Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Одной из важнейших задач технологической подготовки современного производства является сокращение сроков и повышение качества проектирования режущих инструментов. Создание и совершенствование систем автоматизированного проектирования режущих инструментов (САПР РИ) в значительной степени служит решению этой задачи. При этом максимальный эффект достигается за счет автоматизации проектирования сложнорежущих инструментов.
К настоящему времени накоплен значительный опыт автоматизации
решения ряда проектных задач. Этим вопросам посвящены работы
С.И.Лашнева, Д.К.Маргулиса, Б.А.Перепелицы, В.Д-Цветкова,
Б.И.Синицына, М.И.Юликова, И.А.Басса, В.И.Винокуровой и др. Наиболее трудоемким этапом проектирования инструмента является определение профиля его режущей части, которая образована различными видами поверхностей (эвольвентными, винтовыми, циклоидальными и др.). До настоящего времени при описании профилей и поверхностей, формирующих инструменты и детали, используются методы, основанные на локальном, моделировании. Следствием, применения аппроксимационных процедур является неопределенность на границах, разрывы и изломы на профиле. В связи с этим актуальной является задача комплексного описания поверхностей, которое дает возможность сформировать математическую модель, свободную от вышеуказанных недостатков.-Такая модель может быть реализована в рамках теории R-функций, разработанной В.Л.Рвачевым.
Разработанные и эксплуатируемые в настоящее время. САПР РИ характеризуются следующими особенностями:
локальным подходом с созданию САПР РИ. Наибольшие успехи достигнуты в автоматизации проектирования отдельных видов инструментов. Однако, такой подход затрудняет разработку интегрированных систем;
применением диалоговых средств почти исключительно на этапе ввода исходных данных и вывода результатов, что ограничивает влияние конструктора на ход проектирования. Это актуализирует разработку методов применения диалоговых процедур на этапе расчета инструментов;
недостаточная гибкость систем. Существующие САПР РИ, как правило, позволяют получать приемлемые проектные решения, не обязательно являющиеся оптимальными в конкретной реализации. Конструирование инструментов - сложный творческий процесс, который,
предполагает выбор параметров и ограничений из определенных диапазонов, учет результатов предыдущих .этапов и экспертную оценку полученного решения, что предопределяет необходимость интеллектуальной поддержки процесса принятия решений.
Таким образом, актуальна задача создания интегрированных САПР, основанных на более совершенных методах профилирования, с развитыми средствами диалога и интеллектуальной компонентой.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Практическая реализация разработанной САПР РИ с экспертной компонентой осуществлялась в рамках хозяйственного договора между МПО им.В.И Ленина и НТО "Политехник" БПИ N98 от 15 февраля 1991г. по теме: "Диалоговая система проектирования мерительного и режущего инструмента САПР-ИНСТРУМЕНТ".
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является повышение качества профилирования сложнорежущих инструментов на основе применения метода R-функций, разработки экспертной компоненты для выбора наиболее рациональных проектных решений и создание САПР РИ.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- вывод явных аналитических выражений для описания профиля
деталей и инструментов на основе теории R-функций;
- разработка экспертной компоненты для задач выбора параметров,
определяющих ход проектирования;
- совершенствование форм диалога для управления ходом
проектирования на этапе расчета инструментов;
построение программно-информационного комплекса САПР сложнорежущих инструментов. «>- Научная новизна полученных результатов.
-
На основе теории R-функций разработаны математические модели, описывающие профиль обрабатываемой детали и инструмента (на примере часового колеса, червячной часовой фрезы, круглого фасонного резца).
-
Получено точное математическое решение задачи профилирования сложнорежущих инструментов, исключающее аппроксимацию профиля.
3. Разработана экспертная компонента, отражающая
трудноформализуемые опыт и знания проектировщиков при определении
геометрических параметров режущей части сложнорежущих инструментов
(на примере червячной часовой фрезы).
Практическая значимость полученных результатов. Явные аналитические выражения уравнений границ областей, занимаемых обрабатываемой деталью и инструментом, позволяют исключить
аппроксимацию их профилей, уменьшить погрешность профилирования, повысить качество проектирования инструментов.
Применение САПР РИ с экспертной компонентой позволяет повысить универсальность, эффективность САПР и исключить необходимость разработки множества систем со ехидными функцискалькытп возможностями. Работа с системой не предполагает высокой квалификации конструктора-инструментальщика.
Результаты, полученные в диссертации, используются на МПО БелВар для оснащения технологических процессов режущими инструментами.
Методические и программные материалы диссертационной работы используются при подготовке инженеров по специальности "Системы автоматизированного проектирования" в качестве лабораторного практикума по курсу "Автоматизированные системы технологической подготовки производства" в Белорусской государственной политехнической академии и по специальностям "Механизация сельского хозяйства" и "Электрификация сельского хозяйства" в курсе "Основы САПР" в Белорусском аграрном техническом университете.
Экономическая значимость полученных результатов. Экономический эффект от внедрения результатов работы к моменту сдачи в эксплуатацию (март 1992г.) составил 30 тысяч рублей. Созданный пакет прикладных программ проектирования сложнорежущих инструментов с минимальной настройкой может использоваться при подготовке производства на машино - и приборостроительных предприятиях и во втузах республики при подготовке инженеров машиностроительного профиля.
Основные положения диссертации, выносимые па защиту.
-
Методика применения аппарата R-функций, позволяющая получить общие математические модели для профиля инструмента и детали, исключающие локализацию профиля.
-
Точное математическое решение задачи профилирования за счет применения математического аппарата теории R-функций, обеспечивающее исключение процедуры аппроксимации, уменьшение погрешности профилирования.
3. Разработка экспертной компоненты, позволяющая избежать
создания множества систем со сходными функциональными возможностями,
повысить универсальность САПР РИ, получать качественные проектные
решения без привлечения специалистов высокого класса (экспертов),
наиболее полно учесть как положительный так и отрицательный
производственный опыт, что повышает эффективность
автоматизированного проектирования режущих инструментов.
4. Программно-информационный комплекс САПР РИ.
Личный вклад соискателя. Все основные результаты и положения, выносимы на защиту, получены лично соискателем.
Апробация результатов диссертации. Результаты и основные
положения работы обсуждены и доложены на всесоюзном научно-
техническом семинаре "Комплексная автоматизация проектных и
конструкторских работ в машиностроении" (Ленинград, 1991г.), 1-й
Белорусской научно-методической конференции "Новые информационные
технологии в обучении" (Минск, 1992г.), научно-технической конференции
'Теории и методы создания интеллектуальных САПР в машиностроении и
приборостроении" (Минск, 1992), Второй международной научно-
технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук"
(Москва, 1994г.), научно-технических конференциях "Моделирование
сельскохозяйственных процессов и машин" (Минск, 1994, 1996),
Всеукраинских научных конференциях "Застосування обчислювальної
техніки, математичного моделювання та математичних методів у наукових
дослідженнях" (Львов, 1995) и "Розробка та застосування математичних
методів в науково-технічних дослідженнях" (Львов, 1995), международной
научно-практической конференции "Подготовка специалистов по
непрерывной интегрированной и многоуровневой системе
профессионального образования" (Минск, 1995).
Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 14 работ: 3 статьи в научных журналах, 10 тезисов докладов на конференциях, 1 лабораторный практикум (в 4-частях).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложения, содержащего документы о внедрении результатов работы. Ее рукопись содержит 103 страницы машинописного текста, 17 страниц иллюстраций, 3 приложения, список литературы из 189 наименований на 13 страницах.
