автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Технологические роботы для гибки с растяжением: механика, управление, методы повышения точности и надежности формообразования деталей в многономенклатурном производстве

2 /I ФЕВ

На правах рукописи

КОЧЕТКОВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РОБОТЫ ДЛЯ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ: МЕХАНИКА, УПРАВЛЕНИЕ, МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ В МНОГОНОМЕНУАТУРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специальность: 05.02.05 - Роботы, манипуляторы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

и робототехнические системы

Саратов - 199?

Работа выполнена на кафедре "Металлорежущие станки и инструменты" Саратовского государственного технического университета. кафедре "Автоматы" Санкт-Петербургского государственного технического университета, в акционерном обществе "Саратовский авиационный завод".

Научные консультанты - доктор технических наук, о профессор Б.М.Бркозовский

доктор технических наук, профессор И.Б.Челпанов

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор А.И.Корендясев С И МАШ РАН. г. Москва) доктор технических наук, профессор Я.В.Тимофеев С СПИМ РАН, г. Санкт-Петербург доктор технических наук, с.н.с. О.С.Куклин (ГНЦ ЦНИИ технологии судостроения, г. Санкт-Петербург)

Ведущая организация - Национальный институт авиационных

технологий (г. Москва)

Защита состоится 4 марта 1 'ЗУ? г. в 15 ч, :на заседанш диссертационного совета Д 063.38.07 в Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, г. Санк-Петербург, ул. Политехническая, 29. корп 1. ауд. 439

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной

библиотеке СПбГТУ.

Автореферат разослан 4 февраля 1997 г.

Ученый совета

секретарь диссертационного , к.т.н., доцент

В.И.Лебедев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Теория манипуляционных роботов в течение последних двух десятков лет прорабатывалась преимущественно к вспомогательным операциям свободного переноса объектов из одного положения в другое по заданным траекториям. Между тем, во многих производственных системах роботы могут успешно выполнять технологические силовые операции, требующие отработки заданных программ силового взаимодействия с предметами производства.

В авиастроении к наиболее сложным относятся операции изготовления длинномерных деталей методом гибки с растяжением с опорой на пуансон тонкостенных профилей из алюминиевых и титановых сплавов по задаваемым контурам, из этих деталей собираются несущие конструкции основных частей изделий авиационной техники, отличительные особенности требований и условий для гибки таких заготовок в авиастроении характеризуются разнообразием типов и размеров, относительно малой серийностью (несколько десятков, единичное производство), довольно высокой требуемой точностью (±0,5 мм на один метр длины). Существующие до сих пор и наиболее распространенные технологии гибки ориентированы на использование специальных манипуляторов с гидравлическими приводами и ручным управлением, причем во многих случаях не удается обходиться без последующих трудоемких доводочных и подгоночных операций. Разброс значений относительно среднего может превосходить на порядок максимальные отклонения, заданные чертежом. При изготовлении мелкосерийных и единичных партий деталей для изделий авиационной техники во многих случаях отсутствуют справочные данные о параметрах процесса и их пространственно-временных изменениях, также нет практической возможности в проведении полных экспериментальных исследований, Эффективность управления Формообразованием во многом зависит от личного опыта рабочего.

Основными отличительными чертами рассматриваемых процессов Формообразования являются приложение растягивающих усилий, выводящих материал заготовки в зону пластических деформаций, и использование шаблона или пуансона, задающих требуемый контур детали. Гибка с растяжением с опорой на обтяжной пуансон позволяет значительно уменьшить пружжшие детали, возникающее вследствие неравномерности изгибных нормальных напряжений по сечениям, а также повышать точность изготовления детали в поперечном сечении за счет предотвращения потери устойчивости плоской Формы.

Ответственность подобных операций дала импульс к большой серии прикладных исследований, выполненных в различных коллективах. Эти работы основаны на более ранних теоретических исследованиях, выполненных в ШАТ, МАИ, МАТИ. Вопросы Формообразования сложно-проФильных деталей гибкой с растяжением рассматривались в работах И, И. Лысова, И. М. Закирова (Казанский технический университет) - вопросы теории и расчета процессов изготовления деталей методами гибки; С. С, Одинга, С. А. Лопасова (Воронежский технический университет) - вопросы создания САПР гибки с растяжением; А. Н. Громовой, В.К.Коробова, В.Н.Зайцева, А. А. Галла (НИАТ, г. Москва), В. И, Максименкова (НИИАСПК) - автоматизация гибки с растяжением; а также М. н. Горбунова, В. и, Ершова, А, д. Томленова, Г.А.Смирнова-Аляева, А.А.Ильюшина, И. М. Малинина, В.В.Соколовского, А. ю. Ишлинского и других. Необходимо отметить результаты научных исследований ученых ИГТУ им. Н. Э. Баумана, МГТУ "СТАНКИН", ИИАШ РАН, посвяшенных вопросам базирования и оценке отклонения контура изготовленной детали от номинальной кривой. Однако вопросы автоматического управления Формообразованием, обеспечения слабой зависимости от входных возмушаюших Факторов и параметров до сих пор были проработаны недостаточно,

Чтобы обеспечить высокое качество изготовляемых деталей и высокую надежность, гибочно-растяжные машины с ЧПУ должны иметь достаточно сложные кинематические схемы манипуляторов с оптимальными параметрами, новые системы числового программного управления с расширенными функциональными возможностями, развитое программное обеспечение, они должны быть быстро переналаживаемыми, адаптивными, приспособленными к мелкосерийному производству.

По большинству признаков такие машины относятся к специализированным технологическим роботам гибки с растяжением (ТРГР). Однако до сих пор большой накопленный опыт роботостроения применительно к выполнению технологических операций гибки с растяжением практически не использовался. С другой стороны, в робототехнике вопросы создания промышленных роботов для выполнения силовых функций и сложных технологических операций, когда необходимо воспроизводить сложные законы с одновременным контролем координат и силовых Факторов, разработаны недостаточно, и то лишь преимущественно для дистанционно управляемых манипуляторов с отражением Усилий. В связи с этим повышение точности Формообразования слож-нопрофильных деталей методами гибки с растяжением является актуальной проблемой, имеющей важное научное и практическое значение.

ЦЕЛЬ диссертации заключается в повышении точности и надежности изготовления,.на специализированных технологических роботах сложнопроФильных деталей гибкой с-растяжением за счет Формирования требуемых системных свойств этих-роботов и разработки новых способов организации и управления технологическими процессами Формообразования и контроля в условиях многономенклатурного роботизированного производства.

Для достижения указанной цели поставлены научные ЗАДАЧИ:

1. Проанализировать физические основы Формообразования тонкостенных профилей гибкой с растяжением как совмешенной операции упруго-пластического деформирования. Выявить технологические особенности процесса гибки с растяжением, определяющие Формирование и Формализацию координатной сетки, критериев и оценок параметров процесса Формообразования для специализированных технологических роботов.

2. На основе обработки данных результатов измерений при серийном производстве обосновать рекомендации по оптимизации технологических процессов гибки с растяжением.

3. Разработать единую методологическую основу математического моделирования для анализа и оптимизации схем Формообразования и законов изменения координат и сил. Построить математическую модель технологического процесса упруго-пластического деформирования при гибке с растяжением, с использованием которой определить требования к типовым технологическим процессам и к роботам.

4-, Обосновать выбор и принципы построения кинематических схем манипуляторов роботов для гибки с растяжением, провести сопоставительный анализ и определить наиболее перспективные из них.

5. Разработать методологию планирования целенаправленных действий по обеспечению требуемого высокого качества процесса Формообразования, эффективную для условий мелкосерийного производства и многообразия вариантов реализации с учетом априорной неопределенности процесса, для чего организуется целеобусловленная последовательность процедур принятия решений при Формировании управляющей программы, связанных с обучением и параметрической адаптацией параметров управляющей программы.

6. Разработать методологию процессов контроля гнутых с растяжением профилей, принципы и методологию измерений погрешностей относительно номинального контура и контроля реального контура Формообразованной детали, предназначенных для эффективного использования, для коррекции управляющих программ.

7. Разработать комплекс технических и программных средств, предназначенных для повышения качества и надежности процесса Формообразования при гибке с растяжением.

е. Выявить основные доминирующие возмущающие факторы, сформулировать ограничения на параметры режимов гибки с растяжением. Исследовать воздействие большого числа Факторов, влияющих на точность Формообразования. Осуществить многоплановые лабораторные, экспериментальные и производственные исследования процесса Формообразования сложнопроФильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением АО "Саратовский авиационный завод" для анализа реальных процессов и определения эффективности использования разработанных методов.

9. Разработать обоснованные рекомендации по совершенствованию конструкций манипуляторов технологических роботов и расширению возможностей управления процессом Формообразования, с целью расширения номенклатуры изготовляемых сложнопроФильных деталей, повышения производительности, точности и обеспечения надежности изготовления деталей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается: .

- в создании единой концепции методических, математических, алгоритмических и программно-аппаратных средств Формирования требуемых системных сеойств специализированных роботов, позволяющих повысить точность процесса гибки с растяжением в реальных условиях значительных изменений размерно-механических параметров заготовок и пуансонов;

- в предложении новых способов организации и управления технологическими процессами Формообразования и контроля для многономенклатурного роботизированного производства, позволяющей расширить использование существующих пуансонов и сократить их номенклатуру путем подбора их по геометрическим параметрам и целеобусловленно-го оперативного Формирования управляющей программы;

- в расширении предметной области робототехники, введении понятия о новом виде оборудования - технологических роботов гибки с растяжением и в распространении на эту область достижений роботостроения;

- в разработке методологии, принципов Формирования координатной сетки, структуры управления и компоновочных решений технологического робота гибки с растяжением;

- в обосновании метода повышения точности Формообразования сложнопроФильных деталей на технологических роботах гибки с растяже-

нием, реализующего Формирование целеобусловленной последовательности принятия решений но коррекции Формообразующего контура обтяжного пуансона, способов отслеживания, обучения и параметрической адаптации управляющей программы;

- в Формировании специального Формализованного описания схем и законов управления, позволяющего единообразно представлять структуру манипулятора и законы управления перемещениями его звеньев, описать законы управления Формообразованием по перемещениям, усилиям, моментам, скоростям перемещений, комбинированное и с переменной структурой, описывающего состояния согласованного взаимодействия рук робота через деформируемую заготовку при предварительном растяжении и Формообразовании;

- в предложении, описании и реализации нового вида управления гибкой с растяжением - скоростного управления Формообразованием, позволяющего сокращать время гибки с растяжением при обеспечении точности изготовления;

- в разработке методов базирования и измерений отклонения контура детали от номинальной кривой, в частности, технологически заданной естественной системы отсчета отклонений, построенной на эвольвенте к контуру номинальной кривой;

- в описании, определении основных свойств и параметров. Формализации эффекта неустойчивости.процесса Формообразования на технологических роботах, обусловленного значительным изменением опрокидывающего момента силы растяжения; в разработке рекомендаций по устранению этих эффектов.

методы и средства исследовании, Теоретические исследования выполнены ; использованием методов и положений робототехники, машиноведения, теории механизмов, технической механики, теории упругости. технологии машиностроения, обработки металлов давлением, соответствующих разделов теории управления, теории вероятности и математической статистики, с использованием методов математического моделирования на эвм. производственно-экспериментальные исследования проводились на технологических роботах и манипуляторах ПГР-б, ПГР-7, пгр-бА, БГР-бАД на Саратовском и Самарском авиационных заводах, лабораторные - на изготовленном автором макетном стенде.

реализация результатов работы.

- совершенствование технологии Формообразования сложнопрофкльных деталей на роботах гибки с растяжением АО "Саратовский авиационный завод",

- разработка и внедрение методов измерения отклонения изготовленных деталей от номинальной кривой.

- разработка и внедрение способов управления точностью Формообразования, предназначенных для использования на проФилегибочных машинах,

- проведение многоплановых производственно-экспериментальных исследований на оборудовании гибки с растяжением в заготовительно-штамповочном производстве АО "Саратовский авиационный завод".

Достоверность основных положений и выводов по работе обеспечивается широким использованием опыта производственной деятельности. сравнением с научно-технической- информацией и расчетами по близким аналогам, согласованностью с результатами лабораторных и производственно-экспериментальных исследований.

АПРОБАЦИЯ. Основные научные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на Всесоюзных семинарах по диагностике в ИМАШ АН РФ (1989-91 г. г.), Международной конференции "Когнитивные процессы-93"(г. Москва), Международной конференции "Применение робототехнических систем в экстремальных условиях" (г. Санкт-Петербург, 1995г.), Международной конференции "Экстремальная робототехника" (г. Санкт-Петербург, 1996г.), Международной научно-технической конференции "Комплексное обеспечение точности автоматизированных производств" (г. Пенза, 1995 г.), Международной научно-технической-конферендии "Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систем" (г. Пенза, 1996г.), б-й Российской -научно-технической конференции с международным участием "Оптическиег радиоволновые и тепловые методы неразрушаюшего контроля"(г. Саратов, 1995 г.), Всероссийской научно-технической конФеренции'Тагаринские чтения" ¡МГАТУ, г. Москва, 199бг,), Международной научно-технической конференции "Современные научно-технические проблемы гражданской авиации" (МГТУГА, г. Москва, 1996г.), 3-м Международном конгрессе "Конструкторско-технологическая информатика" (МГТУ" СТАНКИН", г. Москва, 1996г.), научно-технических и научно-методических конференциях Саратовского государственного технического университета, заседаниях и семинарах кафедр "Теория технологических машин" Московского государственного технического университета "СТАНКИН", "Теория изготовления летательных аппаратов" Московского государственного авиационного технологического университета, "Автоматы" Санкт-Петербургского государственного технического университета, технологии машиностроения Каунасского техно-

логического университета, заседаниях ЦОТФ Карагандинского политехнического института, теории вероятности и математической статистики Саратовского государственного университета, металлорежущих станков и инструментов саратовского государственного технического университета, научно-технических советах ГНЦ ЦНИИ технологии судостроения (г. Санкт'гпетербург) и ИНИИИА (г. Саратов), ПУБЛИКАЦИИ, По теме диссертационной работы опубликовано 55 научных работ (в том числе монография), 10 технических решений зашишены различными.видами охранных документов НИИГПЭ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕН РАБОТЫ,. Диссертадия состоит из введения, б глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 340 машинописных стр. Сведения о внедрениях приведены в приложениях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы работы, Формулируется цель исследований и основные положения, выносимые на защиту, дается краткий обзор содержания по главам, приводятся сведения о публикациях, апробации и внедрениях.

Первая глава посвяшена обсуждению на качественном уровне наиболее важных вопросов теории, Физических принципов и основ технологии процесса гибки с растяжением, Возможности аналитического исследования процесса Формообразования раскрываются при анализе наиболее близких технических задач и аналогов процесса Формообразования на технологических роботах гибки с растяжением. Свойства конструкционных материалов заготовок, в частности, изменения параметров диаграмм растяжения, вносят свои особенности в описание и построение модели процесса Формообразования, отмечается сложная природа совмещенного упруго-пластического деформирования, для которого предлагается аналитическое математическое описание в виде уравнений для основных параметров напряженно-деформированного состояния профиля, оценки остаточных деформаций после снятия внешних нагрузок, представления собственно процесса нагружения как эффекта "пластического шарнира", оценки потери устойчивости плоской Формы при Формообразовании,

Схема процесса гибки с растяжением с опорой на пуансон приведена на рис. 1., где римскими цифрами обозначены последовательные этапы приложения нагрузки: предварительное растяжение,- выводящее заготовку в область пластических деформаций, изгиб с растяжением, калибровка. На рис. 2 представлен типовой вид зависи-

мости "напряжение 6 - деформации е" для материалов заготовок из авиационных сплавов.

рис. 1 Рис. г

В качестве математического описания используется Формализованная автором модель в виде уравнения статики упруго-пластического деформирования тонкого стержня при изгибе и растяжении

где Ц - упругие перемещения по нормалям,Р - сила растяжения, М -момент внутренних сил в произвольном сечении,^ - длина2дуги, Р -распределенная (погонная) нагрузка. Вид функцииМ (Р*;^) определяется геометрией сечения и диаграммой растяжения материала заготовки, при деформировании заготовки перегибанием через пуансон задача теории упругости является смешанной: на участках контакта заготовки с пуансоном задается перемешение, при отходе от пуансона задаются силы и (или) моменты.

рассматриваются важные технологические особенности процесса гибки с растяжением профилей, связанные с ориентацией профиля "полкой внутрь" и "полкой наружу", выбора минимально допустимого радиуса кривизны, определяются взаимные перемещения, возникающие при контактировании поверхности пуансона и заготовки в зоне Формообразования. Рассматриваются основные погрешности установки пуансона на столе технологического робота, определяющие снижение точности Формообразования при гибке с растяжением по перемещениям рабочих органов. Проводится анализ влияния трения на процесс Формообразования, приводятся технологические рекомендации по изменению коэффициента трения для различных вариантов ориентации профиля.

По результатам теоретического анализа выявлены основные наблюдаемые и управляющие Факторы и параметры (изгибающий момент,

радиус кривизны контура пуансона, силы и деформации растяжения). Определены возможности их использования для эффективного управления процессом Формообразования, требования и рекомендации к технологическому процессу и•разрабатываемому оборудованию.

Проведен анализ и пути Решения научно-технической проблемы, сформулированы задачи исследований.

Вторая глава посвяшена Формированию основ проектирования технологических роботов гибки с растяжением на базе нового подхода.

К важнейшим вопросам при проектировании процесса гибки с растяжением на технологических машинах относятся анализ компоновок. выбор геометрии и кинематики манипуляторов. В робототехнике теории манипуляторов посвяшено большое количество исследований. Однако в типаж роботов машины для гибки не входили. Новым является представление таких машин, как технологических роботов, предназначенных для гибки с растяжением (ТРГР).

один из подходов к обоснованному выбору схем и компоновок манипуляторов, выполняющих требуемые технологии движения, основан на аналогии с движениями рук человека. При технической реализации указанные аналогии необходимо распространить и на системы и способы контроля и управления, они должны обладать свойствами гибкости и слабой чувствительности к различным влияющим Факторам и возмущениям, свойствами адаптивности и перепрограммируемо сти.

Методически основы решения проблемы представлены через постановку целей и задач исследований:

- представление и анализ технологического робота как единого целого, как автоматической машины определенного Функционального назначения и с определенными техническими характеристиками;

- обоснование выбора кинематических схем и компоновочных решений манипуляторов, Формирование правил модульного построения ТРГР;

- проведение анализа основных геометрических свойств опорных траекторий рабочих органов ТРГР, анализ параметров перемещений звеньев, предназначенных для измерения и для обеспечения возможности аналитического программирования системы управления робота.

Для упорядочения и систематизации сведений о существующих и проектируемых роботов, предназначенных для выполнения технологических операций гибки с растяжением, а также для возможно более полного представления широкого спектра возможностей выбора новых схемных и конструктивных решений предлагается многоаспект-

к

о

•X

си о к

с_

ш

о сд

£

I

С-ч

О с? а

к

со к

ы 35

1 <Й

©

к о о <с

Ю

Способ управления

Тип привода по кинематике

Принцип действия природа

Признаки степеней подвижности

скоростное

комбинированное

по перемещениям и (или) углам

по силам и (или) моментам

поворотный

линейный гидравлический

электоомеханический

адаптивный

Тип захватных устройств с силовым пшводом

са моу станавливающийся

жестко закрепленный

только на растяжение-сжатие

Восприятие нагрузок элементами

также на изгиб

Тип 1шарнирно-оычажный

6 механизмов |другие

Способ построения кинематических схем с замкнутыми контурами

с параллельным соединением звеньев

с последовательным соединением звеньев

|ориентирующие

|переносные

Вид степеней (установочные

подвижности активные

комбинированно

Структура исполнительных механизмов с большим числом рук

с двумя руками

с одной рукой

с подвижным пуансоном

Размерность задачи гибки двумерная

{трехмерная

Рис.3

ная классификация по большому числу независимых классификационных признаков, представленная на рис. з. На рис, 4 представлена схема одного из перспективных компоновочных решений ТРГР.

С учетом проведенного в первой главе обоснования разделения задач изгиба и растяжения при теоретическом анализе процесса Формообразования необходимо при координатном управлении переходить к такой системе координат, чтобы одна из координат характеризовала только удлинение заготовки, а другая - только изгиб. Это позволяет реализовать идеи автономизации управления, т. е. Функционального разделения каналов управления. Геометрически это связано с выбором специальных систем координат, координатная сетка Формируется следующим образом. Каждая из линий первого семейства строится, как эвольвента Формобразуюшего контура обтяжного пуансона. Кинематическая модель при этом следующая: на профиле закреплен один конец нерастяжимой нити, перемещение второго конца нити дает эвольвенту. семейство эвольвент получается, если задавать различную длину нити. Каждая из линий второго семейства линий координатной сетки представляет собой прямую (касательную к контуру пуансона) - саму натянутую нить. Семейства эвольвент и касательных координатной сетки контура жесткого пуансона представлены на рис. 5,

Формируемая координатная сетка ТРГР является параметрической по координатам угла и линейного перемещения, Ее характеристики обеспечивают возможность Формирования управляющей программы в соответствии с кинематикой движения рабочего органа ТРГР и для реализации самого управления процессом Формообразования профильной заготовки (управления напряженно-деформированным состоянием профиля в реальном времени). в работе проведен анализ сеток, построенных для различных контуров.

о

х

Рис. 4

Рис. 5

При использовании координатной сетки ТРГР имеется две основные возможности Формирования управляющей программы при координатном управлении.

1. В абсолютных значениях (У. > Ц) угла V наклона касательной к контуру пуансона и линейного параметра и (осевых перемещений зажимного патрона).

2. В прирашениях (аУ- ) указанных углового и линейного параметров перемещений, причем в общем (не всегда определенном) случае имеем (для дискретных значений текущего угла У£)

Д«р; = V. ¿Ч7 и ) = V (4) ,

<1 Ь (£) = и (£ ) оС-Ь . (£)

При комбинированном управлении основной путь - задание усилия в зависимости от угла наклона касательной к контуру Р-Р('Р). В диссертации предложен путь представления таких программ и их использования, В каждом конкретном случае вектор силы откладывается от точки касания касательной к контуру пуансона (точки схода заготовки с контура пуансона). Если рассматривать множество различных, точек касания, соответствующим различным значениям угла и строить из этих точек векторы сил постоянного модуля, то можно получить искомые сетки, являющиеся основой комбинированного способа программирования.

Предлагаемое автором решение важной народнохозяйственной проблемы основано на Формировании требуемых системных свойств роботов. К системным свойствам относятся гибкость и адаптивность (приспособляемость к новым условиям применения, например, к широкой номенклатуре заготовок и пуансонов), слабая зависимость от влияния возмушаюших Факторов и меняющихся параметров различной природы, хорошая наблюдаемость (высокая степень достоверности информации о входных, функциональных и выходных параметрах), управляемость (в т. ч. в режимах обучения, отслеживания, воспроизведения, при выборе способов управления и коррекции).

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с методологией управления процессом Формообразования на ТРГР.

По смыслу любые задачи управления Формообразованием являются задачами терминального управления, поскольку в конечном счете важно конечное состояние объекта производства. Поэтому программы изменения параметров состояния, как бы они ни были выбраны, принципиально не могут быть выбраны однозначно, при этом нужно удовлетворять большому числу ограничений, учитывать возможности реальных регуляторов и приводов исполнительных устройств, а также

возможности измерения различных параметров состояния.

При построении алгоритмов управления необходимо учитывать, что технологический процесс определяется параметрами, задаваемыми в системах координат, связанными с концевыми сечениями заготовок, а непосредственно управляемыми являются другие величины (обобщенные координаты (штоков) и (или) давления в полостях растяжных самоустанавливаюшихся гидроцилиндров!. Эти обстоятельства представляют различную сложность в зависимости' от того, осушествляется ли программирование методом обучения или аналитически. При программировании обучением программы в принципе могут быть заданы по любым параметрам, лишь бы эти программы можно было воспроизводить и это давало бы однозначность состояния в любой момент времени. Так если при обучении регистрируются последовательности значений обобщенных координат по сигналам датчиков линейных перемещений и углов поворота, то в рабочих режимах, при воспроизведении, программы естественным образом задаются по этим же обобщенным координатам, а те же датчики используются как датчики обратных связей. При аналитическом программировании необходимо преобразование координат от концов заготовки к осям элементов исполнительных механизмов. Приведены исходные соотношения.

В диссертации введено специальное Формализованное описание схем и законов управления. Многовариантность комбинированного управления Формообразованием может быть пояснена с помощью достаточно обшей формализации для двурукой схемы робота

2Х - IX - 3 - Д - 3 - IX - 2Х, (3)

где 1 и 2 обозначают номера звеньев технологического робота отсчитываемые от заготовки (детали) Д, а под X понимается управление приводом по параметрам: У - усилие, С - скорость, М - момент, П - перемещение (Пп- поступательное, П3- вращательное или поворотное). В формуле на месте штрихов может находиться символ О, обозначающий шарнир, 3 - схват робота (зажимной патрон).

Кроме этого X может представляться в виде дроби, например, П/У. Это означает, что в процессе Формообразования детали управление сначала осуществляется по перемещению, а в конце гибки -по усилию, Обозначение Д(Ф) определяет дополнительную Фиксацию детали и (или) пуансона вертикальным или осевым усилием,

Запишем возможные расширения Формализации для компоновок технологических роботов, включающих доводочное устройство прика-тки роликом и автономно управляемый пуансон

1, ? - 1х - гх

гх - IX - з - ¿(ф) - з - IX - гх

о - IX - гх ? (4)

г. р - IX - гх

гх - IX - з - ¿(Ф) - з - IX - гх гх - IX - о^ чо„ - IX - гх , <5)

где: Р - ролик доводочного устройства, о - подвижный пуансон. 0А. о„ - подвижные автономно управляемые сегменты пуансона.

Специальное Формализованное описание позволяет единообразно представлять структуру манипулятора и законы перемещения его звеньев: различные виды''силового, координатного, скоростного и мо-ментного взаимодействия звеньев многорукого технологического робота, предназначенного для силовых операций. Конкретные варианты взаимодействия подробно исследованы.

В качестве обобщенного критерия процесса Формообразования на технологическом роботе гибки с растяжением может быть использована целевая функция процесса Формообразования, имеющая вид квадратичной Формы: _ г г

^ = л, I _ + аг К + а31) ,___(6)

гдеа(,аг.а3- приоритетные коэффициенты целевой функции,Т, К, В -приведенные параметры качества, производительности, ручной доводки. Рассмотрены условия и примеры применения этого критерия.

отмечается, что основными являются два способа программирования: позиционное и силовое. Для их реализации необходимо использовать следящие приводы с соответствующими датчиками обратных связей. Однако возможны другие, более простые в реализации, но менее точные способы, к числу которых относится управление по скорости, используемое во многих манипуляторах с ручным управлением. Принцип управления по скорости предполагает задание составляющих скорости перемещения конца заготовки по осям выбранной системы координат или обобщенных скоростей (скоростей штоков гидроцилиндров). Во втором случае программы могут задаваться или независимо

или в виде функций одной скорости от другой

# -*(тт)- -1СГ -Ш-

Б работе проводится анализ управления по Фазовой скорости-^— . где £ - перемещения штоков самоустанавливаюшихся растяжных ги-дрошминдров,<Р - угол наклона касательной к контуру пуансона.

От программы по координатам дифференцированием можно перейти к программе по скоростям, наоборот, переход от программ по скоростям к программам по координатам осуществляется интегрированием, для выбора программ по скоростям используются дифференциальные уравнения эвольвенты, представленные в обшей векторной Форме. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований скоростного управления, а также рекомендации по программированию.

Анализ процесса Формообразования можно представить как сложную техническую задачу упруго-пластического деформирования при функционировании Формообразующей системы "технологический робот - профильная заготовка - обтяжной пуансон" в условиях совокупного действия различных возмушаюших (влияющих) Факторов (параметров). Определяющие процесс гибки с растяжением параметры разделяют на три группы: входные, функциональные и выходные (управляемые). В свою очередь, входные параметры подразделяются на задаваемые, стабилизируемые, параметры контроля и управления, на контролируемые и неконтролируемые возмушаюшие.

Процесс гибки с растяжением очередной партии заготовок производится в условиях полной или частичной неопределенности. Основными Факторами неопределенности являются вариации размерно-механических параметров заготовок и пуансонов, параметры настройки ТРГР.

При управлении точностью Формообразования партии деталей., используется додналадка, как пошаговое смешение уровня размерной настройки технологического оборудования после каждого или нескольких циклов обработки, осуществляемая по результатам измерения размерно-геометрических параметров изделия, изготовляемого в данном цикле. Для определения перспективных направлений исследований была разработана классификация способов подналадок.

В соответствии с определением пульсирующих подналадок. как смещений относительно одной сигнальной границы, при которой осуществляют корректирующее приращение Ап после каждого цикла со знаком, обратным знаку отклонения последней изготовленной детали, можно записать *

щп Ап = - • (9)

где измеренное отклонение контролируемого размера изготовленной с подналадкой детали.

В способах пульсирующих подналадок корректирующее прираше-ние формируется на основе анализа измеренных величин отклонений

размеров (знаков отклонений, сочетаний знаков) всех предыдущих обработанных деталей и учета введенных ранее корректирующих при-рашений , г- /'. ' * ' ' * * V

.....(10)

где Р - функциональное преобразование.

РассмотримД^эдпЭС- индикатор (состояние отклонения) выходного параметра от заданного (номинального) состояния. „ Г 1, если состояние отклонения "больше" (перегиб), Ха= | о, если нормальное Функционирование объекта (в допуске), [-1, если состояние отклонения "меньше" (недогиб). При этих условиях переменное корректирующее приращение Ц- У-пуправляющего параметра И^должно выбираться соответствующим самому себе в предыдущем Факте контроля или коррекции (со своим или обратным знаком),

Б общем случае А ^ может иметь вид:

где Ф - функциональное адаптивное преобразование получаемой информации.

Формализуем новый способ дуального управления, в котором величина корректирующего переменного/] (¿) прирашения управляющего параметра И (I ) Формируется по Формуле

А Ш = а-| А (1 -А1)\--л1)) , (12)

где а- -д£),ос(Ч - - коэффициент знако-

вого прирашения, £ (-к-¿I)) - знаковая Функция состояния отклонения.

Коэффициент знакового прирашения Формируется 'в виде степенной Функции, причем показатель степени выбирается в виде оценки нормированного коэффициента корреляции соседних состояний отклонения выходного параметра, а основание степени - соответствующим скорости изменения дрейфа выходного параметра

а - г , п3)

где 1 сто,, а знаковая Функция Формируется по Формуле

£ (¿(^ -¿О) = -сс(£-д£) (14)

При этом управление должно происходить в два этапа: "обучение" и автоматического слежения. Первый этап характеризуется пробными приращениями управляющего параметра с заданной величиной, На втором этапе происходит отслеживание изменения выхода объекта управления в реальном времени,

В качестве примера приводится разработанный при участии

автора способ автоматизированного контроля и управления точность» на технологическом роботе гибки с растяжением, согласно которому. дорабатывают Формообразующий контур пуансона с отрицательным допуском на радиус кривизны, затем, до растяжения детали устанавливают измерительное устройство в нулевую точку машины, Формообразование детали в каждом цикле совершают с учетом упругой деформации обтяжного пуансона, с помощью измерительного устройства контролируют остаточные деформации детали и вводят коррекцию параметров управляющей программы.

С целью обеспечить требуемую точность изготовления деталей гибкой с растяжением в разработанном автором способе коррекции параболических Формообразующих контуров обтяжных пуансонов изменяют геометрию контура пуансона, заданного с помошью носителя информации участка параболической Функции, в сторону минусового допуска на радиус кривизны, путем смешения обоих концов участка гибки по линии параболы в сторону уменьшения радиуса кривизны.

Одной из важных задач в технологии гибки с растяжением является обеспечение требуемого уровня технологической надежности. автором проводится анализ различных видов отказов и аварийных ситуаций, приводящих к браку изготовляемых деталей, предлагаются меры по повышению надежности процесса гибки.

В четвертой главе рассматривается методология контроля сложнопроФильных деталей, изготовленных на ТРГР.

Определены требования к точности измерения и дискретности линейных и угловых перемещений, обусловленные погрешностями размеров контура профильной детали, Показано, что дискретности линейных и угловых перемещений (0.01 мм и 0,01°) соответствуют требуемой точности измерения и погрешности Формообразования Ю, 5 мм на один метр длины контура детали.

К важнейшим вопросам в технологии изготовления сложнопроФильных деталей методами гибки относится измерение параметров положения и Формы сложных (в том числе пространственных) поверхностей изготовленных деталей, Определение отклонений точек реального контура детали проводится либо относительно номинальной кривой, представленной в виде математической модели, либо в виде материальных образцов, например, контурных шаблонов, широко применяемых в авиастроении,

Специфика реализации принципов взаимозаменяемости в авиастроении проявляется в том, что процесс измерения сушественно затруднен многовариантностью выбора способов и схем оценки отклоне-

ния реального контура детали от номинальной кривой. До сих пор недостаточно исследованы вопросы базирования детали относительно номинальной кривой, выбора схем установки средств измерений.

При участии автора разработан ряд методов технологического межоперационного контроля, внедренных в технологический процесс изготовления сложнопрофильных деталей АО "Саратовский авиационный завод", предназначенных для обоснованного принятия решений о коррекции параметров управляющей программы и контура пуансона, о годности детали,. выбора средств и методов доводки контура детали, Формообразованной на ТРГР.- Приводятся и систематизируются сведения о порядке, обших требованиях, трудоемкости и других параметрах контроля, а также данные об используемых средствах измерения в авиационной промышленности.

Анализ классов точности и допустимых погрешностей применяемых средств измерения и контроля в сравнении с нормируемыми погрешностями формообразования показал, что предельные погрешности на производстве средств измерения и контроля на один-два порядка меньше, чем допускаемые погрешности Формообразования.

Проводится подробный анализ существующего технологического до- и послеоперационного контроля особоответственной детали "Обод нижний" для самолета Як-42 42М04-70-04. Также обсуждаются вопросы контроля гнутых профилей на координатно-измерительных машинах. При проектировании Формообразующего контура обтяжного пуансона и при проведении его коррекции по результатам изготовления первых гнутых профилей существует необходимость в оценке таких выходных параметров, как радиус кривизны самой детали или ее локального участка, а также определение оценки ее отклонения от номинальной Формы. Приводится пример эффективного использования координатно-измерительной машины при контроле профильных деталей и для определения параметров коррекции контура пуансона.

Основными признаками нарушения качества Формообразования являются отклонения Формы, геометрических размеров, дефекты поверхностей, недопустимое изменение механических свойств материала профиля, основные объекты исследований: геометрические параметры - отклонения реального контура Формообразованного профиля от номинальной кривой, реализованной в виде контурного шаблона или другого носителя информации.

Рассматриваются возможные варианты задания систем отсчета отклонений реального контура профиля от номинальной кривой (эталонного контура), которые могут быть выбраны для осуществления

способов и средств контроля формообразованных деталей, многообразие вариантов систем, в частности, характер и параметры процесса измерения, могут быть проанализированы с помощью разработанной автором Фасетной классификации (рис. б). Приводится пример Формализованного описания способов контроля. Проводится подробный анализ систем отсчета отклонений контура профиля от номинальной кривой, основанных на использовании различных способов задания номинальных кривых, в частности, для синхронного и асинхронного варьирования, в соответствии с этим различным образом осуществляется нормирование погрешностей Формообразования.

В процессе изучения возможностей формирования систем отсчета отклонений автором была предложена технологически заданная естественная система отсчета погрешностей Формообразования гибкой с растяжением профилей с переменным радиусом кривизны. Каждой точке Мр реального контура ставится в соответствие точка номинального контура (КШ). образованная пересечением номинального контура с эвольвентой, проходящей через точку М . Длина дуги, образованной участком эвольвенты, между точкамиЦ,и Миом определяет отклонение Формообразованного профиля от номинального контура. Другим параметром для предлагаемой системы отсчета отклонений может является угол V между касательными к реальному и номинальному контурам, проходящими в точках пересечения с ними соответствующей эвольвенты, В качестве расчетного примера приводится использование естественной координатной сетки ТРГР для контроля конкретной детали.

Также Формируются способы построения ряда других оценок отклонений реального контура от контурного шаблона, например, среднего суммарного отклонения концов гнутого с растяжением проФи ■ ля от концов шаблона и другие. Разрабатываются схемы измерения и контроля Формы и положения поверхности гнутого профиля, предназначенные для реализации в производственных условиях предприятия. Представлены схемы расположения средств измерений при реализации ряда разработанных при участии автора систем отсчета отклонений Формообразованного контура от номинальной кривой.

Проводится подробный анализ технологических и метрологических возможностей использования ТРГР в качестве координатно-из-мерительной машины. В этом случае в схватах устанавливаются датчики касания, отсчет производится с помощью датчиков линейных и угловых перемещений, которыми оснашен ПГР-бАД с УЧПУ 2Р32М. Управляемыми измерительными перемещениями являются повороты кры-

м ю

способы опрдошй и измерения отклонений реального контура

ООРШОБРЛЗОВАШОГО прокуй от номи!1щтАшт1

БАЗИРОВАНИЕ

4 по точкам

по точке и 2 касательной

3 по МНК

относительным перемещением к контуров

по равенству ¿"площадей

6

НАПРАВЛЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

параллельно оси (синхрон-1 ный . способ)

по нормали (асинхронный .2 способ)

контактный

2.

I

ьлзоьые точки

нулевая (срединная) \ точка

энец

технологическая ,3 разметка

л1еюд коор-дша'хных

пиыадьш

нулевой

дифферен-2циальный

противопоставления

а.

способ ИЗМЕРЕНИЯ

I

11дра?л5гры отклонений

линоиныи 1в т.ч. радиус 4 кривизны;

2 длина дуги ,3 угловой

4 по площади

5 бинарный

размерность

плоская .4 задача

пространственная .2. задача

• 2 бесконтактный

42.

Е

ч. системы координат

контурного шаблона

.г формосОразую щего контура обтяжного пуансона

.3 декартова

полярная

.6 специальные

£

критерии нормирования!

1максимальное отклонение_'

среднейвад-ратическое 2 отклонение

энакочерецова-.Зние отклонений

РЕЖИМ

слежения

•У0.

непрерывный

2 дискретный

дополнительные параметры

средняя Удлина волны

опорная .2 кривая

место, измерения

технологический ообот - 4

измерительная .¿установка (ким)

ла и осевые перемещения зажимных патронов. Рассматривается способ идентификации формообразующего контура пуансона при Формообразовании первой детали партии, заключающийся в контроле угловых положений гибочного крыла и растяжного цилиндра:'""- """

для контроля срывов и проскальзываний, возникающих при Формообразовании на ТРГР, и предотвращения их неблагоприятных последствий, предлагаются методы и средства контроля взаимных перемещений контактирующих слоев профиля и пуансона.

В пятой главе на примере заготовительно-штамповочного производства АО "Саратовский авиационный завод" рассмотрены особенности применения на производстве различного оборудования, комплектования приспособлениями, проводится анализ номенклатуры деталей и пуансонов.

Особенности летательных аппаратов определяют конструкционные и обусловленные ими взаимнопротизоречивые требования к материалам. для существующей в заготозительно-штамповочном производстве номенклатуры гнутых профилей исследовано распределение основных параметров: по длине, радиусу кривизны, плошади поперечного сечения, усилию растяжения.

описываются результаты анализа номенклатуры обтяжных пуансонов, выполняющих роль неподвижного элемента, создающего распределенную нагрузку, изменяющуюся по величине и по направлению, в зависимости от времени и последовательности реализации изгиба и растяжения профиля. Пуансон не является абсолютно жестким телом, испытывает различные, часто значительные по величине, деформации, что не позволяет непосредственно использовать программы для УЧПУ, подготовленные с помошыо САПР гибки с растяжением.

Проводится систематизация возмущающих Факторов и параметров различной природы и их проявлений, имеющих значительное влияние на точность и надежность процесса Формообразования. Для уменьшения их влияния разработаны способы комбинированного и позиционного управления процессом Формообразования,

Как одно из преимуществ использования ТРГР, в частности,це-леобусловленной последовательности принятия решений по коррекции контура пуансона, обучения и адаптации параметров управляющей программы, а также Формообразования по перемещению, обосновывается возможность расширения диапазона припусков на операцию предварительного фрезерования на 150-300 х.

Описывается не зарегистрированный ранее эффект возникновения неустойчивости процесса силового формообразования длинномер-

ных заготовок при больших усилиях растяжения, заключающийся в резком увеличении скорости поворота крыла и отходе борта профиля от контура пуансона, обусловленный значительным изменением момента сопротивления, заготовки под влиянием опрокидывающего момента силы растяжения, использование координатного и комбинированного управления процессом Формообразования позволило предотвратить возникновение эффекта неустойчивости и его проявлений.

Автором предложены и реализованы на практике новые способы организации и управления технологическими процессами Формообразования и контроля. К ним относятся цикловое управление для режима "изгиб заготовки на малый угол и последующее растяжение", позволившее минимизировать погрешности формообразования для части номенклатуры профилей, задача разгибания с растяжением ранее согнутых профилей с помощью подбираемых контуров пуансонов, обратная задача гибки с растяжением по контурам имеющихся пуансонов с меньшим радиусом, заключающаяся в достижении максимальных остаточных деформаций при обеспечении устойчивости плоской Формы.

Реализация результатов исследований связана с внедрением технологических процессов изготовления партии деталей для самолета як-42 и ряда других изделий в ттампо-заготовительном производстве АО "Саратовский авиационный'завод". •

В шестой главе приведены результаты производственно-экспериментальных исследований процесса формообразования гибкой с растяжением в условиях АО "Саратовский авиационный завод".

Проведен анализ влияния размерно-механических параметров на точность и надежность формообразования, в частности,анализ влияния изменения жесткости обтяжных пуансонов. В процессе Формообразования обтягиваемый профилем пуансон деформируется, причем, если в сечениях, близких к нулевой линии и между осями колонок пуансон испытывает в основном деформации сжатия (в зависимости от схемы крепления), то в сечениях, близких к краям, пуансон имеет существенные деформации изгиба. В соответствии с этим происходит деформация не только контура пуансона в плоскости гибки, но и касательных и эвольвент сетки координат, наиболее значительные в районе конечных углов гибки. Указанное изменение сетки координат определяет отличие углов гибки, определенных с помощью САПР гибки с растяжением и полученных экспериментальным путем и в производственных условиях при изготовлении конкретной детали. Этот Факт можно использовать для уменьшения эффекта пружинения после гибки. При этом появляется возможность повышения точности

Формообразования (помимо коррекции Формообразующего контура) за счет уменьшения жесткости пуансона. Для приведенного примера уменьшение погрешностей Формообразования на концах детали достигало 20-40 х. исследовались остаточные деформации Формы профиля при скоростном Формообразовании. Экспериментально определен диапазон допустимых изменений Фазовой скорости . для которого

Я т

обеспечивается задаваемая точность.

При анализе Формообразования профильных заготовок с различными значениями плошадей поперечного сечения на образцах партии и с переменностью сечения по длине заготовок было определено доминирующее влияние указанного возмушаюшего Фактора на остаточные деформации при управлении Формообразованием по силам. Предложен способ повышения точности Формообразования при управлении по возмущениям - измеряемым размерам поперечного сечения профильной заготовки. При исследовании параметров движения определялись особенности Формирования прирашений перемещений штоков са-моустанавливашихся растяжных гидроцилиндров в режиме "Обучение".

Проведен анализ влияния ошибки позиционирования зажимного патрона на точность и- надежность процесса Формообразования. Сформулированы рекомендации по выбору параметров предварительного позиционирования. Проведены значительные по объему исследования влияния первоначальной погрешности контура пуансона в продольном сечении различных составляющих погрешности установки обтяжного пуансона на столе машины. Получено, что указанные возмущения могут оказывать различное, в том числе и доминирующее влияние на выходные параметры детали после гибки с растяжением.

Для длинномерных легкодеформируемых заготовок оказался важным учет вылета и вертикального положения зажимных патронов при начальном позиционировании и при Формообразовании.

Для профилегибочных машин, имеющих компоновку с возможностью регулирования расстояния между осями качания крыльев, были экспериментально определены оптимальные по точности Формообразования соответствия с геометрическими параметрами пуансона.

При Формообразовании партий сложнопроФильных деталей для самолета йк-42 в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства АО "САЗ" исследовались износ Формообразующего контура обтяжного пуансона, влияние коэффициента трения с учетом различных последовательностях приложения нагрузок и ориентации профиля.

Исследовалось положительное влияние применения нагрева заготовки на точность Формообразования. Выбраны методы и средства

стабилизации температурного поля заготовки в условиях сильного влияния нестационарных параметров электродинамики и тепломассообмена, Также оценено влияние изменения температуры рабочей жидкости й температурного поля машины на точность и надежность процесса Формообразования.

В приложениях приводятся данные о технологическом роботе ПГР-6АД с УЧПУ 2Р32Н. на котором автор работал и на протяжении длительного времени осуществлял изготовление сложнопрофильных деталей для самолета ЯК-42, а также для других изделий авиационной техники, судостроения, средств связи, народного потребления. Приводятся параметры и характеризуются возможности использования доводочного устройства, применяемого для раскатки роликом внешнего слоя профиля. Приведены основные схемы проводимых поверочных испытаний технологического робота гибки с растяжением.

"С учетом проведенных теоретического анализа процесса Формообразования, анализа известных компоновочных решений, лабораторных и производственно-экспериментальных исследований автором предложено использовать следующие принципы отбора компоновочных решений манипуляторов ТРГР: уравновешенности (симметричности кинематической схемы и конструкции); разделения между механизмами манипулятора Функций изгиба и растяжения; многофункциональности; слабой зависимости схемы и компоновки манипулятора по отношению к задаваемым диапазонам изменения размерно-механических параметров заготовки и пуансона; автономности, независимости контуров управления рук робота; близости к кинематической линейности схем по входным и выходным параметрам.

Использование этих принципов позволило выделить наиболее перспективные варианты компоновочных решений ТРГР.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Обшим итогом работы является разработка принципов и конкретных путей повышения точности и надежности изготовления сложнопроФильных деталей из авиационных сплавов на технологических роботах гибки с растяжением, которые позволили объединить и обобщить все задачи теоретического анализа, экспериментального исследования, результаты практической реализации и опыт эксплуатации.

Основные полученные результата легли в основу используемой в заготовительно-штамповочном производстве АО "Саратовский авиационный завод" технологии гибки с растяжением профильных загото-

вок широкой номенклатуры, разработки и внедрения комплекса технических и программных средств, разделов учебно-методических курсов и пособий по технологии и робототехнике.

Конкретные выводы формулируются следующим образом.

1. При анализе результатов лабораторных и полнопрофильных производственно-экспериментальных исследований, проведенных на Саратовском и Самарском авиационных заводах, выявлено влияние большого количества возмушаюших Факторов и меняющихся параметров различной природы ка точность и надежность процесса гибки с растяжением сложнопроФильных деталей из авиационных сплавов, что определило многоасяектность и комплексность исследований.

2. На основе единой методологии математического моделирования процесса Формообразования предложена блочно-модульная структура математического описания, позволившего выявить основные задаваемые, наблюдаемые и управляемые Факторы процесса: радиус кривизны контура пуансона, изгибающий момент, сила растяжения, перемещения, деформации профиля и др.

3. Новизна использования единого методологического подхода к рассмотрению гибочной машины как автоматически управляемого многофункционального перепрограммируемого манипулятора, снабженного аппаратными и программными средствами адаптации, позволяющими учесть изменение заданной технологической обстановки и внешних Факторов, и способного перенастраиваться без замены технологического оборудования, позволила:

- провести сопоставительный анализ возможных компоновочных решений манипуляторов роботов и определить наиболее перспективные из них;

- расширить предметную область робототехники, ввести понятие о технологическом роботе гибки с растяжением и определить специфику роботов этого класса;

- придать оборудованию, предназначенному для гибки с растяжением, новые функциональные возможности, обеспечить требуемые системные свойства: гибкость и адаптивность, хорошую наблюдаемость и управляемость, слабую зависимость от влияния размерно-механических Факторов и параметров в условиях реального производства;

- разработать новые способы организации и управления технологическими процессами Формообразования и контроля для многономенклатурного роботизированного производства.

4. Предложенная классификация технологических роботов гибки с растяжением и теоретический анализ процессов Формообразования

позволили определить структуру программирования, показатели качества Функционирования, критерии и параметры, от которых зависят основные эксплуатационные характеристики технологического процесса и робота.

5. Создана единая концепция методических, математических, алгоритмических и программно-аппаратных средств Формирования требуемых системных свойств технологических роботов, позволяющих повысить точность процесса гибки с растяжением в реальных условиях изменений в широких пределах размерно-механических параметров заготовок и пуансонов, возможность реализации требуемых системных свойств является обязательной при выборе компоновочных решений манипуляторов гибочных роботов при их проектировании.

6. Принципиально новое решение научно-технической проблемы в концепции оперативного Формирования управляющей программы достигается за счет осуществления целеобусловленной последовательности процедур принятия решений по коррекции контура пуансона и параметров управляющей программы, применения способов активного контроля, обучения и адаптации. Реализация концепции обеспечивает:

- оперативное определение требуемых параметров управляющей программы;

- повышение производительности Формообразования при использовании скоростного управления;

- обеспечение надежности процесса гибки, исключение недопустимых отклонений процесса от нормального режима;

- снижение требований точности к предварительному фрезерованию.

7. Разработанная методология контроля сложнопрофильных деталей, изготовляемых гибкой с растяжением на ТРГР, основана на правильном выборе способов базирования и определения отклонений контура детали от номинальной кривой, позволяет значительно повысить эффективность управления. Построена технологически заданная естественная система отсчета отклонений изготовленной детали от номинальной кривой.

6. Проведенный технологический анализ функционирования роботов гибки с растяжением, в частности, ПГР-бАД с УЧПУ 2Р32М, на предприятиях авиационной промышленности позволил разработать новые способы организации и управления технологическими процессами формообразования и контроля сложнопрофильных деталей из авиационных сплавов, эффективные в реальных условиях изменения в широких пределах размерно-механических параметров заготовок и пуансонов для многономенклатурного роботизированного производства.

9. Сформулированы и обоснованы условия обеспечения эффективного применения ТРГР в условиях существенной априорной неопределенности процесса Формообразования для единичного и мелкосерийного заготовительно-штамповочного производства. Высокая эффективность управления достигается за счет использования разработанного комплекса программных и технических средств, позволяющего:

- осуществить очувствление робота, обеспечить для него требуемые системные свойства;

- вывести человека из основного контура управления (обучения), оставить ему функции принятия обобщающих решений;

- значительно повысить точность, производительность и надежность гибки с растяжением.

10. В процессе полнопрофильных производственно-экспериментальных исследований выявлен и описан не зарегистрированный ранее эффект возникновения неустойчивости процесса силового Формообразования длинномерных заготовок при больших усилиях растяжения, заключающийся в резком увеличении скорости поворота крыла и отходе борта профиля от контура пуансона, обусловленный значительным изменением опрокидывающего момента силы растяжения. Даны рекомендации для уменьшения или устранения этого эффекта.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях (из общего количества 55 печатных работ): 1 . Кочетков А. В., Бржозовский Б. К., Челпанов И. Б. Формообразование сложнопроФильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением,- Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т., 1996.-192 с.

2. Кочетков а. в., Прозоров г. С, Способ контроля на автоматизированном проФилегибочном станке// исследования станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей// Межвуз. науч. сб. Саратов: Изд. Сарат, гос. техн. ун-та,1994. - С. 81-86.

3. Бржозовский Б.Н., Кочетков А, В,. Ермолаева В,В. Способ дуального управления априорно неопределенными процессами// Исследования станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей. Нежвуз. науч. сб. Саратов: Изд. Сарат. гос. техн. ун-та, 1994. - С. 86-90.

Способы подналадки уровня размерной настройки априорно неопределенных объектов/ А. В. Кочетков, Ж. Н. Кадыров, В. В. Ермолаева и др. // Технология авиационного приборо- и агрегатостроения. Науч. -произв. сб. Саратов: нити, N 1-2, 1994. - С. 26-33. 5. Кочетков А. в., Зайцев В. м. опыт разработки и эксплуатации проФилегибочного станка ПГР-бАД с УЧПУ 3P32H// Технология авиа-

циокного приборо- и агрегатостроения. Науч. -произв. сб. Саратов: НИТИ, N 1-2, 1994. - С. 6-9.

6. Формализация алгоритмов управления точностью автоматизированного профилегибочного станка/ А. В. Кочетков. И.Б. Челпанов. В.Н. Зайцев и др. // Технология авиационного приборо- и агрегатостроения. Науч.-произв. сб. Саратов, N 1-2, 1994,- С. 11-14.

7. Кочетков А. В., Зайцев В. М.. Челпанов И, Б. Автоматизированный проФилегибочный станок ПГР-6АД с УЧПУ 2Р32М// Вестник машиностроения, - Н 12.- 1995. - С. 41-42. .

8. Кочетков А. В. Идентификация геометрии инструмента при Формообразовании сложнопрофильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением// Прогрессивные направления развития технолога! машиностроения. Межвуз. науч. сб. Саратов. 1995. - с. 142-144.

9. Кочетков А. В., Бржозовский Б. М,, Челпанов И. Б. Исследование влияния износа Формообразующего контура обтяжного пуансона на пружинение деталей// Изв. вузов. Авиационная техника.- N 4,-1995. - С, 42-46,

10. Заявка на товарный знак. "ТРГР (Технологический робот гибки с растяжением"/а, в. Кочетков, Б. н. Бржозовский, И, Б. Челпанов. НИИ ГПЭ. N 96700702/50. Дата приоритета 24.01,96.

11. Кочетков А. В., Бржозовский Б. И., Ермолаева В. В. Встроенное средство контроля напряженно-деформированного состояния узлов производственной машины// Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов. Межвуз. научн. сб. Саратов: Изд. Сарат. гос. техн. ун. , 1995. - С. 64-66.

12. Кочетков А. В. Результаты поверочных испытаний автоматизированного профилегибочного оборудования// Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов. Межвуз. научн. сб. Саратов; Сарат. гос. техн, ун. , 1995. - с. 99-102.

13. Кочетков А. В,, Бржозовский Б, И., Челпанов И. Б. Знаковое адаптивное регулирование средств контроля и технологических процессов// Изв. вузов. Машиностроение.- н ю-iE.- 1995. - с, 117-120.

14. Кочетков A.B., Прозоров Г.С. Показатели качества и оптимизации процесса формообразования на технологическом роботе гибки с растяжением//"22 гагаринские чтения": Тез. докл. Всероссийской молод. науч, конФ., апрель 1996, МГАТУ. - м.. 1996. ч. 2. - с. по-ш.

15. Кочетков A.B., Ермолаева В. В. Управление точностью Формообразования партии деталей на технологическом роботе гибки с растяжением// "22 Гагаринские чтения": Тез. докл. Всероссийской молод, науч, конФ., апрель 1996, МГАТУ. - М., 1996, ч. 2, - С, 113-114.

16. Кочетков А. В., Бржозовский Б. И.. Челпанов И. Б. Технологические особенности Формообразования сложнопроФильных деталей на роботах гибки с растяжением// СТИН. - 1996.-к-'4. - С, £5-27.

17. Кочетков A.B. Использование обратной задачи контроля гибки с растяжением тонкостенных профилей при изготовлении и ремонте изделий AT и маломерных судов// Современные научно-технические проблемы гражданской авиации. Иежд. науч. -техн. конф. Тез. докл. - М., 1996, - С.- 17.

18. Изготовление единичных партий сложнопроФильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением / А. В. Кочет в. Б. Н. Бржозовский. В. В. Ермолаева. И. В. Челпанов// современные научно-технические проблемы гражданской авиации. Иежд. науч. -техн. конФ, Тез, докл. - М., 1996. - С. 16.

19. Бржозовский Б. и.. Кочетков А, В.. Челпанов И. Б. Информационные технологии проектирования компоновочных решений, систем контроля и управления точностью Формообразования сложнопроФильных деталей для технологических роботов гибки с растяжением / Конструк-торско-технологическая информатика - КТИ-96. 3-й межд. конгресс. Труды конгресса. - И., 1996. - С. 37-38. "

20. Кочетков A.B. Комбинированное управление Формообразованием сложнопроФильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением// Наука. Инновационные производства, Менеджмент.-1996. -N 1-2. - С. 36-37.

21. Кочетков А. В,, Ермолаева В. В. Челпанов И. Б. Задачи диагностики состояния процесса Формообразования на оборудовании гибки с растяжением// Наука. Инновационные производства. Менеджмент. -1996. - N 1-2. - С. 123-125.

22. Кочетков А. В.. Бржозовский Б, М., Челпанов И. Б. Формирование компоновочных схем и алгоритмов управления для технологических роботов гибки с растяжением// СТИН. - 1996,- Н 6. - С. 9-12.

23. Условия представления профилегибочных машин как технологических роботов гибки с растяжением/ А. В, Кочетков, В, Н. Зайцев, Б. Н. Бржозовский, И. Н. Челпанов//Авиационная промышленность. -1996.-Н 1-2. - С. 42-45.

24. Бржозовский Б. И,, Кочетков А. В., Челпанов И, Б. Способы определения и измерения отклонений сложнопроФильных деталей, Формообразованиях на технологических роботах гибки с растяжением // Комплексное обеспечение точности автоматизированных производств: Межд. науч. техн. конф. - Пенза, ПГТУ. 1995. - С. 169-171.

25. Кочетков А. В,, Бржозовский Б. и., Челпанов И. Б. Автоматизация

коррекции, формообразующего контура пуансонов для технологических роботов гибки с растяжением// СТйН. - 1996.- N 8. - С. 9-11.

26. Кочетков А. В. > Ермолаева В.Б. Исследование точности и надежности закрепления заготовок на технологических роботах гибки с растяжением// Исследование станков и инструментов для обработки сложных .и точных поверхностей. Иежв. науч. сб. Саратов. 1996.,-

79-84. ,

27. Определение напряжений и остаточных деформаций при гибке с растяжением / И,Б. Челпанов. А.В.Кочетков. Г.С.Прозоров, С, в. Га-лаев// Исследование станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей. Межв. науч. сб. Саратов. 1996. гС, 112-118,

28. Кочетков А, В., Бржозовский Б. И., Челпанов И. Б. Знаковые адаптивные подналадки априорно неопределенных технологических процессов// СТШ.- 1996.- Н 11,- С, 5-10.

29. Кочетков А. В. выбор параметров измерения и контроля, координатной сетки и структуры комбинированного программирования для технологических роботов гибки с растяжением// Автоматизация и современные технологии. - 1997. - S 1. - С, 15-18.

30. Кочетков A.B. Управление точностью Формообразования сложно-проФильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением// СТИН. - 1997. - Н 1. - С. 8-10.

КОЧЕТКОВ Андрей викторович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РОБОТЫ ДЛЯ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕ»: МЕХАНИКА, УПРАВЛЕНИЕ, МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ В МНОГОНОКЕНКЛАТУРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Автореферат

Ответственный за выпуск д. т.н. В.В.Мартынов корректор /I. А. сквориова

Лицензия ЛР № 020271 от 15.11.96

Подписано в печать 2.01. 97 Формат 60x84 1/16

Бум. оберт. Усл. - печл. 1,86 (2,0) Уч. —изд.л. 1,9

Тираж {00 экз. Заказ 9 Бесплатно

,. Саратовский государственный технический университет 410054 г.Саратов, ул. Политехническая, 77 Ротапринт СГТУ, 410054 г.Саратов, ул. Политехническая, 77