Повышение эффективности автоматизации изготовления деталей типа тел вращения в условиях многономенклатурного часто меняющегося производства на базе гомоморфных заготовок Маслов, Сергей Викторович

Введение к работе

Актуальность темы. Одной из задач, стоящих перед современным машиностроением, является организация высокопроизводительного изготовления деталей "по запросу" в условиях быстро меняющегося потребительского рынка- В связи с этим функционирование гибких производственных систем /ІПС/ строится по интегрированной технологии в соответствии с принципам "все только тогда, когда нужно". Однако практика эксплуатации ПІС в нашей стране и за рубежом показала, что наиболее эффективное их использование возможно в условиях, когда серийность деталей, их номенклатура и порядок запуска в производство в известной мере детерми-нирова'ш, а коэффициент загрузки оборудования стремится к единице. Между тем статичный характер существующих производственных связей противоречит указанным требованиям. Возникла ситуация, когда повышение гибкости, производительности и надежности многономенклатурного интегрированного производственного процесса только лишь за счет наращивания технических возможностей оборудования и программно-управлящего йлшлекоа становится мало эффективным.

_ч0дной из причин создавшегося положения является то, что при широком внедренаи прогрессивного оборудования и новых организационно-технологических форм автоматизированного производственного процесса системные представления о заготовках и заготовительном производстве, их роли и месте в обеспечении показателей эффективности автоматизированного производства, остались неизменными. Заготовки являются структурно статичном* объектами, поступающими извне в ПІС механообработки. Конструктивно-технологические свойства заготовок и их серийность определяют характер связ. : между элеыент-'ма ГПС, а гибкость технологического процесса, его производительность и надежность си-

ределяются исключительно возможностями оборудования, которое вынуждено приспосабливаться к текущей производственной ситуации, к поступающим заготовкам.

Таким образом, пpoблe^a повышения эффективности гибкого автоматизированного производства за счет использования системного потенциала заготовок, разработки метода организационно-техно логического приспособления их л изменяющимся условиям производства, имеет важное* научное и прикладное значение. Особую актуальность эта проблема приобретает для наиболее широко распространенного класса деталей - тел вращения.

Целью работы является поселение производительности, гибкости и надежности автоматизированных производственных систем при изготовлении деталей типа тел вращения комплектными партиями на основе использования заготовок, отвечающих требованиям ыкогономанклатуркого часто меняющегося производства, функционирующего в соответствии с Принципом "все только тогда, когда нудно".

Запачк исследования,:

1. Проанализировать связи между элементами гибких производственных систем, определить место заготовок в структуре ГОС и их роль как системообразующего фактора в формировании много-номенклатурных технологических процессов автоматизированного производства.

2.Разработать подход к структурной организации гибкой производственной системы обработки деталей типа тел вращения, для изготовления которых используются принципиально новые заготовки - гомоморфные /га-заготовки/.

3. Исследовать функционально-технологические взаимодействия /ФТВ/ манду элементами IEC и ГМ-заготсвками с целью определения влияния конструктивно-технологических свойств по-- 4 -

слеяних на производительность, гибкость и надежность изготовления деталей типа тел вращения.

1. Предложить методику оценки номенклатурной производительности, гибкости и надежности технологического процесса изготовления и поставки на сборку деталей для условий использования И-заготозок.

2. Сравнить расчетно и исследовать экспериментально влияние конструктивно-технологических свойств ГМ-заготовок на показатели эффективности автоматизированного производственного процесса и качества обработанных деталей.

3. На основании вышеизложенного определить наиболее рациональные виды IW-заготовок, позволяющие повысить О^'ІКЗКТИВКОСТЬ автоматизированного производства.

4. Разработать програг/чно-методический комплекс для автоматизированного проектирования Ш-заготовок.

8- Внедрить результаты иг-ледованяй в промышленность.-

Методы исследований: При структурном анализе ГЇЇС л поиске решений поставленных задач использозанк теория категорий, елемента теории информации, представления теории систе . При исследовании функционально-¹ .ехнологичєских взаимэде/ствий в технологической системе токарного обрабатывавшего центра /ТОЦ/ применялись основные положения теории систем массового обслуживания и теории надежности, решения систем линейных алгебраических уравнений с помоідьв ЗВМ, а при экспериментальных исследованиях - методы математической статистики.

Научная новизна:

1. На основе преобразованной схем; структурных свя'іе?. моз-ду элементами ГПС - включения подсистем; проечтигл'Лйия л иа!*о-тзвления заготовок в структуру автоматизировалиЛ производственной систега меха 'оібр&ботки - предложат/ Пі.иі.::,<::и-їл:.ио r.j-вке заготовка для изготовлек-.л тел Ергаенал - ViWMjy_v.:n<:.

2. Исходя из описания функционирования токарного обрабатывающего центра как марковского процесса, разработана методика расчета производительности процесса обработки, учитывающая дина мику перехода ГПС из одного состояния в другое при различных комбинациях функционально-технологических взаимодействий, лозвс лявдая виявить наиболее рациональные варианты гомоморфных заготовок с учетом конструктивно-технологических свойств инструментов, закимяого приспособления станка и транспортно- загрузочны: средств.

3. Для расчета номенклатурной производительности, технологической гибкости и надежности обработки комплектных партий деталей использованы количественные показатели ФЇВ, характерные для рассматриваемых организационно-технологических условий.

4. Количественно определена связь между величиной производительности и технологической гибкости, доказана необходимость измерения последней в единицах времени.

5. На структурно-логическом уровне определены соотношения между свойствами заготовок и показателями качества обработанны деталей.

6. С помощью понятия об ФТВ в НІС уточнена зависимость дл. расчета избыточной температуры детали, которую она приобретает б процессе обработки. ^%

7. Разработана математическая модель для автоматизированного проектирования гомоморфных заготовок на ЭВМ.

Практическая ценность работи: Разработанная схема структу ных связей мехду заготовительным производством /заготовками/ и транспортно-технологическим оборудованием в ЛІС позволяет рассматривать подсистему проектирования и изготовления заготовок как составной элемент ГПС механообработки, что, в свое очередь обеспечивает практические использование 1ы-заготовок в изменят щнхся условиях автоматизированного производства при выпуске де

талей комплектными партиями. Применение М-заготовок повышает производительность, гибкость и надежность изготовления деталей, сокращает непроизводительные расходы на транспортирование и складирование деталей. Созданный программно-методический комплекс автоматизированного проектирования ГМ-заготовок функционирует как автономно, так и в составе интерактивной системы подготовки технологических процессов. Результаты исследований могут быть использованы для оценки указанных параметров эффективности автоматизированных производственных процессов.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке технологических процессов изготовления деталей приборов в Киевском филиале НИТИ оптического приборостроения. ІЬдовой экономический эффект от внедрения технологии подетально-блочной обработки и программных средств проектирования ІМ-заготовок составил 25603 руб.

Апробация работы. Основині результаты работы доложены на:

республиканской научно-технической конференции "Внедрение роботизированных комплексов и гибких автоматизированных производств в механообрабатыванцих и сборочных производствах" /Севастополь, 1985 г./;

научно-практическом семинаре "Оборудование, организация и диагностика в гибких производственных системах" /Ленинград, 1987 г./;

Всесоюзний научно-технической конференции "Технологическое

и нормативное обеспечение станков с ЧПУ и гибких производственных систем" /Челябинск, 1988 г./;

1-ой Всесоюзной научно-технической кок'еренции молодых ученых "Роль научно-технического творчества молодежи в разработке и ускорении промышленного внедрения прогрессивных технологий, материалов и устройс- " /Севастополь. 1988 г./;

республиканской конференции Повышение производятолькоста ..

качества продукции в условиях гибкой автоматизации машино-и приборостроения" /Севастополь, 1988 г-/;

республиканской конференции "Автоматизация механосборочных процессов в машино- и приборостроении" /Москва, 1989 г./;

научно-техническом семинаре "Автоматизация технологической подготовки механообработки деталей на станках с ЧПУ" /Ленинград. 1990 г./;

научно-технических семинарах и конференциях: "Бнедрен-е программно-управляемого оборудования в механообработке" /Севастополь, 1987 г./, "Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение научно-технического прогресса и интенсификацию народного хозяйства" /Севастополі., 198? г./, "Внедрение станков с ЧПУ и роботизированных станочных модулей в ыеханообрабатквающее производство" /Севастополь, 1988 г./, "Опыт эксплуатации станков с ЧПУ и средств их оснащения", "Разработка и внедрение автоматических производственных систем" /Севастополь, 1990 г./.

Публикации. По материалам .диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура к объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и 50-ти приложений. Основной текст диссертации содержит 143 страницы,его иллюстрируют 10 таблиц и 37 рисунков; список литературы состоит из 281 наименования; приложения - из 126 страниц.

Основнке положения, выносимые на зашиту.

1. Подход к структурной организации гибкой производственной системы механообработки, в состав которой включена подсистема проектирования и „зготовлений заготовок тел вращения.

2. ІЬмоморфнне заготовки как средство: 1/ реализации комплектного выпуска деталей типа тел вращения в условиях автоматизированного многономенклатуркого производства, 2/ автоматизации изготовления деталей, обработка которых в ГПС считается

.- 8 -

экономичоски неэффективной по организационно-технологическим причинам, 3/ повышения производительности, гибкости, надежности функционирования автоматизированных производственных систем, 4/ повышения качества обработанных деталей.

3. Оригинальные методики соответствующих расчетов, результаты экспериментальных исследований, программно-методические средства автоматизированного проектирования ГМ-заготозок.