Введение к работе
Актуальность темы. Постоянно увеличивающиеся объемы работ по ремонту специального самоходного подвижного состава предъявляют повышенные требования к качеству управления технологическими и производственными процессами. От этих требований напрямую зависит безопасность движения.
Одним из перспективных способов повышения производительности механической обработки лезвийным инструментом и снижения затрат является применение групповой технологии в машино- и приборостроении. Как групповой технологии обработки деталей, так и автоматизации были посвящены работы таких ученых как Б.С. Балакшин, Г.К. Горанский, Н.К. Капустин, B.C. Корсаков, А.А. Маталин, СП. Митрофанов, Ю.Г. Шнейдер. Эффективность автоматизации на основе групповой технологии во многом определяется объединением деталей в группы по общности конструкторско-технологических признаков.
Несмотря на достигнутые результаты в настоящее время еще нет соответствующих инженерных методов конструкторско-технологического группирования деталей, и последующей теоретической методики нормирования операций токарной обработки. Все вышеперечисленное заставляет технологов либо экспериментально определять оптимальные режимы резания, либо использовать табличные данные. Первый способ дает большой разброс результатов, полученных разными технологами, а второй обладает значительной дискретностью получаемых данных. Таким образом, это связано с большими финансовыми затратами и значительными потерями рабочего времени. Сложность математического описания и моделирования изучаемого объекта (ремонтируемой техники) заключается, главным образом, в отсутствии приемлемых готовых математических моделей, способных комплексно описать данный объект с учетом всех его конструкторско-технологических связей.
Диссертационная работа является продолжением и развитием исследований по групповой технологии, применительно к деталям телам вращения и/или не телам вращения характеризуемых 71 и 75 классами классификатора ЕСКД. Она посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям в области группирования деталей и нормирования операций металлообработки на универсальных станках токарной группы. Выявленные в работе данные явились научно-методической основой методов группирования и разработки метода нормирования операций металлообработки. Они позволяют:
- устанавливать взаимосвязь между различными узлами и агрегатами
объекта исследования (ремонтируемой техники);
- исследовать зависимость длины и диаметра обрабатываемой
поверхности как функцию неполного штучного времени;
- повысить производительность труда технологов.
Цель работы - повышение эффективности и качества изготовления деталей на универсальных станках токарной группы и разработки технологических процессов на основе создания математической модели по конструкторско-технологическим признакам, а также создание научно-обоснованного метода нормирования операций металлообработки при помощи полиноминальных зависимостей неполного штучного времени от длины или от диаметра обрабатываемой поверхности.
Основными задачами исследования являются следующие:
Анализ современных подходов в области механической обработки лезвийным инструментом, повышении производительности и качества деталей тел вращения и/или не тел вращения.
Разработка математических моделей технологических процессов, режущего инструмента, измерительного инструмента, станочных приспособлений, а также математической модели автомотрисы дизельной монтажной (АДМ) и выявление конструктивно-технологических параметров между ее узлами и агрегатами.
Разработка базы данных MS Access деталей тел вращения и/или не тел вращения и их группирование при помощи SQL-запросов с выявлением комплексных деталей.
Проведение теоретических исследований нормирования операций металлообработки на универсальных станках токарной группы при единичном, мелкосерийном и среднесерийном характере производства.
Разработка программы автоматизирующей процесс нормирования неполного штучного времени для операций металлообработки и позволяющей осуществлять быстрые расчеты с наглядным выводом результатов.
Объектом исследования - является разработанная система автоматизации технологических процессов, как составная часть управления производством, позволяющая повысить качество и эффективность выпускаемой продукции.
Методы исследований. Для решения поставленных задач в диссертации использовались методы математического моделирования, численные и натурные эксперименты. Теоретические исследования математической модели проведены с использованием аппарата теории графов.
Научная новизна заключается в следующем:
1. Предложены математические модели технологических процессов,
режущего и измерительного инструментов, станочных приспособлений и
автомотрисы дизельной монтажной (АДМ) с построением графов и
указанием связей между основными параметрами, узлами и агрегатами
объектов.
2. Разработан способ группирования деталей на основе классификатора
ЕСКД ГОСТ 2.201-80 и отличающийся от известных тем, что группирование
происходит не только по конструкторским, но и по технологическим
признакам (материал детали, форма детали и т.д.).
Выведены полиноминальные закономерности расчета неполного штучного времени как функции от длины или от диаметра обрабатываемой поверхности.
Разработан метод определения неполного штучного времени на основе линий трендов, позволяющий определять техническую норму времени для любой обрабатываемой длины или диаметра, что позволило повысить производительность труда технологов.
Практическая ценность работы. На основе предложенного метода группирования разработана база данных деталей изготовляемых либо ремонтируемых на Предприятии по ремонту специального самоходного подвижного состава (ПР ССПС) и получены 12 групп деталей с выявлением комплексных, содержащих все элементарные конструктивные поверхности присущие группе.
Разработана программа нормирования неполного штучного времени, которая в отличие от других программных средств позволяет получать быстрый наглядный результат с рекомендацией режимов резания (скорость, резания, глубина резания, подача).
На защиту выносятся:
1. Математические модели технологических процессов, режущего,
измерительного инструментов и станочных приспособлений.
2. Математическая модель автомотрисы АДМ как наиболее сложной из
всех представленных в ремонте, позволяющей установить связи между ее
различными узлами и агрегатами.
3. Способ группирования деталей на основе конструктивно-
технологических признаков, позволяющий объединить детали в группы вне
зависимости от их агрегатно-узловой принадлежности и выявить
комплексные детали.
4. Результаты теоретических исследований зависимости неполного
штучного времени от длины или диаметра обрабатываемой поверхности.
5. Программа для расчета неполного штучного времени на основе линий трендов обеспечивающая реализацию нормирования режимов резания на универсальных станках токарной группы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях, научно-технических семинарах и заседаниях кафедр: Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплутационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей» г. Санкт-Петербург в 2007г., Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплутационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей» г. Санкт-Петербург в 2008г., на заседаниях и семинарах кафедры «Информатика и информационная безопасность» ПГУПС; на заседаниях и семинарах кафедры «Теория механизмов и робототехнические системы» ПГУПС.
Реализация работы и внедрение результатов. Инженерные методики группирования деталей тел вращения, вычисления нормативов неполного штучного времени и их программные реализации внедрены на предприятии по ремонту специального самоходного подвижного состава (ПР ССПС) Дирекции по ремонту специального самоходного подвижного состава филиала ОАО «РЖД» Октябрьской железной дороги.
Программа по нормированию общемашиностроительных укрупненных нормативов времени для металлорежущих станков токарной группы в единичном и мелкосерийном производстве внедрена на кафедре «Технологии морского приборостроения» Санкт-Петербургского государственного морского университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК (журнал: СТИН (станки и инструменты). Москва - 2008. - №10; Металлообработка. Санкт-Петербург: Издательство «Политехника» - 2008, №5).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, основных выводов и рекомендаций. Содержит 154 страницы основного текста, 43 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 125 наименований и 2 приложения. Общий объем работы составляет 168 страниц.
