Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Анализ эксплуатации станков с ЧПУ в ме-ханообрабатывающем производстве и применение промышленных роботов /ПР/ для загрузки-разгрузки основного технологического оборудования показал, что коэффициент загрузки металлорежущих станков с ЧПУ в среднем составляет 0,4, а из десяти ПР только три полностью работают на рабочем месте, остальные либо частично работают в рабочую смену, либо полностью простаивают, либо остаются на складах в упаковке, а затем списываются вместе с устаревшим оборудованием. Это объясняется тем, что во-первых, уделялось больше внимания сокращению основного времени за счет широкого внедрения скоростных методов обработки. Дальнейшее проведение работ, направленных на сокращение основного времени дает эчень незначительное повышение производительности труда, примерно на 0,.5. В тоже время, доля времени на транспортирование, установку и снятие деталей, контроль и т.д. составляет 95$ от общего времени, затраченного на изготовление деталей, поэтому сокра-иение вспомогательного времени позволяет повысить производитель--гость более чем в 4 раза. Во-вторых, методик выбора основного технологического оборудования разработано предостаточно, а мето-шк выбора вспомогательного технологического оборудования /ПР, гагазинов-накопителей, робокаров, складов) мало и носят они неконкретный характер. Часто выбор ПР ведется по аналогии с отдельными существующими разработками без учета особенностей реализа-(ии технологического процесса. Мало учитываются или почти не рчитываются эти особенности при проектировании устройств управ-гения ПР, что приводит к неоптимальным решениям.
В связи с этим, разработка способа повышения эффективности Ш и разработка методики выбора ПР является актуальной научной адачей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. В результате исследования размерных и времен-ых связей производственного процесса выявление закономерностей, станавливающих зависимость параметров и технических характерис-ик моделей ПР для загрузки-разгрузки основного технологического борудования, от габаритных размеров и массы обрабатываемых дета-ей, формы и размеров рабочих зон металлорежущих станков с ЧПУ.
Разработка методического, алгоритмического и программного обеспечения выбора моделей ПР на этапе проектирования ГПМ, обеспечивающих эффективную реализацию роботизированного технологического процесса.
ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ являются роботизированный технологический процесс механической обработки деталей типа тела вращения /валы/ и структуры ГПМ механической обработки, отнесенные к классу автономно функционирующих и управляемых производственных подсистем в общей иерархической системе ГПС.
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. В теоретических исследованиях применены системный анализ, основы технологии машиностроения, математическая статистика, теория механизмов и машин, теория исследования операций и теория обыкновенных дифференциальных уравнений.
Экспериментальные исследования выполнены на ГПМ, включающим токарный станок с ЧПУSLLpeRilLL/ІП. -5 /Япония/ и ПР -^-2)А /ФРГ/.
установлении связей между габаритными размерами, массой обрабатываемых деталей, формой и размерами рабочих зон токарных станков с ЧПУ с одной стороны и техническими характеристиками моделей ПР с другой;
установлении корреляционной связи между основным временем и габаритными размерами обрабатываемых деталей;
выявлении влияния системы управления ПР на коэффициент загрузки металлорежущего станка с ЧПУ и коэффициент использования ПР;
разработке математической модели оптимизации роботизированной технологии;
разработке методики выбора моделей манипуляционных ПР для загрузки-разгрузки металлорежущих станков с ЧПУ;
разработке программно-математического обеспечения, являющегося основой формализованного аппарата выбора моделей ПР.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в создании методики выбора моделей ПР для загрузки-разгрузки основного технологического оборудования и соответствующего программно-математического обеспечения, позволяющего решать задачи, связанные с рациональным использованием возможностей манипуляционных ПР.
Методика реализована на ПЭВМ IBM PC на алгоритмическом языке высокого уровня TURBO С в интегрированной среде TURBO C++ вер-
сия 2. Использование данной методики позволяет сократить трудоемкость принятия решений и повысить их обоснованность при технологическом проектировании автоматизированных производственных систем. Разработанная программа на основе созданной методики может использоваться самостоятельно, например, в учебном процессе или в качестве одной из технологических подсистем САПР роботизированного производства.
Основные результаты диссертационной работы могут быть использованы в дальнейших исследованиях по данной тематике.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы внедрены на АО "Икар" Курганском заводе трубопроводной арматуры. Разработанное программно-математическое обеспечение используется в учебном процессе кафедры "Технология машиностроения" МГТУ "СТАН-КИН".
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции "Роботы в механооб-рабатывающем, сборочном и сборочно-сварочном производствах", проходившей в г. Ижевске в 1985 г., на научно-технической конференции "Сокращение ручного труда на основе повышения эффективности использования режущего, штампового инструмента, деталей машин и оборудования в машиностроении", проходившей в г. Оренбурге в 1986 г., на кафедре "Технология машиностроения" Московского Государственного технологического университета "СТАНКИІЇ" в 1992 и 1993 годах, на научно-технической конференции "Новые материалы и технологии машиностроения", проходившей в Московском Государственном авиационном технологическом университете в 1993 г., на научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения", проходившей в Московской Государственной академии автомобильного и тракторного машиностроения в 1993 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовало 6 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит и.з введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа из-тожена на 299 страницах машинописного текста, содержит 76 рисун-сов, ЗТ таблицу, в список литературы включено 239 наименований, іриложение на Т53 страницах. Общий объем работы 477 страниц.
