Введение к работе
Ащ^льность. Одной из важнейших задач машиностроения, является повышение эффективности производства за счет применения высокопроизводительного автоматизированного оборудования, обеспечивающего значительное повышение производительности труда при автоматизации различных технологических процессов. В производстве массо-вых изделий нашли применении автоматические роторные линии (АРЛ) и роторные машины (АРМ), более широкое использование которых для автоматизации процессов резания сдерживается отсутствием исследований точности обработки деталей на АРЛ, жесткости этих технологических систем, износа режущего инструмента и других факторов.
Длительнее дискуссии по вопросу применения АРЛ относятся прежде всего к АРЛ механической обработки и область, их эффективного использования должна быть установлена на строго научной основе.
Еще более важным является разработка научных положений, технологических и конструкторских методов, позволяющие расширить диапазон применения АРЛ механической обработки в сторону крупносерийного производства, при этом, как показал анализ работы парка указанных АРЛ, габариты обрабатываемых изделий обычно не превышают размеры -100 х 60 х 60 мы. Такие малогабаритные детали в количественном отношении составляют до 57 от общего числа деталей, большинства машин, а в' таких отраслях промышленности как приборостроение, электронная, электротехническая, часовая, радиопромышленность,промышленность средств связи и некоторых других доля малогабаритных деталей в изделиях достигает 90.» и более.
Однако в диапазоне годовых объемов выпуска изделий от 200 ты-. сяч до 3 миллионов штук в производстве малогабаритных деталей успешно используют конкурентоспособное (по отношению к АРЛ) специальное автоматизированное оборудование механической обработки: специальные полуавтоматы .(СП), автоматы (СА) и малогабаритные агрегатные станки (MAC). К 1990 г. в указанных отраслях промышленности зжегодно создавалось свыше 1200 единиц отмеченного специального автоматизированного оборудования, при этом возникали значительные трудности в проектировании технологических процессов обработки. С одной стороны, еще при разработке маршрутной технологии нумно определить число операций, последовательность их выполнения, типа?; и оличестве специального автоматизированного оборудования, причем проектируемый технологический Пронесе должен быть самым экономичным. С другой стороны, в этот момент указанного специального оборудования не только не существует, но его проектнрова ние даже не начато. Более того, его проектирование можно начать
'- 4--
лишь после выбора технологии изготовления изделия. Но на'эконо
мичность технологического процесса оказывают существенное влия
ние технико-окономические показатели используемого в этой процес
се оборудования: его стоимость, затраты на ремонт, занимаемая
производственная плоідздь и другие. В результате возникает неопре
деленность принятия решения- при выборе оптимального варианта тех-'
нслогил изготовления деталей на специальном автоматизированном
оборудовании, вк.йчая роторные автоматические линии механической
обработки. ^-- ' ; . „'.
В связи с изломанным особую актуальность в нестоящее время приобретает проблема, которая заключается б разработке технологических и. конструкторских методов повышения эффективности АРЛме*-ханическо;'! обработки, включающих в себя создание трхнико-эконо-ыичелкич моделей специального автоматизированного оборудования, определение области з^ектисного использования АРЛ механической обработки,' разработку теоретических основколичественна ок-п-ки
КачеСТВй структуры Проектируемых ТеХНОЛОГИЧеСКИХ ПрОіІеССОЕ, -І.-ГО-
ыаткзацию их проектирования- и' разработку методов расчета ожидае
мой, гсчаости изготовления деталей на АРЛ с целью создания-высоко-
оффьктчвных' конструкций АРЛ и новых методов проектирования эконо
мичных технологических процессов механической обработки малогаба-
риткгтх детелей на этом оборудовании. . ' -
Методы_иссле,повашй. Теоретические я экспериментальные иссле
дования базировались на научных основах-технологии-машинострое
ния, основных положениях теоретической механики и теории резания,
методах математической статистики, теории' графов, аппарата теории
нечетких множеств' н теории квалиметрии, методах графического, ма
тематического моделирования и программирования на ЗВА1, методах
функционально-физического анализа и синтеза,.: теории оптимизации.
При проведении :.-кспери:«?иїов. использованы современная, измеритель
ная аппаратура и ЭВМ, высокопроизводительное специальное автома-
тизиозві'нное оборудование.- ' .
Автор защищает технологические и конструкторские методы повышения ^ективности АРЛ механической обработки, -включающие: :
-
Модели технико-экономической 2.ріективнрсти АРЛ механической оичаботки И конкурентоспособного специального'оборудования.
-
Гуинципы построения и критерии 'качества сїруктурьі техноло-ги«зеск'1'>: процессов обработки деталей на АРЛ и специальном автоматизированном оборудовании.
'с. Автор, многокритериальной олтим> эяики структуры технологических гроцессов' изготовления малогабаритных деталей на АРЛ и спе циа . чноы автоматизированном оборудовании.
4. Метод расчета отидяемой точности обработки деталей на автоматических роторних ЛИНИЯХ.
.5. Технологические компоненты САПР маршрутных технологических процессов обработки малогабаритных деталей на АРЛ.
-
Метод конструирования АРЛ повышенной технологической и производственной гибкости.
-
Методы конструирования АРЛ механической обработки повышенной эффективности.
Научная новизна.
I. Разработана концепция оценки качества и оптимизации структуры технологических процессов механической обработки малогабаритных деталей на АРЛ п специальном автоматизированном оборудоіа-ний.
2. Установлены основные свойства структуры указанных техноло
гических процессов и обоснованы принципы построение критериев
качества этей структуры. -
3. Впервые предпринята попытка формализовать известные техно
логические принципы, используемые при проектировании технологий
изготовления малогабаритных деталей на специальном автоматизиро
ванном оборудовании.
4. Установлена существенность и форма связи кинематики АРЛ,
специального автоматизированного оборудования механической обрат
ботки, требуемой точности обработки поверхностей изделия с важнейшими технико-экономическими показателями АРЛ и указа"ного оборудования.
5. Разработаны инвариантные технико-экономические модели эф
фективности АРЛ и специального автоматизированного оборудования
механической обработки малогабаритных деталей.
б.Научно обоснована область эффективного использования автомати-'ческих роторных линий механической обработки.
7. Разработана методика опенки ожидаемой точности механической обработки деталей ка АРЛ.
Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли практическое применение з методиках оиенки ожидаемой стоимости и кате-' гории сложности ремонта АРЛ и специального автоматизированного оборудования, позволяющие еще на предпрэектноЯ стадии определить важнейшие технико-экономические показатели этого-оборудования, необходимые при экономическом сравнении вариантов технологий обработки деталей на указанном оборудовании. Предложена методика оценки ожидаемой точности механической- обработки деталей. Регг/ль-
- б-
таты работы нашли применение при конструировании технологических роторов повышенной жесткости, роторных автоиодналадчиков для роторов механической обработки, устройств, контроля состояния режущего инструмента. Даны рекомендации по. применению устройств волоконной оптики для контроля износа режущего инструмента в АРЛ. Предложены новые способы измерения жесткости специального автоматизированного оборудования механической обработки, разработаны две системы автоматического удаления"стружки в АРЛ механической обработки.
Реализация в промышленности. Решению пробл_емы повышения эффективности АРЛ механической обработки и созданию экономичных, технологических процессов изготовления малогабаритных деталей на АРЛ и конкурентоспособном автоматизированном специальном оборудовании посвящены 12 хоздоговорных работ, научным руководителем и ответственным исполнителем которых являлся автор. Работа выполнялась в соответствии с координационным планом АН СССР в направо лении І.П.1.8: "Разработка научных основ комплексной системы кон-, струирования, расчета, освоения и эксплуатации, роторных и роторно-конвейерных систем" и координируется Научным советом РАН по проблемам машиноведения и технологических процессов в 198.5..... 1995 г.г. Результаты работы реализованы .в отраслевом стандарте ОСТ 4Г0.091.333-82 (Минрадиопром), в качестве отраслевых материалов используют пять отмеченных выше методик, внедрены .в производство переналаживаемая,, многономенклатурная (на четыре типоразмера) АРЛ мод. ЛМОК-ШР и многономенклагурнзя'(на десять типоразмеров деталей) АРЛ обработки штырей телескопических антенн мод. ЛОТАС, технологические' роторы повышенной жесткости,' роторный ав-топодналадчик режущих инструментов технологических роторов, 10/ \ АРМ нарезания резьбы с устройствами контроля состояния инструмента. Переданы в опытную эксплуатаг'.ию ряд модулей волоконной оптики для контроля износа резцов и уровня их настройки вне линии, САПР маршрутных технологий (СП "Синко-лейт", РСФСР-Швейцария).- Результаты работы использованы при создании 21 АРЛ и 34 единиц 'специального автоматизированного оборудования и внедрены в производство на 12 предприятиях и трех вузах.
Общий народо-хоэяйственний эффект от внедрения результатов работы составил 1,1 миллиона рублей (в ценах с 1970 до 1992 г.г.).
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были изложены и обсуждены на шести международных и раде всесоюзных,, республиканских, региональных и отраслеэых симпозиумах, конференциях и семинарах. В законченном виде диссертация обсуждалась на
- 7 -совместных заседаниях кафедр "Автоматические роторные линии", "Технология машиностроения", "Металлорежущие станки" Тульского государственного технического университета; кафедр "Технология машиностроения" и."Металлорежущие станки и инструменты" Ульянов-ского политехнического института и Ыогилевского машиностроительного института.
Публикации. Основные научные положения, результаты и выводы, описание наиболее перспективных знструкций опубликованы в 206 работах, включая три монографии (в издательстве "Машиностроение") и три брошюры, ше.'сть авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, основных результатов и выводов, списка литературы из 27 наименований. Работа изложена на 379 страницах машинописного текста, содержит Ш таблиц и иллюстрируется 98 рисунками.