Введение к работе
Актуальность работы
Одним из основных и наиболее эффективных способов изготовления поковок массой до 1500 кг при единичном и мелкосерийном производстве в машиностроении является ковка на молотах
Формирование в России рыночных отношений обусловило изменение требований к производству изделий Возросла доля мелкосерийного производства Увеличивается ассортимент выпускаемой продукции Предприятия непрерывно находятся в стадии технологической подготовки производства к выпуску очередного изделия Все это определяет актуальность автоматизации проектирования технологических процессов (ТП) в подготовке производства изделий, в частности, для ковки поковок на молотах
Количество поковок типа ступенчатый вал, отковываемых на молотах, в объеме производимых ковкой поковок составляет на разных машиностроительных предприятиях от 10 до 50 процентов Технология ковки ступенчатых валов достаточно сложная и требует от технолога глубоких знаний и большого опыта ее проектирования
Деятельность инженера-технолога во многом строится исходя из его личного опыта, которого может оказаться недостаточно для правильного и оптимального решения конкретной технологической задачи Для усиления интеллектуальных возможностей человека создаются интеллектуальные системы автоматизированного проектирования (САПР), ядром которых являются знания о предметной области Интеллектуальную систему можно рассматривать как человеко-машинный комплекс, который оказывает поддержку при решении сложной задачи за счет компьютерной обработки знаний специалистов-практиков Для разработки интеллектуальных систем могут использоваться различные модели и подходы к представлению знаний, например, объектно-ориентированные, продукционные, логические и др , каждая из ко-
торых имеет свои сильные стороны, определяющие область рационального использования
Для объектно-ориентированного подхода характерна хорошая структу-рируемость, инкапсуляция данных, наличие механизмов наследования, полиморфизма, что позволяет разрабатывать гибкие, масштабируемые информационные системы и снизить затраты на сопровождение и модернизацию системы Объектно-ориентированный подход является эффективным современным методом для разработки интеллектуальных систем
При разработке модели предметной области реализуется набор классов, обладающих методами и свойствами, применяется эффективный механизм наследования Благодаря использованию механизмов наследования и полиморфизма различные по своей природе объекты проявляют похожее поведение, что делает работу с системой интуитивно понятной и сокращает сроки обучения пользователей
В целях усиления интеллектуальных действий технолога актуальной является задача разработки интеллектуальной САПР ТП ковки ступенчатых валов на молотах с применением объектно-ориентированного подхода, способной обеспечить быстрое, эффективное и качественное проектирование технологии ковки
В основе САПР ТП ковки ступенчатых валов лежит графическая подсистема, обеспечивающая взаимодействие системы с пользователем, отображающая ход и результаты работы Актуальной является задача разработки интеллектуальной предметно-ориентированной графической подсистемы САПР ТП ковки ступенчатых валов, основанной на объектно-ориентированном подходе
Работа выполнена по плану научных исследований Института машиноведения УрО РАН и хоздоговору с ЗАО "Уральский турбинный завод" (г Екатеринбург) в рамках приоритетного направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации 04 - "Информационно-
телекоммуникационные системы" и критической технологии Российской Федерации 18 - "Технология производства программного обеспечения"
Цель работы
Разработать интеллектуальную графическую подсистему САПР ТП ковки ступенчатых валов на молотах
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи
Разработать объектно-ориентированное представление геометрической модели детали, сборной детали и поковки
Определить виды размерных цепей для детали и поковки и алгоритмы их формирования
Разработать алгоритм оптимальной компоновки деталей в поковке, минимизирующий статический момент на ковочном манипуляторе
Разработать предметно-ориентированное графическое ядро для управления жизненным циклом объектов, формирующих деталь, сборную деталь и поковку
Выполнить реализацию интеллектуальной предметно-ориентированной графической подсистемы на основе разработанной объектно-ориентированной модели
Научная новизна
Построены объектно-ориентированные модели детали, сборной детали и поковки ступенчатого вала, учитывающие взаимосвязи, характерные для проектирования технологии ковки
Определены классы базовых объектов и построена их иерархия
Решена задача оптимизации компоновки деталей в поковке, поставленная в терминах теории оптимального управления дискретными процессами
Практическая значимость 1 Разработано предметно-ориентированное ядро графической подсистемы, управляющее жизненным циклом объектов, формирующих деталь, сборную деталь и поковку
Разработан алгоритм оптимизации компоновки группы деталей в поковке исходя из минимума статического момента компоновки относительно положения манипулятора
Разработана интеллектуальная графическая подсистема САПР ТП ковки -"Графический редактор"
Достоверность полученных результатов обеспечена сопоставлением их с известными из научной и справочной литературы, а так же соответствием требованиям предприятия, на котором они внедрены
Внедрение результатов в промышленности Разработанная интеллектуальная графическая подсистема в рамках интеллектуальной САПР ТП ковки внедрена на ЗАО «Уральский турбинный завод» (г Екатеринбург)
Публикации и апробация результатов работы По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 публикации в изданиях из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях ХН Международная конференция по Вычислительной Механике и Современным Прикладным Программным Системам (Владимир, Россия, 2003 г), 1-я Российская конференция с международным участием по кузнечно-штамповочному производству "Кузнецы Урала - 2005"(В-Салда, Россия, 2005 г), Международная научно-техническая конференция "Интеллектуальные системы" и "Интеллектуальные САПР" (Дивноморское, Россия, 2005 г), Международная научно-техническая конференция "Интеллектуальные системы" и "Интеллектуальные САПР" (Дивноморское, Россия, 2006 г)
На защиту выносятся 1 Применение объектно-ориентированного подхода для разработки интеллектуальной графической подсистемы САПР ТП ковки ступенчатых валов,
Объектно-ориентированные модели детали, сборной детали и поковки ступенчатого вала для проектирования технологии ковки,
Решение технологических задач определение чистовых размеров детали для контура поковки и оптимизация компоновки группы деталей в поковке
Личный вклад автора Разработана интеллектуальная графическая подсистема САПР ТП ковки ступенчатых валов на молотах Все выносимые на защиту положения диссертационной работы получены лично автором
Структура н объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 97 наименований и приложения Изложена на 126 страницах текста и содержит 47 рисунков и 15 таблиц
