Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Структурная схема процедур автоматизированного проектирования параметрической системы универсальных кривошипных прессов 13
1.1. Анализ существующей технологии оптимального синтеза параметрических систем машин . 13
1.2. Структурная схема и возможности автоматизации оптимального синтеза параметрической системы кривошипных прессов 19
1.3. Описание объекта проектирования и предметной области исследования 27
1.4. Выбор критериев и постановка задачи оптимального синтеза проектируемой системы машин. 31
Выводы... 42
ГЛАВА 2. Разработка математических моделей процедур авто матизированного проектирования параметрической системы прессов 43
2.1. Особенности моделирования и алгоритмизации процедуры автоматизированного выбора вариантов 43
2.2. Метод структуризации пространства варьируемых параметров системы прессов 46
2.3. Имитационная модель процесса функционирования параметрической системы прессов 56
2.4. Математическая модель автоматизированной процедуры сравнительной оценки вариантов. 67
2.5. Проектная процедура выбора оптимального варианта и координируемость параметрической системы прессов 73
Выводы 78
ГЛАВА 3. Практическая реализация процедур автоматизи рованного проектирования для оптимального синтеза типоразмерных рядов универсальных кривошипных прессов 80
3.1. Особенности и постановка задачи оптимального синтеза системы кривошипных прессов . 80
3.2. Структуризация пространства варьируемых параметров системы прессов 88
3.3. Построение математических моделей элементов процесса функционирования системы кривошипных прессов 98
3.4. Алгоритмизация оптимального синтеза ти-поразмерных рядов прессов Ю6
3.5. Интерактивный выбор стратегий для определения оптимальной модели параметрической системы прессов И5
Выводы 124
Заключение 126
Литература
- Анализ существующей технологии оптимального синтеза параметрических систем машин
- Структурная схема и возможности автоматизации оптимального синтеза параметрической системы кривошипных прессов
- Особенности моделирования и алгоритмизации процедуры автоматизированного выбора вариантов
- Особенности и постановка задачи оптимального синтеза системы кривошипных прессов
Введение к работе
Актуальность работы. На ХШ съезде КПСС отмечена необходимость выполнения следующих важных задач: "Обеспечить повышение производительности... кузнечно-прессовых машин (КПМ)... в 1,3 - 1,6 раза...; опережающий рост выпуска кузнечно-прессового оборудования...", Решение этих задач связано с повышением качества и эффективности систем КПМ в изготовлении и эксплуатации, что может быть достигнуто путём расширения автоматизации проектно-конструкторских работ на основе применения электронно-вычислительной техники. Реализация такого направления предполагает разработку систем автоматизированного проектирования (САПР), которые позволят снизить материальные и трудовые затраты, уменьшить время и повысить качество проектирования КПМ.
Существующее математическое обеспечение не соответствует уровню современных требований к решению задач проектирования систем КПМ (многопараметричность, многокритериальность, учёт взаимодействий между типоразмерами и рядами машин, большой объём и сложность вычислительных процедур, сокращение сроков проектирования и т.п.). Это не позволяет проводить эффективный синтез параметров и состава типоразмерных рядов системы машин и приводит к ухудшению, их технико-экономических показателей в изготовлении и эксплуатации. С другой стороны, отсутствие научно-обоснованных методов автоматизированного проектирования обусловливает необходимость методологической проработки автоматизации на всех стадиях проектирования КПМ.
Диссертационная работа посвящена решению задач автоматизации оптимального синтеза в условиях одной из наиболее трудно формализуемых стадий - разработки технического предложения для конструкторского проектирования параметрической системы универсальных кривошипных листоштамповочных прессов, представляющих многочислен ную группу КПМ. На данной стадии, имеющей особенно важное значение, решаются принципиальные вопросы, которые влияют на определение параметров множества узлов и деталей системы прессов на стадиях эскизного, технического и рабочего проектов. В связи с этим качество проектного решения будет влиять на технико-экономические показатели параметрической системы прессов в целом.
Таким образом, необходимость повышения качества и эффективности проектирования КІМ, их изготовления и эксплуатации определяют актуальность разработки структурной схемы и процедур автоматизированного проектирования для оптимального синтеза параметрических рядов универсальных кривошипных прессов. Работа выполнена в соответствии с координационным планом научных исследований АН СССР на І98І-І985 годы по проблеме "Теория машин и систем машин", одним из основных научных направлений Института машиноведения им.А.А, Благонравова АН СССР "Новые методы машинного проектирования механизмов и машин и их внедрение в различные отрасли", научно-исследовательской работой Воронежского политехнического института по теме 29/79 "Разработка научных основ определения параметров куз-нечно-прессовых машин и процессов ковки и штамповки".
Цель работы. Разработка структурной схемы и процедур автоматизированного проектирования для оптимального синтеза параметрической системы универсальных кривошипных прессов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка структурной схемы автоматизации многокритериального проектирования параметрической системы универсальных кривошипных прессов на основе параметров реальных процессов изготовления и эксплуатации этих машин;
- выбор и обоснование критериев и метода оптимизации;
- разработка имитационной модели процесса функционирования системы прессов;
- разработка математических моделей, алгоритмов и программных средств процедур автоматизированного проектирования параметрической системы кривошипных прессов на стадии технического предложения;
- реализация результатов исследований для оптимального синтеза системы трёх типеразмерных рядов универсальных кривошипных прессов и внедрение результатов работы в рамках САПР.
Методика исследования. В работе использованы методы математической статистики, динамического программирования, имитационного моделирования, исследования пространства параметров. Экспериментальные исследования направлены на оценку эффективности математических моделей и их адекватности реальным объектам проектирования.
Научная новизна. Разработаны структурная схема и процедуры автоматизированного проектирования на стадии технического предложения для параметрической системы универсальных кривошипных прессов.
Построена модель автоматизированного синтеза параметров и состава тшюразмерных рядов кривошипных прессов в условиях векторного критерия, исследована её предметная область и предложено в качестве метода оптимизации использовать метод исследования пространства параметров, который позволяет проводить эффективную реализацию человеко-машинной процедуры проектирования.
Построен векторный критерий, позволяющий оценивать качество параметров прессов в условиях случайного характера внешнего воздействия на систему проектируемых машин.
Предложен метод структуризации пространства варьируемых параметров, отличающийся установлением вида связей между главным и другими проектируемыми параметрами машин на основе статистического анализа параметров реальных технологических процессов штампує мых изделий.
Разработана имитационная модель процесса функционирования параметрической системы кривошипных прессов, отличающаяся двумя этапами: формированием функций спроса и определением параметрических рядов систем прессов.
Разработаны алгоритмы и программные средства процедур автоматизированного проектирования, отличающиеся возможностью изменения свойств объекта проектирования в условиях оптимального синтеза системы трёх типоразмерных рядов прессов путём выбора стратегий в диалоговом режиме "Проектировщик - ЭВМ",.
Практическая ценность. Результаты исследований позволили на практике осуществить решение задачи автоматизации оптимального синтеза системы трёх типоразмерных радов кривошипных прессов на основе реальных технологических процессов штамповки изделий при организации и оценке исходной информации, построении математических моделей объекта проектирования, алгоритмизации процесса оптимального синтеза системы прессов, оценке качества проектных решений. Впервые в практике проектирования удалось реализовать принцип автоматизации многокритериального синтеза для лараметрической системы КПМ на основе реальных технологических процессов штамповки изделий. Разработанные алгоритмы и программы процедур автоматизированного проектирования инвариантны и могут быть использованы для других видов технических устройств, например, систем судостроительной техники.
Содержание работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и приложений.
В первой главе даны структурная схема и процедуры автоматизированного проектирования параметрической системы универсальных кривошипных прессов. Сделан краткий обзор существующих методов оптимального выбора параметрических рядов различных технических устройств. К основным недостаткам существующих работ следует отнести отсутствие методов, математических моделей, алгоритмов и программ для автоматизации проектных процедур многокритериального синтеза системы нескольких типоразмерных рядов машин на основе параметров реальных технологических процессов эксплуатации машин. Предложена структурная схема решения задачи оптимального синтеза системы кривошипных прессов, которая включает этапы разработки математического и программного обеспечений автоматизированных процедур, а также алгоритмы выполнения стадии технического предложения.
Параметрическая система универсальных кривошипных прессов является объектом проектирования и представлена совокупностью однотипных машин, образующих взаимосвязанные типоразмерные ряды, имеющих общий главный параметр (номинальное усилие), значения которого находятся в параметрическом ряду. Для оценки качества объекта проектирования предложены локальные критерии приведённых затрат в изготовлении и эксплуатации системы прессов, а также степе ни соответствия параметров прессов параметрам штампуемых изделий. Определены ограничения и дана многокритериальная постановка задачи оптимального синтеза параметрической системы кривошипных прессов при автоматизации конструкторского проектирования.
Во второй главе дано описание разработки математических моделей процедур автоматизированного проектирования параметрической: системы кузнечно-прессовых машин. Определено следующее содержание первой проектной процедуры: варьирование множества параметров; выбор и оценка точек зондирования пространства параметров и локальных критериев качества.системы прессов; изменение области поиска с. помощью ограничений. Предложенная процедура предусматривает изменение свойств объекта проектирования в интерактивном режиме путём выбора проектировщиком управляющих стратегий (параметри ческих, функциональных и критериальных ограничений, количества пробных точек и т.д.). Проектное решение первой процедуры представлено в виде таблиц испытаний, где каждому варианту пробной точки соответствуют локальные критерии оценки качества системы прессов. Предложен метод структуризации пространства варьируемых параметров системы прессов, который позволил оценить исходную статистическую информацию параметров технологических процессов штамповки изделий; выявить связи между главным и другими варьируемыми параметрами системы прессов на основе исходной информации; провести оценку этих связей и установить форму функциональных зависимостей между параметрами; выделить область исследования пространства варьируемых параметров системы прессов. Разработана имитационная модель процесса функционирования параметрической системы прессов, которая состоит из математических моделей элементов (описание последовательности техпроцесса штамповки изделий, целевых функций оценки качества системы прессов, ограничений) и алгоритма взаимодействия этих элементов. Определена вторая проектная процедура,в основе которой содержатся два этапа методов исследования пространства параметров. Стадия проектирования заканчивается выполнением третьей проектной процедуры, позволившей определить в интерактивном режиме оптимальное проектное решение.
В третьей главе дана практическая реализация процедур автоматизированного проектирования для оптимального синтеза типоразмер-ных рядов универсальных кривошипных прессов. Установлены связи проектируемых параметров, которые с учётом ограничений позволили выделить область варьируемых параметров. Определена и практически реализована алгоритмическая структура имитационной модели процесса функционирования системы трёх типоразмерных рядов прессов.Программные средства представлены в виде двух самостоятельных программ. Первая - осуществляет зондирование пространства параметров при заданных ограничениях и определяет информационный массив для последующего этапа диалогового проектирования. Вторая программа выполняется с участием проектировщика и позволяет изменять свойства моделируемой системы прессов путём выбора стратегий. Проведён диалоговый процесс выбора управляющих стратегий в режиме "Про-ектировщик-ЭЕМ" и определена оптимальная модель параметрической системы универсальных кривошипных прессов.
В приложении дано описание программных средств и тексты программ для оптимального синтеза системы кривошипных прессов при автоматизации конструкторского проектирования. Приведены расчётные схемы и коэффициенты уравнений для реализации математических моделей системы кривошипных прессов. Даны распечатки таблиц, используемых для анализа ситуаций при выборе стратегий в диалоговом режиме.
Внедрение результатов работы. Разработанные алгоритмы и программные средства внедрены в практику проектирования и включены в библиотеку математических и програмних средств ОШР производственного объединения "В0Р0НЕЖТЯ1МЕХІІРЕСС" Полученные в результате оптимизации значения параметров и составы трёх типоразмерных рядов прессов отражены в ГОСТ 10026-73, ГОСТ 7766-83 и проекте ГОСТ 16267-70. Годовой экономический эффект от внедрения алгоритмов и программных средств составляет 30,4 тыс. рублей. Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть работ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на областном семинаре по проблеме .. "Совершенствование существующих и разработка новых машин и методов обработки металлов давлением" (Воронеж, 1980), на Всесоюзном совещании по проблеме "Современные методы синтеза машин-автоматов и их систем" (Тамбов, 1981), на научном семинаре "Совершенствование оборудования и технологических процессов обработки металлов давлением" (Воронеж, 1981), на научно-техническом семинаре по проблеме "Многокритериальная оптимизация проектируемого оборудования" (Москва, 1982), на Всесоюзном семинаре-совещании "Проблемы оптимизации в машиностроении" (Харьков, 1982), на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Проблемы создания автоматизированного проектирования в кузнечно-прессовом машиностроении" (Воронеж, 1983).
Анализ существующей технологии оптимального синтеза параметрических систем машин
Вопросу оптимизации параметрических и типоразмерных рядов различных технических устройств, в том числе машин, посвящено достаточно много исследований [" I - 251 . Начиная с 50-х годов постоянно ведутся работы по созданию и совершенствованию методов определения типоразмерных рядов и параметров машин.
Уже в первых методических работах по определению типоразмерных рядов и их параметров для кузнечно-прессовых машин [1-2] было установлено основное противоречие между спросом и предложением в подобных задачах, дана классификация параметров машин и сделана попытка установить связь параметров изготовляемых деталей с параметрами этих машин. При выборе рационального размерного ряда был применён элементарный метод сравнения двух вариантов ряда с оценкой их металлоёмкости и затрат в изготовлении и эксплуатации, показана связь параметров штампуемых изделий с технологическими параметрами машин. В этих исследованиях была сделана первая попытка научного подхода в определении типоразмерных рядов машин. Дальнейшее развитие методологии определения параметров и типоразмерных рядов шло в направлении совершенствования математического аппарата используемых методов и установления связи параметров исходной информации процессов функционирования машин с параметрами этих машин [4, 5] .
Следует отметить работу Львова Д.С. J 4] , которая позволила установить научно обоснованную связь параметров реальной потерб-ности, полученных на основе статистических наблюдений, с параметрами оптимизируемых машин. Определена структура и дан анализ критерия приведённых затрат, по которому оптимизируется параметрический ряд. К недостаткам этой работы следует отнести отсутствие системного подхода к построению математической модели и алгоритмизации процесса оптимального выбора типоразмерного ряда машин.
В работах Гз, б] развивается метод оценки выборочного наблюдения структуры спроса (потребности) с использованием методов математической статистики, а также обосновываются границы рационального функционирования типоразмеров на примере металлорежущих станков. Эти исследования способствовали развитию моделирования связи параметров технологических процессов функционирования с параметрами проектируемых машин.
Совершенствование методов моделирования производственных процессов функционирования машин [271 определило структуру необходимой информации, понятие объекта моделирования и внешней среды, в которой функционирует объект Г 8 1 . Это позволило учитывать большее количество факторов и взаимосвязей между типоразмерами машин, что привело к усложнению математических моделей и алгоритмов оптимизации. Возросшая сложность стимулировала развитие широкого использования ЭВМ.
Задача оптимального выбора типоразмерных рядов различных усї-ройств всегда была и остаётся актуальной в различных отраслях народного хозяйства (авиация, машиностроение, судостроение, приборостроение и т.д.) 17]. Следует отметить различный уровень развития методов решения задач оптимизации типоразмерных рядов технических устройств для различных отраслей промышленности.
Так, если для металлорежущих станков уже была определена методология выбора параметров и состава типоразмеров на основе ана лиза обрабатываемых деталей [ 3 - 6 , разработана структура экономического критерия оценки выбираемого ряда [lO,-I4] , то для кузнечно-прессовых машин использовалась ещё весьма примитивная методика выбора типоразмерных рядов путём сравнения двух - трёх вариантов состава типоразмеров главного параметра машин по критерию приведённых затрат без связи с параметрами реальных технологических процессов [ 9 ] . В это же время в авиации использовалась методология определения параметрических рядов на основе исследования функционирования реальных объектов с использованием методов исследования операций [12] . В качестве критерия использовались приведённые затраты с достаточно сложной структурой [ 17 ] .
Развитие методов прикладной математики и широкое использование ЭВМ способствовали совершенствованию методологии проблемы. Задача определения типоразмерных рядов становится достаточно многогранной [її, 13, 16, 18 - 24] . Выделяются самостоятельные аспекты этой задачи: определение функции спроса [22, 28, 29] ; определение структуры затрат [5, 10, 14, 22] ; выбор метода оптимизации (методы: "Фибоначчи", "ветвей и границ", "теории игр", и т.д.) в зависимости от характера целевой функции, количества параметров, исходной информации [ 22, 301 .
Структурная схема и возможности автоматизации оптимального синтеза параметрической системы кривошипных прессов
Параметрическая система кривошипных прессов является оборудованием, которое входит в состав средств технологического оснащения единой системы технологической подготовки производства (ЕСТШІ). Рассматриваемая задача оптимального синтеза системы прессов относится к стадии выполнения технического предложения в соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКЦ). Технологическая подготовка производства (ТИП) основана на применении раци Схема основных методов и методологических аспектов для решения задачи оптимального синтеза параметрических систем КИМ ональных параметрических и типоразмерных рядов средств технологического оснащения, поэтому проектирование и изготовление технологического оборудования составляет одну из основных функций ТЛИ.
Проектирующая подсистема САПР КЕМ является составной частью ЕСТПП (рис. 1.2) и содержит пять стадий проектирования машин от технического задания до рабочего проекта. Выбор состава стадий проектирования зависит от степени разработки, сложности, новизны и имеющихся аналогов для конкретного объекта проектирования.
Техническое предложение представляет одну из наиболее трудно формализуемых стадий ЕСКД и включает следующий состав работ: а) выявление возможных вариантов решений и установление осо бенностей этих вариантов; б) проверка соответствия вариантов требованиям техники безо пасности; в) определение патентной чистоты изделий; г) сравнительная оценка рассматриваемых вариантов по показа телям качества (надёжности, экономическим, функциональным, эргоно мическим и т.д.); д) выбор оптимального варианта (вариантов) и обоснование вы бора.
Для решения задачи оптимального синтеза параметрических систем КОМ предлагается основной состав работ (а), б), в), г), д)) представить в виде автоматизированных проектных процедур стадии технического предложения. Выполнение работ, перечисленных в пункте б), может быть связано с выбором пределов варьируемых параметров машин при соблюдении необходимых допусков и технических условий. Проектные процедуры содержат формализованную совокупность действий, которые могут быть представлены с помощью компонентов комплекса САПР. Среди этих компонентов следует выделить математическое обеспечение, которое является основшш и определяет состав и структуру информационного, программного, лингвистического, организационного и технического обеспечений для данной проектирующей подсистемы.
Для решения задачи оптимального синтеза параметрической системы кузнечно-прессовых машин при автоматизации конструкторского проектирования предлагаются следующие этапы: 1. Формализация задачи оптимального синтеза параметрической системы КПМ. 2. Организация и анализ исходной информации в виде статистической выборки параметров технологических процессов штамповки изделий и технико-экономических показателей изготовления КПМ. 3. Обоснование и выбор методов для определения области исследования варьируемых параметров объекта проектирования, имитации процесса функционирования системы машин, определения типоразмер-ных рядов и оптимального синтеза параметрической системы КПМ. 4. Разработка имитационной модели процесса функционирования системы КПМ. 5. Разработка алгоритмов и программных средств для выполнения проектных процедур оптимального синтеза параметрического предложения. 6. Выполнение автоматизированных проектных процедур с целью определения оптимальных значений параметров и состава типоразмер-ных рядов системы КПМ.
Предлагается структурная схема (рис. 1.3 и 1.4), определяющая взаимосвязи и последовательность этапов решения задачи оптимального синтеза параметрической системы прессов. Представленные этапы в различной степени приспособлены к автоматизации.
Особенности моделирования и алгоритмизации процедуры автоматизированного выбора вариантов
На основе анализа состава работ при выполнении стадии технического предложения (см. п. 1.2) определена первая проектная процедура, которая предназначена для выявления возможных вариантов решений и установления их особенностей.
Исследование свойств объекта проектирования и постановка задачи оптимального синтеза параметрической системы кривошипных прессов определили следующие особенности выполнения первой проектной процедуры: - варьирование множество независимых параметров; - оценка качества объекта проектирования по множеству локальных критериев; - определение различных вариантов решения задачи с помощью выбора точек из области исследования пространства параметров и оптимизационной модели параметрической системы прессов; - изменение свойств объекта проектирования в интерактивном режиме путем выбора проектировщиком управляющих стратегий (количества точек зондирования пространства параметров, количества локальных критериев оценки качества проектных решений, параметрических и функциональных ограничений.
Задача первой проектной процедуры состоит в том, чтобы определить такое подмножество G возможных вариантов решений oC&G- G котоРое соответствует штаимальному и информативному подмножеству локальных критериев, оценивающих качество данного объекта проектирования где Q с G- - подмножество вариантов решений, соответствующее линейно независимому подмножеству локальных критериев; Lc -вектор, характеризующий оптимальный набор управляющих стратегий на С -ом шаге итеративной процедуры.
Для выполнения поставленной задачи предлагается алгоритм проектной процедуры, который представлен на рисунке 2.1. Выполнение процедуры начинается с задания исходных данных, содержащих количество локальных критериев оценки качества объекта проектирования, параметрических и функциональных ограничений, а также количества пробных точек зондирования пространства параметров. С помощью указанных ограничений и уравнений связи между параметрами прессов (I.I3) выделяется область исследования пространства параметров G-. После задания количества пробных точек М с помощью имитационной модели пресса функционирования системы прессов для каждой пробной точни е ; LG j/й » определяющей вариант проектного решения, вычисляются локальные критерии качества Ф ( С).
Выбор существенных критериев проводится путем оценки корреляционной связи между значениями локальных критериев 4 (об1). На основе анализа корреляционных таблиц критериев проектировщик выбирает из них такие критерии, которые не имеют линейной зависимости между собой.
При выполнении проектной процедуры проектировщик может изменять набор управляющих стратегий _ с. Q для каждого С -го ша-га в интерактивном режиме. С помощью набора таких стратегий Lc j s ;Sfe 1, /-0 (количество локальных критериев, пробных точек, ограничений) изменяются свойства объекта проектирования так, что удается определить подмножество линейно независимых критериев, для которых выделяется подмножество вариантов G-c& проектного решения первой процедуры.
Для получения пробных точек были использованы точки ЛП с -последовательности, с помощью которых осуществлялось равномерное зондирование пространства параметров G-. Применение этих точек имеет принципиально важное значение для всего процесса оптимального проектирования. ЛП ; -последовательность равномерно распределена в единичном Z -мерном кубе и обладает наилучшими характеристиками равномерности среди всех известных в настоящее время равномерно распределенных последовательностей.
Проектное решение процедуры предлагается в виде упорядоченных таб.яиц испытаний. Для пробных точек oL , ..., , равномерно расположенных в G G, вычисляются все локальные критерии 4 (оСу, и по каждому критерию составляется таблица испытаний, в которой значения Фк. (оС1], ...,Ф (р6н) расположены в порядке возрастания
Особенности и постановка задачи оптимального синтеза системы кривошипных прессов
Кузнечно-прессовые машины представляют подкласс технологических машин, применяемых для изготовления изделий из металлов, сплавов и неметаллических материалов посредством операций ковки и (или) штамповки.
Исследуемые прессы одно-, двух- и четырёхкривошипные закрытые простого действия имеют следующие основные определяющие признаки: по способу воздействия на обрабатываемый материал относятся к группе прессов; по кинематике рабочего хода, где изменение скорости рабочих частей этих машин происходит по жёсткой кривой, форма которой определяется кинематикой главного привода, этот вид машин является кривошипными прессами; по виду входной энергии, превращаемой в выходную механическую работу, затрачиваемую на пластическую деформацию обрабатываемого материала, эти прессы относят к группе механических машин, где рабочее усилие осуществляется от энергетического источника при помощи механизма-кривошипа; по технологическому назначению эти прессы предназначены для листовой штамповки и относятся к подгруппе машин общего назначения [78] : "универсальные прессы"; - по конструктивным особенностям эти прессы относятся к группам двухстоечных, простого действия, с наличием одной, двух и четырёх точек подвески ползуна, кроме того, они принадлежат к типу машин с закрытой станиной и верхним расположением привода.
Совокупность этих трёх групп прессов, предназначенных для выполнения операций холодной штамповки (вырубки, гибки, неглубокой вытяжки и др.), характеризуется функциональной однородностью этих машин и имеет следующее конечное назначение: производство деталей, предназначенных для сборки узлов, механизмов, машин, агрегатов, установок и сооружений, без последующей их обработки на металлорежущих станках или с последующим различным объёмом такой доработки (заготовки деталей); производство изделий, имеющих самостоятельное применение, которые также могут изготовляться без последующей обработки на металлорежущих станках или с различным объёмом такой доработки (заготовки изделий).
Отметим, что однокривошипные машины являются менее сложными и металлоёмкими в изготовлении, двухкривошипные - более сложными и металлоёмкими и, наконец, четырёхкривошипные - самые сложные и металлоёмкие. Кроме того, каждый типоразмерный ряд этих машин характеризуется аналогичной тенденцией к увеличению сложности и металлоёмкости: с возрастанием значения главного параметра ряда типоразмеры изменяются от лёгких к более тяжёлым и сложным.
Такие конструктивные и размерные отличия между группами и типоразмерами каждого ряда определяют соответствующие различия в экономических затратах на изготовление, обслуживание и ремонт машин.
Изменение размерных значений параметров и состава типоразмер-ных рядов прессов определяет различный уровень эффективности этой системы машин при их изготовлеіши и эксплуатации в народном хозяйстве.
Расширение функциональных возможностей лёгких типоразмеров ряда путём увеличения некоторых значений их параметров (например, геометрических и кинематических) позволяет увеличить долю деталей, штампуемых на этих прессах. Таким образом,появляется возможность частичного перемещения деталей для изготовления из других групп прессов с учётом экономической целесообразности этого изготовления.
Аналогичная ситуация может возникать при изменении состава типоразмеров каждой из трёх групп прессов, когда изменение числа членов и частоты типоразмерного ряда определит технико-экономическую целесообразность перемещения деталей для изготовления их на соответствующих типоразмерах.
Этим объясняется наличие механизма внутренних связей между типоразмерами (элементами) системы трёх групп машин, обуславливающего взаимное влияние компонентов системы прессов при их изготовлении и эксплуатации.
Определим внешнее воздействие на систему машин в виде статистической выборки технологических процессов штамповки деталей на одно-, двух- и четырёхкривошипных прессах [ 79] .
Исследование состава парка кривошипных прессов 20 металлообрабатывающих Министерств показало, что около 1Ъ% парка кривошипных прессов простого действия усилием более 1000 кН, приходится на Министерства автомобильной, электротехнической промышленности, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения. Остальные министерства располагают 1-2 процентами прессов указанного типа от общего их парка, поэтому основной объём статистических данных собран на заводах автомобильного, тракторного, сельскохозяйственного машиностроения и электротехнической промышленности. В соответствии с этой структурой спроса, был определен перечень заводов, на которых производился сбор параметров техпроцессов штамповки деталей на исследуемых прессах (табл. 3.1).
