Введение к работе
Актуальность работы. Одна из наиболее значимых и сложных задач современного литейного производства - это сокращение сроков и повышение качества его технологической подготовки. Качеством и сроками технологической производства (ТПП) определяется уровень технологических процессов, позволяющий литейному производству тесно взаимодействовать с другими отраслями машиностроения, обеспечивая надежную заготовительную базу для выдачи конечного продукта.
Задачу сокращения сроков и повышения качества ТПП литья нельзя успешно решить, ориентируясь только на "литейную", узко направленную область современных исследований и разработок. Весьма перспективным и методически важным здесь представляется разумное и рациональное применение новейших компьютерных технологий и возможностей вычислительной техники в сочетании с ранее недоступным производственникам по ряду причин многоплановым математическим обеспечением. Как показывает нынешний опыт, использование такого мощного инструментария для решения сложных задач ТПП литейного производства, а именно для автоматизации ТПП, позволяет поднять последнюю на качественно новый уровень, отвечающий требованиям предъявляемым к современным технологиям и оборудованию машиностроения, и способствует ликвидации технической отсталости отечественного литейного производства от промышленности зарубежных стран, делает продукцию отечественных предприятий конкурентно-способной. Это особенно важно и актуально сейчас, когда страна переживает последствия жесточайшего экономического кризиса и нестабильности в развитии промышленности.
Работа выполнялась как составная часть проекта "Интеллектуализация автоматизированных процессов проектирования и научных исследований" в рамках принятой программы "САПР" ГК по делам науки и высшей школы РСФСР, в соответствии с программами ГК РФ по высшему образованию проведения фундаментальных исследований в областях машиностроения и металлургии; отраслевыми и региональными программами по экономии ресурсов и модернизации заготовительного производства; бюджетным заказ-нарядом ГК РФ по высшему образованию, хозяйственными договорами с рядом предприятий машиностроения.
Целями работы являлись:
проведение анализа ТПП отливок как объекта исследования и компьютеризации;
разработка программного и методического обеспечения для автоматизации на ЭВМ с помощью новейших компьютерных технологий всех основных этапов ТПП литья;
разработка теоретических и методических основ и реализация на практике автоматизации проектирования металлической технологической оснастки;
разработка специализированного и ориентированного на автоматизацию на ЭВМ математического и методического обеспечений ТПП отливок одним из специальных способов литья (в частности, литьем под давлением);
внедрение и освоение разработок на предприятиях.
Достижение поставленных целей должно обеспечить снижение сроков ТПП отливок, как минимум без потери её качества, с сохранением содержания всех основных составляющих ТПП и позволит шире и рациональнее применять большие возможности современных компьютерных технологий для решения специальных задач ТПП литья.
В работе использовались методы математической физики, вычислительной и прикладной математики, теории систем, теоретической и вычислительной гидро-газодннамики, компьютер-нон геометрии и графики, практического программирования и информатики.
Научная новизна. Основными научными результатами работы являются следующие:
-
Впервые в практике отечественного литейного произволе! ни проведен системный анализ технологической подготовки литья, как объекта исследования и компьютеризации. С целью автоматизации ТПП отливок систематизированы имеющиеся математическое и программное обеспечение в соответствии с задачами технологической подготовки. Разработана последователь-. кость математического моделирования объектов литейного производства.
-
Разработан комплекс программно-методического обеспечения автоматизации на ЭВМ всех основных этапов ТПП литья, позволяющий говорить уже не об отдельных фактах фрагментарной компьютеризации частных задач ТПП, а о цельной, развивающейся системе автоматизации ТПП отливок.
-
На основе математического моделирования некоторых процессов литья разработано методическое и программное обеспечение для автоматизированною проектирования литейных технологий (в частности, литья под давлением).
-
Впервые сформулированы и изложены теоретические и методические основы автоматизации проектирования металлической оснастки на ЭВМ, которые могут быть широко применены в практических разработках в этой области.
-
Разработан ряд методических и программно-информационных комплексов для автоматизации проектирования на ЭВМ металлической оснастки: для литья металлов под давлением, с кристаллизацией под давлением, по выплавляемым моделям, в кокиль, в оболочковые формы, нагреваемой стержневой оснастки; оснастки для литья под давлением пластмасс, горячей объемной штамповки.
Практическая ценность работы состоит в том, что применение её результатов на производстве позволяет резко сократить сроки, повысить качество ТПП, существенно увеличить производительность и повысить культуру труда инженеров-литейщиков, участвующих в ТПП отливок. Кроме того сохраняется и накапливается имеющийся опыт конструкторского и технологического проектирования; рациональнее используется значительный потенциал современных информационных технологий и вычислительной техники, имеющихся в распоряжении предприятий; сроки освоения разработок сокращаются, а эффект от их применения на производстве возрастает.
Реализация результатов работы. Практическое внедрение результатов работы проводилось на:
АО "Завод "Теплообменник" (г.Нижний Новгород);
АО "ГАЗ" (г.Нижний Новгород);
АО"Заволжский моторный завод" (г.Заволжье);
АО "ЗЕФС" (г.Нижний Новгород);
ВНИИТСМ "Сириус" (г.Нижний Новгород);
Опробовапнс результатов работы проводилось на:
АО "Нижегородский машиностроительный завод" " (г.Нижний Новгород);
АО "Сокол" " (г.Нижний Новгород);
АО "Завод им. Фрунзе" (г.Нижний Новгород);
АО "Завод им. Петровского" (г.Нижний Новгород);
АО "Трансмаш" (г.Первомайск Нижегородской области);
на предприятиях-партнерах АО "Российская литейная компания" (г.Москва), в том числе на заводе "Арсенал" (г.Тула), заводах оборонного комплекса (г.Энгельс Саратовской области), заводе бытовой химии (г.Ангарск Иркутской области), Воронежском авиационном заводе (г.Воронеж);
заводе буровой техники (г.Волгоград);
механическом заводе (г.Арти Свердловской области).
По результатам р;іГн)і ы і юл учен с\ ммарпьііі экономический эффект более 5 млрд. руб. по пенам 1995 юла.
Апробации раГкпм. Ма ісрналм диссертации докладывались и обсуждались на 5 международных и 13 Всесоютных. республиканских, региональных, областных и отраслевых научно-технических конференция* и семинарах (Москва, Санкт-Петербург. Одесса, Чебоксары, Нижний Новгород. Рыбинск. І-каїерпнбурі. Ульяновск, Комсомольск-на-Амуре. Барнаул), 1-ом и 11-ом Всероссийских съездах ли геіініїїков и представлялись на соискание Государственной премии і обласні науки и техники для молодых ученых.
Публикации. Ма гериа.чы диссертации опубликованы в монографии, учебном пособии и 43 статьях в центральных и других издательствах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 202 наименований и приложения. Она изложена на 364 стр. машинописного текста, содержит в том числе 69 рисунков. 4 таблицы, приложение на 42 стр.
В настоящей работе приведены результаты, полученные автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками и аспирантами Нижегородского государственного технического университета и перечисленных выше организаций. При этом автору принадлежат: постановка проблемы в целом и отдельных задач в частности; проведение оценок и анализ результатов; разработка теоретических основ автоматизации ТПП отливок, соответствующего математического и методического обеспечения для всех рассмотренных частей ТПП; участие в разработке программного обеспечения; руководство и непосредственное участие в освоении и внедрении результатов работы.