А, С, I, Г), где К - множество методов обработки, выполняемых на оборудовании сверлильной группы; А - множество дуг, которые представляют собой последовательность операций; С - множество цветов, в которые окрашивается каждая последовательность вы-

полнения переходов; I - квалитеты точности имеющихся заготовок; I' -квалитеты точности получаемых изделий.

Методы обработки, осуществляемые на оборудовании сверлильной группы, обозначим следующим образом: центрование, К2 - сверление, К, - рассверливание, - зенкерование, К5 - цекование, К6 - зенкование, Л", - черновое развёртывание, Кх - чистовое развёртывание, К, - резбо-нарезание.

Согласно рис. 5 имеем следующие последовательности переходов:

К,-К2, К2-К6, К1 - К 2 - К, - К2 - К6, К2 - К 2 - К2-КА-К„ К2-К^-К6,К2-К5-КЬ, К,- К2- К,,, К2- Кь- К9, К, - К 2 - К6- А"8, К, - К 2 - К7 - Кй, К2 - А'4 -К6-Ка,К2-К?>-КА- Кл, Л", - К 2 - КА - Л"6, Кх-Кг-Л", - К6, Л", - А", - Л*5 - К6, К2 - К3- К) - К6, К, -Кг -К6 -к,„

— 1С2 ' К^ — К2 — , К) — К2 — — К2 — Кц , К2 — — — К2 — , К 2 - Л", - К 4 - К 6 -К1, К1-К2-КА-К6-КЛ, К1-К2-К,-К4-К6, К, - К 2 - К, - Я", -А"6, /Г, -А-, -Л"й -Л-7 Л"2 - Л",-К4-К6-К7 -К,,

Для получения 11 квалитета точности при точности заготовки 12 квалитета получаем последовательность С1. Последовательность С1 содержит переходы К, - центрование и К2 - сверление. =(С1) = ({ к„к2 }), Аналогично рассмотрим все возможные структуры операций при заданном квалитете точности заготовки, зная требуемый квалитет точности деталей:

=(С1,С2,С5) = ({ К„К2 },{ К2,К6 },{ К„К2,К4 }) /Г,92=(С5,С6,С7,С8,С9,С10) = ({ К„К2,К4 },{К2,К<,К6 },{ К2,К„К„ },{К2,К„К6 }, },{К2,К6,К9 })

/7-182=(С9,С10,С11,С12)=({ К„К2Ж, },{К2,К6,К, 1{К„К2,К6,К& })

1Т11=(СЗ,СП,С12) = ({К1,К2,К, 1{к„к2,кб,к, },{К1,К2,К1,К8 }) /^=(СЗ,С11,С12) = ({К,,К2,*8 Над,*,,*, })

Таким образом, зная квалитет заготовки и квалитет поверхности, которую требуется получить, с помощью разработанного цветного графа можно получить возможные варианты структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

Задача выбора рациональных вариантов режущего и вспомогательного инструмента решается с применением математического аппарата динамического программирования.

На рис. 6 представлена схема выбора рациональных вариантов РИ.

На предыдущих этапах проектирования технологического процесса в системе планирования для каждой модели станка Ек генерируется множество кортежей технологических переходов Рь в каждом из которых имеется не менее одного технологического перехода. Для каждого перехо-

да генерируется несколько возможных вариантов РИ с временем обработки г,у. В качестве критерия оптимизации выбирается суммарное основное время гоЕ, которое определяется суммой основных времён каждого перехода для всех рассматриваемых операций.

Время бессменной работы каждого РИ ограничено периодом стойкости Т]. Необходимо для множества вариантов структур и множества возможных вариантов РИ сформировать комплекты РИ, чтобы суммарное время обработки г„г- было минимальным, при этом количество смен инструмента должно быть минимальным.

Решение задачи динамического программирования осуществляется численным методом путём задания граничных условий на основе информации, полученной на предыдущих этапах проектирования.

В результате процедура выбора рациональных комплектов оснастки и структур технологических операций сводится к расчёту конечного количества величин по имеющимся формулам и нахождению оптимальных параметров для заданных условий.

Этапы расчёта режимов резания, нормирования технологических операций и формирования технологической документации в настоящее время автоматизированы, поэтому в рамках подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, формируются соответствующие задания для внешних процедур.

Таким образом, в ходе исследований, проведенных во второй главе, полностью формализован процесс проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

В третьей главе приводится методика экспериментальной проверки разработанных моделей путем формирования алгоритмического и программного обеспечения подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

В результате проведенных работ разработана программа генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы при проектировании технологических операций в системе планирования многономенклатурных технологических процессов и программа генерации возможных последовательностей переходов при проектировании технологических операций для оборудования сверлильной группы в системе планирования многономенклатурных технологических процессов. На разработанные программы, а также на базу данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы получены свидетельства о государственной регистрации.

В третьей главе приведена методика заполнения базы данных по технологическим возможностям оборудования сверлильной группы (рис. 7-9).

О ' ; - К 1

<г> □ G? В % в ш

— м!« Сеер/^/ьиа* гругти ОДгмШ

■fr «034112 tfftfjM»?

Инфор!|>цна оадн^е'. - Itüi^l

2М125 Häse«»« стажа ¡2H118

noa с«-« fäiBctöf

гтмл Рзвсгосгособем s те>.»1шб >.*>мент Ь> Допоямге'спые сведена

ftoj гтобп I

2Н118

«40 2Р135Ф2 | Приять j Цтмема j

Miij Тс*в|Жа9Г£ГЛПа j

И?? "Рремрие»гэу™

Рис. 7. Добавление информации о сверлильном оборудовании

Ф "" | оен й <Р в % е с

- ^ИйявЯ&ЭЭ

Информация о приспособит«

Назе«иив»1рмслоео&>еимЯ Пем1ь»Г0СТ '2195«

— |SfjJ Смрлшьная граппа Кед приспособлена '3330052

-- 2М112 Работоспособность в текущий момент; V £cnoi»«irMt>to6 сеелення

^-Цияир.тореи j^* Бвзсвь с г*»эр»

Прктособлвш»

jj|jpP Тсчолопмгск» 2М1Ж I-"»--J

Рис. 9. Добавление информации о приспособлении 16

С помощью автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы разработаны технологические операции для выбранных деталей типа тел вращения в условиях ОАО «Саратовский агрегатный завод». В итоге сформированы комплекты технологической документации, по которым осуществлена обработка опытных образцов. Проверка качества полученных деталей позволила сделать вывод о работоспособности разработанной автоматизированной системы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы.

В четвёртой главе производится оценка экономической эффективности применения разработанной автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

Проведённые экспериментальные исследования позволили сделать вывод, что в результате применения подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, повысилось качество проектных решений за счёт повышения эффективности использования технологической оснастки и выбора рациональных структур операций, что привело к снижению себестоимости изготовления продукции.

Произведённый расчёт технико-экономических показателей внедрения автоматизированной системы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, на одном из участков механической обработки в ОАО «Саратовский агрегатный завод» показал, что годовой экономический эффект составит 53253,3 руб., время проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, сократилось на 48%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа существующих систем автоматизированного проектирования для операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, сделан вывод о том, что система планирования многономенклатурных технологических процессов, которая разрабатывается в Саратовской государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. даёт возможность работать в условиях многономенклатурных производств с высокой степенью автоматизации каждого этапа проектирования технологических операций.

2. Разработанная модель автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в рамках системы планирования технологических процессов, позволяет полностью формализовать процесс проектирования технологических операций обработки на оборудовании сверлильной группы.

3. Разработанная формализованная методика генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы с использованием теории сетей Петри, даёт возможность автоматизировать данную проектную процедуру и учесть возможные изменения производственной ситуации.

4. Полученная модель автоматизации процедуры генерации возможных вариантов структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, на основе применения теории цветных графов позволяет установить соответствие между требуемыми параметрами обработки и необходимыми последовательностями выполнения переходов.

5. Разработанная структура базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы позволяет учесть технологические взаимосвязи между элементами, участвующими в процессе проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и дает возможность генерации множества возможных вариантов технологической оснастки в автоматическом режиме.

6. Разработанная формализованная методика выбора рациональных вариантов технологической оснастки и структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, с применением аппарата динамического программирования позволяет сформировать рациональные комплекты технологической оснастки и соответствующие структуры технологических операций с учетом производственной ситуации.

7. Разработанные алгоритмы и программные процедуры позволяют полностью автоматизировать проектирование операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, что даёт возможность сокращения времени проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

8. Подтверждена работоспособность разработанной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в условиях действующего многономенклатурного производства в ОАО «Саратовский агрегатный завод». Годовой экономический эффект составляет 53253,3 руб., время проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, сокращено на 48%.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Разманова Т.И. Автоматизация проектирования структуры технологической операции для оборудования сверлильной группы / Т.И. Разманова, С.Г. Митин, П. Ю. Бочкарёв // Известия вузов. Машиностроение. 2012. № 11. С. 71 -75.

2. Разманова Т.Н. Формирование рациональных комплектов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы / Т.Н.Разманова, С.Г. Митин, П. Ю. Бочкарёв // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2012. №3(56). С. 16-19.

3. Разманова Т.Н. Разработка модели генерации вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы с применением аппарата сетей Петри / Т.И. Разманова, С.Г. Митин, П. Ю. Бочкарёв // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2012. Лг» 1(63). С. 119-124.

Публикации в других изданиях

4. Зубарь (Разманова) Т.И. Разработка информационной базы для автоматизации проектирования операционных технологий для металлообрабатывающего оборудования сверлильной группы / Т. И. Зубарь //. XV Туполевскне чтения: материалы Междунар. Молодежи. науч. конф Т.1. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2007. С. 58-62.

5. Зубарь Т.И. Формирование базы данных по технологическим возможностям оборудования сверлильной и фрезерной групп для автоматизированной системы планирования технологических процессов / С. Г. Митин, Т. И. Зубарь // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: сб. статей III Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: ПДЗ, 2007. С. 51-53.

6. Разманова Т.И. Разработка методологии автоматизированного проектирования технологических операций для оборудования сверлильной и фрезерной групп. Т. И. Разманова, С. Г. Митин // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП-2007: материалы IV Междунар. конф. Саранск: Изд-во Мордов. унта, 2007. С. 216-218.

7. Разманова Т.И. Разработка модели выбора режущего инструмента для оборудования сверлильной группы / Т.И. Разманова И Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21: сб. тр. XXI Междунар. науч. конф.: в 10 т. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. Т. 4. С. 40-43.

8. Разманова Т. И. Последовательность создания автоматизированной подсистемы проектирования операций для оборудования сверлильно-фрезерно-расточной группы. Т. И. Разманова, С. Г. Митин // Современные технологии в машиностроении : сб. ст. XV Междунар. науч.-практ. конф. Пенза, ПДЗ. 2011. С. 14-17.

9. Разманова Т.И. Генерация вариантов выполнения переходов при автоматизированном проектировании операций сверления и фрезерования / Т. И. Разманова, С. Г. Митин // Современные материалы, техника и технология: материалы Международной научно-практической конференции. Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2011. С.278-280.

10. Разманова Т. И. Разработка структуры автоматизированной системы проектирования операций для оборудования сверлильной группы / Т. И. Разманова, С. Г. Митин // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы в наноинженерии: сб. материалов Всерос. молодежной конф. Саратов: СГТУ. 2012. С. 96-98.

11. Разманова Т. И. Разработка информационного обеспечения подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы / Т. И. Разманова, С. Г. Митин // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении : сб. науч. тр. Саратов: СГТУ. 2012. С. 155-158.

12. Разманова Т.И. Применение сетей Петри при генерации вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы / С. Г. Митин, П. Ю. Бочкарёв, Т. И. Разманова // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении :сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012. С. 148-15 Г.

13. Разманова Т. И. Разработка модели автоматизированной системы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы / Т. И. Разманова,

С.Г. Митин, П. Ю. Бочкарев // Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвига-телестроении (ТМ-2012) : материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. РГАТУ им. П. А. Соловьева. Рыбинск, 2012. Ч. 2. С. 361-366.

Свидетельства о государственной регистрации базы данных и программ для ЭВМ

14. База данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы в системе планирования многономенклатурных технологических процессов механообработки / П.Ю. Бочкарев, С.Г. Митин, Л.Г. Бокова, Т.И. Разманова. Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2012621101 от 22 октября 2012 г.

15. Программа генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы при проектировании технологических операций в системе планирования многономенклатурных технологических процессов / П.Ю. Бочкарев, С.Г. Митин, Л.Г. Бокова, Т.И. Разманова. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012619560 от 22 октября 2012 г.

16. Программа генерации возможных последовательностей переходов при проектировании технологических операций для оборудования сверлильной группы в системе планирования многономенклатурных технологических процессов / П.Ю. Бочкарев, С.Г. Митин, Л.Г. Бокова, Т.И, Разманова. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012619565 от 22 октября 2012 г.

Разманова Татьяна Ивановна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАЦИЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ В МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ С УЧЁТОМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИТУАЦИИ

Автореферат

Корректор Л.А. Скворцова

Подписано в печать 15.11.12 Бум. офсет. Тираж 100 экз.

Усл. печ.л. 0,93 (1,0) Заказ 190

Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. 0,9 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sstu.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1 Исследование современной ситуации в области автоматизации технологической подготовки механообрабатывающих производственных систем.

1.1 Особенности проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

1.2 Исследование методов проектирования технологических процессов применительно к операциям, выполняемым на оборудовании сверлильной группы.

1.2.1 Актуальность и основные задачи автоматизации технологической подготовки производства.

1.2.2 Типовой принцип проектирования технологических процессов

1.2.3 Групповой принцип проектирования технологических процессов

1.2.4 Модульный принцип проектирования технологических процессов

1.2.5 Диалоговое проектирование технологических процессов.

1.2.6 Концепция гибких технологических процессов.

1.3 Исследование возможностей применения современных систем автоматизированного проектирования для автоматизации разработки технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

1.4 Разработка технологических операций в системе планирования технологических процессов.

1.5 Место подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы в системе автоматизированного планирования технологических процессов.

1.5 Выводы.

2 Разработка формализованных методик проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

2.1 Создание модели подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы в автоматизированной системе планирования технологических процессов.

2.2 Формализация этапа генерации вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы.

2.3 Разработка структуры базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы.

2.4 Формализация проектной процедуры отсева нерациональных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы.

2.5 Формализация проектной процедуры генерации возможных вариантов структур операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

2.6 Формализация процедуры отсева нерациональных структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

2.7 Формализация процедуры выбора рациональных вариантов оснастки и рациональных вариантов структур операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

2.8 Способ расчёта параметров обработки, нормирования операций и разработки управляющих программ для станков с числовым программным управлением в системе проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

2.9 Выводы.

3 Экспериментальная оценка разработанных методик проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

3.1 Методика проведения эксперимента.

3.2 Формирование базы данных по технологическим возможностям оборудования сверлильной группы.

3.3 Формирование базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы.

3.4 Разработка программно-алгоритмического обеспечения процедуры генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы.

3.5 Разработка программно-алгоритмического обеспечения процедуры формирования структур технологических операций.

3.6 Разработка программно-алгоритмического обеспечения процедуры выбора рациональных вариантов технологической оснастки и структур операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

3.7 Расчёт режимов резания, нормирование операций, разработка управляющих программ для станков с ЧПУ, формирование технологической документации.

3.8 Выводы.

4 Оценка технико-экономических показателей использования автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы.

4.1 Расчёт технико-экономических показателей.

4.2 Выводы.

На сегодняшний день в машиностроении преобладает серийное и мелкосерийное производство, это означает, что номенклатура изготавливаемых изделий широка, и при этом партии выпускаемых изделий могут быть небольшие. Современное машиностроительное производство должно обладать количественной и качественной гибкостью, что является необходимым требованием в условиях рыночной экономики. Производство должно обладать способностью быстро и в широких пределах изменять объемы и ассортимент выпускаемой продукции, реагировать на запросы рынка выпуском затребованной продукции в условиях жесткой конкуренции, поэтому сегодня нужно не только своевременно разработать конструкторскую документацию на изделие, но и оперативно разработать технологию его изготовления.

На сегодняшний день высокий уровень развития информационных технологий позволяет создавать качественно новые подходы к проектированию, направленные на разработку систем автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов (ТП), учитывающих особенности многономенклатурного производства. Основные цели создания САПР ТП заключаются в экономии труда технологов, повышении качества проектных решений и снижении себестоимости изготовления. Для достижения этих целей необходимо располагать средствами автоматизации оформления технической документации, средствами информационной поддержки проектирования и автоматизации принятия решений.

Автоматизация проектирования технологических процессов - одна из ключевых задач современной технологии машиностроения, решение которой даёт возможность значительно сократить время технологической подготовки производства (ТПП) и улучшить качество проектных решений, что в свою очередь позволит производственным системам обладать свойством гибкости в плане конструктивного и технологического разнообразия обрабатываемых деталей.

В условиях многономенклатурных производственных систем механообработки требуется создание новых методик проектирования технологических операций механической обработки, позволяющих полностью автоматизировать процесс проектирования и предусматривающих обратную связь с подсистемой реализации технологических процессов для возможности быстрой адаптации к изменяющимся условиям производства.

В настоящее время существуют системы автоматизированного проектирования технологических процессов, которые позволяют автоматизировать отдельные этапы разработки технологических процессов: формирование маршрутных ТП в диалоговом режиме на основе имеющихся в базе данных типовых вариантов, расчет режимов резания, нормирование операций, оформление технологической документации. Для обеспечения конкурентоспособности предприятий (особенно с многономенклатурным характером производства) этого оказывается недостаточно, поэтому необходимо стремиться к полной автоматизации всех проектных действий, в том числе и творческих задач по выбору технологической оснастки, формированию структур технологических операций, выбору рациональных вариантов технологических операций.

В Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. ведётся разработка системы автоматизированного планирования технологических процессов. Данная система имеет ряд преимуществ перед существующими на сегодняшний день. Основной отличительной особенностью является то, что система позволяет разрабатывать технологический процесс не для одной детали, а для группы деталей одновременно. Второй важной особенностью системы является наличие обратной связи с производством, благодаря чему возможна корректировка технологического процесса на основе складывающейся производственной ситуации.

На сегодняшний день ни одна из существующих систем не имеет подобных функций.

Целью данной диссертационной работы является повышение качества проектных решений при разработке технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и эффективности их реализации на основе гибкого реагирования на изменение производственной ситуации.

В ходе диссертационной работы решены следующие задачи:

• проведение теоретических исследования в области автоматизации проектирования в условиях многономенклатурного производства.

• исследование основных принципов проектирования и анализ возможностей существующих САПР ТП, применительно к проектированию операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы;

• разработка модели процесса проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в условиях многономенклатурного производства;

• разработка формализованных методик проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы;

• разработка информационного, алгоритмического и программного обеспечения подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в рамках системы планирования технологических процессов;

• практическая реализация результатов исследования в условиях действующего производства.

Теоретические исследования выполнены с помощью научных основ технологии машиностроения, принципов системного подхода. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием теории сетей Петри, теории множеств, теории цветных графов, теории динамического программирования. Экспериментальные исследования проводились на действующем участке с многономенклатурным характером производства. При разработке программного обеспечения были применены методы структурного проектирования программных систем и объектно-ориентированного программирования.

В первой главе приведена краткая информация, посвященная механической обработке на оборудовании сверлильной группы, обозначены основные операции, осуществляемые на оборудовании сверлильной группы, приведено основное оборудование, описание режущих инструментов (РИ); проведён анализ основных методов проектирования технологических операций, с указанием применения данных методов для проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы; проведён анализ возможностей наиболее известных САПР ТП, выявлены их достоинства и недостатки, предложены варианты устранения недостатков. На основе анализа структуры системы автоматизированного планирования технологических процессов, определено место подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, обозначена необходимость создания данной подсистемы с целью расширения возможностей системы автоматизированного планирования ТП.

Вторая глава посвящена разработке моделей и формализованных методик проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы. В ходе проделанной работы получена модель процесса проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, в которой определена последовательность проектирования, принципиально отличающаяся от моделей проектирования технологических операций для других групп оборудования. Существенное отличие заключается в совместном выполнении этапов генерации возможных вариантов технологической оснастки и генерации структур операций, а также совмещении этапов выбора рациональных вариантов оснастки и структур.

Для описания каждого блока разработанной модели используются различные математические методики. Генерация возможных вариантов средств технологического оснащения описывается с применением математического аппарата сетей Петри, отсев нерациональных вариантов - с применением теории множеств, генерация возможных вариантов структур - с применение теории цветных графов, а выбор рациональных вариантов структур технологических операций и средств технологического оснащения - с применением теории динамического программирования.

Кроме того, во второй главе на основе систематизации технологических знаний и установления связей между элементами, участвующими в процессе проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, разработана база данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы, позволяющая проводить процедуру генерации множества возможных вариантов технологической оснастки в автоматическом режиме.

В третьей главе приводится методика экспериментальной проверки разработанных моделей путем формирования алгоритмического и программного обеспечения подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы. Далее приведены результаты апробации разработанной подсистемы автоматизированного проектирования в условиях действующего производства, приведены примеры заполнения базы данных по технологическим возможностям оборудования сверлильной группы, базы данных средств технологического оснащения и рассмотрены примеры работы программы на разных этапах проектирования технологических операций в рамках автоматизированной системы планирования технологических процессов.

В четвёртой главе выполнен расчет технико-экономических показателей, и на основе расчета сделан вывод об экономической эффективности разработанной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в рамках действующего предприятия.

Научная новизна характеризуется следующими положениями:

1. Разработана и обоснована модель подсистемы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы. Предложенная модель отличается структурной последовательностью проектных процедур и возможностью учёта складывающейся производственной ситуации.

2. Разработана структура базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы, отражающая технологические взаимосвязи между элементами, участвующими в процессе проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и позволяющая генерировать множества возможных вариантов технологической оснастки в автоматическом режиме.

3. Формализованы этапы проектирования технологических операций для оборудования сверлильной группы, в том числе:

- процедура генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы с использованием теории сетей Петри;

- процедура генерации возможных вариантов структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, на основе применения теории цветных графов;

- процедура выбора рациональных вариантов технологической оснастки и структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, с применением аппарата динамического программирования.

Практическая ценность работы заключается в разработке информационного, алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы. Работа данной системы была реализована в условиях действующего многономенклатурного производства на ОАО «Саратовский агрегатный завод». С использованием данной подсистемы были спроектированы технологические процессы для деталей, изготавливаемых на данном предприятии, в автоматическом режиме. Это позволило сократить сроки технологической подготовки за счёт снижения времени разработки технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы на 48%.

Апробация результатов диссертации проводилась на 8 научно-технических конференциях: XV Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция (Казань, 2007); «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2007), «Методы и средства управления технологическими процессами» (Саранск, 2007), «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21» (Саратов, 2008), «Современные технологии в машиностроении МК-117-111» (Пенза, 2011), «Современные материалы, техника и технология» (Курск, 2011), «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск, 2012).

4.2 Выводы

Проведённые технико-экономические расчёты внедрения автоматизированной системы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в условиях ОАО «Саратовский агрегатный завод», показали, что годовой экономический эффект составил 53253,3 руб., время проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, сократилось на 48%.

Акт внедрения представлен в Приложении 5.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненных исследований можно сформулировать следующие основные выводы.

1. На основе анализа существующих систем автоматизированного проектирования для операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, сделан вывод о том, что система планирования многономенклатурных технологических процессов, которая разрабатывается в Саратовской государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. даёт возможность работать в условиях многономенклатурных производств с высокой степенью автоматизации каждого этапа проектирования технологических операций.

2. Разработанная модель автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в рамках системы планирования технологических процессов, позволяет полностью формализовать процесс проектирования технологических операций обработки на оборудовании сверлильной группы.

3. Разработанная формализованная методика генерации возможных вариантов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы с использованием теории сетей Петри, даёт возможность автоматизировать данную проектную процедуру и учесть возможные изменения производственной ситуации.

4. Полученная модель автоматизации процедуры генерации возможных вариантов структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, на основе применения теории цветных графов позволяет установить соответствие между требуемыми параметрами обработки и необходимыми последовательностями выполнения переходов.

5. Разработанная структура базы данных технологической оснастки для оборудования сверлильной группы позволяет учесть технологические взаимосвязи между элементами, участвующими в процессе проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и дает возможность генерации множества возможных вариантов технологической оснастки в автоматическом режиме.

6. Разработанная формализованная методика выбора рациональных вариантов технологической оснастки и структур технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, с применением аппарата динамического программирования позволяет сформировать рациональные комплекты технологической оснастки и соответствующие структуры технологических операций с учетом производственной ситуации.

7. Разработанные алгоритмы и программные процедуры позволяют полностью автоматизировать проектирование операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, что даёт возможность сокращения времени проектирования операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, и повышения качества проектных решений.

8. Подтверждена работоспособность разработанной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы в условиях действующего многономенклатурного производства в ОАО «Саратовский агрегатный завод». Годовой экономический эффект составляет 53253,3 руб., время проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании сверлильной группы, сокращено на 48%.

1. Аверченков В.И.Автоматизация проектирования технологических процессов:Учеб.пособие для вузов/В.И. Аверченков, Ю.М. Казаков. -Брянск:БГТУ, 2004 228 с.

2. Аверченков В.И. Основы проектирования САПР / В.И. Аверченков, И.А. Каштальян, А.П. Пархутик. М.: Высш. шк., 1993. - 288 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.

4. Базров Б.М. Модульное машиностроение машиностроение двойного назначения / Стандарты и качество. - 1996. - № 6. - С.24-25.

5. Базров Б.М. Модульная технология изготовления деталей. М.: ВНИИТЭМР.Сер. Технология металлообрабатывающего производства. Вып. 5. 1986.51 с.

6. Базров Б.М. Организация проектирования модульных технологических процессов изготовления деталей //Вестник машиностроения. 1995. -№ 5. - С.23-28.

7. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. -М.: Изд-во стандартов, 1992.-464 с.

8. Белей Т. САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ: технологию проектировать просто! / Т. Белей // САПР и графика, 2006. №3.

9. Беллман Р. Динамическое программирование- М.: Иностранная литература, 1960.-400 с.

10. Бочкарев П.Ю. Исследование свойства многовариантности технологических процессов / П.Ю. Бочкарев // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: Межвуз.нучн. сборник- Саратов: СГТУ, 1995.- С.42-47.

11. Бочкарев П.Ю. Модель формирования рациональной структуры базы данных в САПР-ТП механообработки / П.Ю. Бочкарев // Научныетруды международной конференции «Технология-96».- Новгород, 1996 -С.27-29

12. Бочкарёв П. Ю. Принципы создания системы планирования гибких технологических процессов / П.Ю. Бочкарев, A.B. Королев // Доклады Российской академии естественных наук 1999. №1- С. 172-184.

13. Бочкарёв П. Ю. Проектирование маршрутов многономенклатурных технологических процессов механообработки. Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 1996 104 с.

14. Бочкарёв П. Ю. Системное представление планирования технологических процессов механообработки / П.Ю. Бочкарев // Технология машиностроения- 2002-№1- С. 10-14.

15. Бочкарёв П. Ю. Структуризация базы данных в САПР ТП с использованием аппарата кластерного анализа / П.Ю. Бочкарев, A.B. Королев //Вестник машиностроения 1999 - №3- С.51-55.

16. Вентцель Е. С. Элементы динамического программирования.-М.: Наука, 1964.

17. ВЕРТИКАЛЬ набирает высоту // САПР и графика. 2005. №11.

18. Волков И. К. Исследование операций: Учеб. пособие для студентов вузов / Под ред. В. С. Зарубина, А. П. Крищенко М.: МГТУ, 2000.

19. Волович В. А. Нормирование расхода режущего инструмента в машиностроении: Справочник / В.А. Волович, А.Ф. Корженцев, И.Г. Филатов-Минск: Беларусь, 1989.-176 с.

20. Гжиров Р.И. Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник / Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий.- Л.: Машиностроение, 1990.-588 с

21. ГОСТ 2.106-96. Единая система конструкторской документации. Текстовые документы. Мн.: ИПК Изд-во стандартов, 1998.

22. ГОСТ 2.109-73. Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам. -М.: Изд-во стандартов, 1995.

23. ГОСТ 3.1105-84. Единая система технологической документации. Форма и правила оформления документов общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 1992.

24. ГОСТ 3.1404-86. Единая система технологической документации Формы и правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием / Комитет стандартизации и метрологии СССР. М : Изд-во стандартов. 1992

25. ГОСТ 14810-69 Калибр-пробки гладкие двусторонние со вставками диаметром свыше 3 до 50 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

26. ГОСТ 14811-69 Калибр-пробки гладкие двусторонние с неполными непроходными вставками диаметром свыше 6 до 50 мм. Конструкция и размеры. -М.: Издательство стандартов, 1985.

27. ГОСТ 14812-69 Калибр-пробки гладкие проходные со вставками диаметром свыше 50 до 75 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

28. ГОСТ 14813-69 Калибр-пробки гладкие непроходные со вставками диаметром свыше 50 до 75 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

29. ГОСТ 14815-69 Калибр-пробки гладкие проходные с насадкамидиаметром свыше 50 до 100 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

30. ГОСТ 14816-69 Калибр-пробки гладкие непроходные с насадками диаметром выше 50 до 100 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

31. ГОСТ 14822-69 Калибр-пробки гладкие проходные неполные диаметром свыше 100 до 300 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

32. ГОСТ 14823-69 Калибр-пробки гладкие непроходные неполные диаметром свыше 75 до 300 мм. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.

33. ГОСТ 17247-71 Сверла спиральные твердосплавные. Средняя серия.

34. ГОСТ 10903-77. Сверла спиральные с коническим хвостовиком.

35. ГОСТ 1040-77. Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком.

36. ГОСТ 17276-71. Сверла спиральные цельные твердосплавные с цилиндрическим хвостовиком.

37. ГОСТ 14952 -75. Сверла центровочные комбинированные.

38. ГОСТ 17275 71. Сверла спиральные цельные твердосплавные. Средняя серия

39. ГОСТ 21544-76.Зенкеры цельные твердосплавные с коническим хвостовиком для обработки деталей из нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов.

40. ГОСТ 19263-73. Развёртки машинные с коническим хвостовиком.

41. ГОСТ 1523-81. Развёртки цилиндрические

42. ГОСТ 2255 71. Зенкеры насадные со вставными ножами из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры

43. ГОСТ 26258-87. Цековки цилиндрические для обработки опорных поверхностей под крепёжные детали

44. Гильман A.M. Оптимизация режимов обработки на металлорежущих станках / A.M. Гильман, JI.A. Брахман, Д.И. Батищев.- М.: Машиностроение, 1972.-188 с.

45. Грановский Г. И. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов / Г.И. Грановский, В. Г. Грановский М.: Высш. шк., 1985.-304 с.

46. Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства М.: Мир, 1987.-528

47. Данилевский В. В. Справочник молодого машиностроителя: Справочник для молодых рабочих машиностроительных заводов и учащихся проф.-техн. училищ / В. В. Данилевский ; 3-е изд., доп. и перераб. -М.: Высш. шк., 1973. 648 е.: ил.

48. Зыков А. А. Основы теории графов.-М.: Вузовская книга, 2004-664 с.

49. Капустин H. М. Диалоговое проектирование технологических процессов / Н.М. Капустин, В.В. Павлов, JI.A. Козлов и др. М.: Машиностроение, 1983.-255 с

50. Кнут Д. Искусство программирования. В 3-х т. Т. 1. Основные алгоритмы. 3-е изд.- М.: Вильяме, 2006 - 720 с.

51. Концепция гибких технологических процессов механообработки и методы их проектирования. Учебное пособие / A.B. Королев, П.Ю. Бочка-рев. Саратов: СГТУ, 1997. - 119 с.

52. Коржев М. ВЕРТИКАЛЬ v2: снова только хорошие новости / М. Коржев // САПР и графика. 2006. №9.

53. Комиссаров В.И., Леонтьев В.Н. Точность, производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов. — М.: Машиностроение, 1985.-220 с.

54. Королев A.B. Методические основы проектирования гибких технологических процессов //Гибкие технологические процессы и системы в механосборочном производстве: Межвуз.научн. сб.- Саратов, 1989 С.28-32.

55. Королев A.B. Совершенствование методов проектирования технологических процессов в ГАП. Вып. 1 / А.В.Королев, В. В. Болкунов М.: ВНИИТЭМР, 1989. С. 54-57.

56. Котов В.Е. Сети Петри. М.: Наука, 1984. - 160 с.

57. Кузин A.B. Базы данных: Учеб. Пособие для студ высш. Уч. Заве-дений./А.В. Кузин, C.B. Левонисова. 4-е изд.,стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 320 с.

58. Куратовский Н. Теория множеств / Н. Куратовский, А. Мостов-ский.-М.: Мир, 1970.-416 с.

59. Лакирев С.Г. Обработка отверстий: Справочник. М: Машиностроение, 1984

60. Лескин A.A. Мальцев П.А., Спиридонов A.M. Сети Петри в моделировании и управлении.Л:Наука, 1989, 133 с.

61. Локтев Д.А. Металлорежущие станки инструментального производства. Изд-во «Машиностроение» 1968

62. Лоскутов В.В. Сверлильные и расточные станки. М. Машиностроение, 1981.

63. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.

64. Маталин А. А. Технология машиностроения.-Л.: Машиностроение, 1985.-496 с.

65. Митрофанов С. П. Групповая технология машиностроительного производства.—Л.: Машиностроение, 1983. Т. 1. 404 с; Т. 2. 376 с.

66. Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем / И. П. Норенков. М.: Высшая школа, 1986.-304 с.

67. Обработка металлов резанием: справочник технолога / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2004- 784 с.

68. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство. М.: Машиностроение, 1974.

69. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 1. Нормативы времени. М.: Экономика, 1990.

70. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 2. Нормативы режимов резания. М.: Экономика, 1990.

71. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: справочник в 2-х т. Т.1./ А.Д. Локтев и др..- М.: Машиностроение, 1991.-640 с.

72. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: справочник в 2-х т. Т.2. / А.Д. Локтев и др..- М.: Машиностроение, 1991.-304 с.

73. Основы технологии машиностроения/Под ред. B.C. Корсакова. — М.: Машиностроение, 1977. —416 с

74. Питерсон Дж., Теория сетей Петри и моделирование систем. Пер. с англ.-М.: Мир, 1984. 264 с

75. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, A.B. Жаринов, Н.Д. Юдина и др.; Под общ.ред. В.И. Баранникова-М.: Машиностроение, 1990.-400 с.

76. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для вузов / И.П. Филонов, Г.Я. Беляев, Л.М. Кожуро и др.; Под общ. ред. И.П. Филонова. Mil: УП «Технопринт», 2003. - 910 с

77. Разманова Т.И. Автоматизация проектирования структуры технологической операции для оборудования сверлильной группы/ Т.И. Разманова, С.Г. Митин, П. Ю. Бочкарёв/ТИзвестия вузов. Машиностроение.-2012. N11. С. 71-75

78. Родин П. Р. Металлорежущие инструменты. Харьков: Издательское объединение «Вища школа», 1974- 399 с.

79. Рыжкин А. А. Режущий инструмент: Учеб. пособие/ Рыжкин А. А., Каганов В. С., Дмитриев В. С.; ДГТУ- Электронное издание Ростов н/Д, 2000.- 1 CD-ROM.

80. Системы автоматизированного проектирования: в 9 кн. Кн. 6. Автоматизация конструкторского и технологического проектирования: Учеб.пособие / Н.М. Капустин, Г.Н. Васильев; Под ред. И.П. Норенкова.-М.: Высш. шк, 1986,- 191 с

81. Советов Б. Я., Яковлев С. А., Моделирование систем: Учеб. для вузов — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2001. — 343 с

82. Соколовский А.П. Научные основы технологии машиностроения. М: Машгиз, 1955,517 с.

83. Соломенцев Ю.М. Автоматизация проектирования и производства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1986. - 241

84. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. -496 с.

85. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

86. Суслов А. Г. Научные основы технологии машиностроения / А. Г. Суслов, A.M. Дальский. М.: Машиностроение, 2002 684 с.

87. Суслов А. Г. Технология машиностроения: учебник / А. Г. Суслов.-2-e изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2007 430 с.

88. Схиртладзе А. Г. Станочные приспоспобления: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Схиртладзе М.: Высш. шк., 2001.-110 с.

89. Схиртладзе А. Г. Технологическое оборудование машиностроительных производств: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Схиртладзе, В.Ю. Новиков; Под ред. Ю.М. Соломенцева.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. шк., 2002.-407 с.

90. Технология машиностроения: В 2 т. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, A.C. Васильев, A.M. Дальского. 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.-564 с.

91. Технология машиностроения: В 2 т. Т. 2. Производство машин: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, A.C. Васильев, О.М. Деев и др.; Подред. Г.Н. Мельникова. 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.-640 с.

92. Технология машиностроения: В 2 кн. Кн. 1. Основы технологии машиностроения: Учеб. пособ. для вузов / Э.Н. Жуков, И.И. Козарь, C.JL Мурашкин и др.; Под ред. C.JI. Мурашкина. М.: Высш. шк., 2003. - 278 с

93. Царенко М.А., Захаров О.В. Инструментальные материалы и их рациональное применение: Учеб. Пособие. Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2004.75 с

94. Чарненко Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки. М.: Машгиз, 1963. - 320 с

95. Шутко В., Куприянчик А. Комплексная система автоматизации технологической подготовки производства TECHCARD 4.1 «САПР и графика» №12 2000

96. Шутко В., Гинзбург И., Игонин И. Новые возможности TECHCARD «САПР и графика» №4 2002

97. Фаронов В. Delphi 6: учебный курс. СПб.: Питер, 2002. 512 с.

98. Techcard http://www.intermech.ru/techcard.htm

99. T-FLEX Технология http://www.tflex.ru/products/docs/page7/