Введение к работе
Актуальность. Создание эффективной рыночной экономики, обеспечивающей быстрое, гармоничное развитие всех отраслей хозяйственной деятельности страны должно основываться на ускорении научно-технического прогресса, на создании и освоении новых технологий и высокопроизводительной техники.
В решении этих важнейших задач развития общества важное значение имеет уровень развития машиностроительного производства. Потребности рыночной экономики обусловливают необходимость непрерывного обновления выпускаемой продукции при систематитичес-ком расширении вида выпускаемых изделий. Всё это означает необходимость создания гибких технологических производств, способных быстро реагировать на запросы рынка товаров и услуг.
В деле автоматизации мелкосерийного и серийного производства, обьём выпуска продукции которого составляет порядка 75?, решапцее значение имеет эффективное применение станочного оборудования с числовым программный управлением, гибких технологических модулей и гибких производственных систем, обеспечивапцих возмозгаооть повышения производительности от трех до шести и более раз.
Создание и эффективное использование гибких технологических сиотем предусматривает решение комплекса сложных научно-технических проблем. Предстоит осуществить автоматизацию производства на основе широкого применения компьютерной технологии, обеспечивающей эффективное решение технологических задач управления точностью и производительностью как на этапах проектирования, так и в процессе изготовления изделий.
На решение этих проблем направлены научно-исследовательские работы, проводимые в технологическом университете "Станкин" в рамках кафедральных, общеинститутскдх и государственных программ.
Данная работа является актуальной, она выполнялась в рамках
программы важнейших научно-исследовательских работ,определяемы: координационным планом ГКНТ СССР, по решению научно-техническ' проблемы 0.16.05 и предусмотренных в ней заданий Мосстанкину.
Целью работы - является раскрытие структуры пространствен' ных размерных связей технологических систем в гибком автоматизі рованном производстве а разработка технологических основ комши ного управления размерными связями на этапах достижения точное
Методика исследования. Достижение поставленной цели стало возможным на основе теоретических и экспериментальных исследов. ни. Теоретические исследования заключаются в развитии теории баз и теории размерных цепей. Разработанные методы идентификац и моделирования баз позволили дать единое математическое описи ние различных схем базирования, выявить структуру размерных связей,формируемых на этапах установки и оценить отклонения,во никащие на поверхностях деталей.
Описание геометрической точности деталей обобщенными ко ординатами и выявление функциональной связи между нормируемыми геометрическими отклонениями на различных базирующих поверхнос тях позволило разработать общие методы расчета пространственны размерных связей, основанные на дифференцированном приведении отклонений составляющих звеньев к замыкающему звену. Эти метод позволяют решать задачи пространственного размерного анализа технологических систем на разных уровнях, с охватом различного состава факторов,формируемых на этапах достижения точности. Эк опериментальная .. часть работы включает практическую реализацш разработанных методов управления размерными связями многоцелеві станков и'яодтвераденио полученных теоретических полонений.
- з -Научная новизна. Решена научная проблема - раскрытие строения пространственных размерных связей технологических систем в гибком автоматизированном производстве.выявление закономерностей их формирования, устанавливающих взаимосвязь пространственных отклонений звеньев и механизм их влияния на образование отклонений замыкающего звена, а также путей комплексного управления точностью на этапах установки,статической и динамической настройки . гибких технологических систем, имевдих важное народнохозяйственное значение для повышения производительности и автоматизации производства. Решение этой проблемы содержит:
выявление закономерностей структуры размерных связей гибких технологических систем,раскрывающих взаимосвязь пространственных отклонений,формируемых на составляющих звеньях и их влияние на точность замыкающего звена при действии факторов геометрической точности оборудования,погрешности установки,размерного износа,тепловых,контактных и упругих деформаций;
раскрытие механизма формирования размерных связей на этапе установки,методику единого математического описания баз и установление связей между параметрами погрешности установки, координатами опорных точек и отклонениями устанавливаемой детали;
установление закономерностей формирования позиционных связей технологических систем,раскрытие связей между точностью линейных и угловых параметров статической настройки,нормами точности на станок и точностью его базовых деталей;
раскрытие механизма формирования пространствеїшнх отклонений составляющих и замыкающих звеньев системы СПИД на этале динамической настройки на основе выявления закономерностей действующей нагрузки и трансформации взаимосішзанних упругих перемещений присоединяемых и базовых деталей;
общие методы расчета пространственных размерных связей, основанные на диффер'енцированном приведении, отклонений,формируемых на различных этапах, с учетом структуры баз, размеров базирующих поверхностей и расположения звеньев,функциональной связи геометрических отклонений и различия их влияния на точность замыкающего звена;
технологические принципы комплексного управления на многоцелевых станках,предусматривающие выявление состава отклонений и реализацию па основе адаптивного управления гибких технологических циклов,обеспечивающих внесение коррекции по ходу выполнения процесса в задаваемые координаты и режимы обработки,путем модификации кадров управляющей программы с помощью ЭВМ.
Практическая ценность. Результаты исследований вносят вклад в теоретические основы технологии машиностроения - теорию баз и іеорию размерных цепей. Разработанные методы расчета и способы управления размерными связями гибких технологических систем, а также алгоритмы для расчетов на ЭВМ, значительно расширяют эффективность принимаемых решений в процессе проектирования ГПС, при разработке и реализации технологических процессов и методов управления. Комплексные методы расчета пространственных размерных связей, основанные на дифференцированном приведении отклонений, позволяют учитывать совокупное влияние ряда факторов на этапах достижения точности. Принципы идентификации и моделирования баз используются для расчета и управления точностью установки деталей,спутников и инструмента.
Метода расчета и аттестации геометрической точности многоцелевых станков обеспечивают переход от требований точности статической настройка к нормам точности станка и параметрами точности его базовых деталей.
Это позволяет управлять позиционными связями технологических систем и компенсировать влияние отклонений геометрической точности оборудования, погрешности установки и статической настройки на точность обработки. Разработанные способы построения гибких технологических циклов,предусматривающие оценку параметров точности детали и адаптивное управление в процессе резания, обеспечивают управление точностью обработки и режимами резания путем параметрической и структурной модификации кадров управляющей программы и контроль за состоянием режущего инструмента.
Реализация работы. Результаты исследований используются в виде программ, алгоритмов,методов расчета и способов управления при проектировании и использовании оборудования ГПС,при разработке технологических процессов и систем управления в НПО ЭНИНС, НПО Оргстанкинпром на станкозаводах и проектных организациях -завод им.С.Орджоникидзе, завод Калибр, Рязанский станкозавод, ОКБ МСиИП и др. На машиностроительных заводах внедрены руководящие материалы по разработке и использованию систем управления на станках. Использование системы адаптивного управления на одном многоцелевом станке обеспечивает экономический эффект 12 тыс.руб. в год. Примером практической реализации результатов исследования является создание в Мосстанкине совместно с НПО Оргстанкинпром ГПС, управляемой от ЭВМ, для обработки корпусных деталей с использованием модернизированных многоцелевых станков Одесского станкозавода,спутников и гибкой транспортной системы, изготовленных на Московском станкозаводе МСЗ и Ділитровском станкозаводе.
Апробация работы . Результаты работы докладывались: на Всесоюзных научно-технических конференциях - "Автоматизация обеспечения качества продукции в машиностроении и приборостроении". Се-
вастополь, 1976г.', "Оптимизация технологических процессов механосборочного производства",Москва,1977 г.; "Современные пути повышения производительности и точности металлообрабатывающего оборудования и автоматизации технологических процессов в машиностроении", Москва,1980 г) "Материалы,конструкции и инструмент", Харьков,1984 г.; на мездународном симпозиуме "Динамика конструкций" Жешув 1969г., ПНР, на международных научно-технических конференциях - Ворошиловград 1980 , Карл-Маркс-Штадт 1984 ,ГДР, на республиканских научно-технических конференциях и совещаниях - "Исследование автоматизированных устройств станков и процессов машиностроения", Ташкент, 1968 , "Научно-технический прогресс в машиностроении", Барнаулу 1971 . "Повышение производительности металлорежущих станков и точности обработки путем применения адаптивных систем", Ленинград 1973 , "Механизация и автоматизация заготовительных и механосборочных процессов производства в машиностроении", Алма-Ата, 1975 , "Оптимизация управления прогрессивными технологическими процессами обработки деталей и сборки приборов", Севастополь , 1977 , "Развитие адаптивного управления про-.цессами изготовления изделий в машиностроении", ВДНТП им.Ф.Э. Дзержинского, 1979 , "Автоматизация и алгоритмизация технологических процессов", 1^3,1979 , "Управление размерными связями технологических систем",ВДНТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1980 , "Метода 'повышения производительности и качества обработки на оборудовании автоматизированных производств", Андропов,1985 .
Диссертация обсуждена и одобрена на заседании кафедры технологии машиностроения и на НТС Московского станкоинструментальнс— го института, 3 ..''„..
Публикации . Основное содержание работы изложено в двух монографиях. По материалам диссертации опубликовано 40 печатных
работ и получено 5 авторских свидетельств на изобретения.
Структура і объем работы. Диссертация состоит из введения, 8-і глав, общих выводов, списка литературы из 130 наименований и приложений. Работа содержіт 286 страниц машинописного текста, 48 иллюстраций, 8 таблиц, 16 страниц, приложения, общий объем работы составляет 358 страниц.
