Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Анализ научно - технической и производственной базы моделирования
автоматизированного управления технологическими процессами 9
-
Моделирование управления параметрами технологического процесса...9
-
Автоматизированное управление перераспределением 19
-
Методы обеспечения точности технологического процесса 27
Выводы и постановка задач исследования 41
2. Вероятностное математическое моделирование перераспределения
корреляционно связанных отклонений входных параметров
технологического процесса 43
-
Цель и методика вероятностного моделирования перераспределения отклонений входных параметров технологического процесса 43
-
Математическое моделирование решения прямой задачи для получения выходных параметров технологического процесса 44
-
Построение моделей для решения обратной задачи моделирования технологического процесса по отклонениям 52
-
Вероятностное моделирование перераспределения отклонений
входных параметров технологического процесса 62
Выводы 78
3. Проверка адекватности и достоверности математических моделей
перераспределения отклонений входных параметров
технологического процесса 80
-
Цель и методика проверки адекватности и достоверности моделей перераспределения отклонений 80
-
Разработка алгоритмов и программ проверки адекватности и достоверности моделей перераспределения 81
-
Проверка адекватности и достоверности модели на корреляционно связанных входных параметрах 89
3.4 Оценка достоверности и адекватности модели на корреляционно не
связанных входных параметрах ; 98
Выводы 104
4. Разработка алгоритма автоматизированного перераспределения
допустимых отклонений параметров технологического процесса
растачивания отверстий шатунов „ 106
-
Цель и методика автоматизированного перераспределения параметров технологического процесса растачивания шатунов 106
-
Алгоритм перераспределения допустимых отклонений параметров
технологического процесса растачивания шатунов 107
4.3 Перераспределение допустимых отклонений входных параметров
технологического процесса с учетом их корреляционной связи 124
4.4 Перераспределение допустимых отклонений входных параметров
технологического процесса без учета их корреляционной связи 128
Выводы 132
Заключение.... 133
Библиографический список ..136
Список условных сокращений 147
Приложение 148
Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития машиностроения позволяет перейти на новый уровень построения технологических процессов механической обработки узлов, деталей и заготовок при интеграции достижений математического моделирования и автоматики, реализуя комплексную автоматизацию подготовительных операций с использованием автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП).
Технология восстановления геометрических параметров отверстий шатунов автомобильных двигателей на расточном станке модели ОР - 14597, производимом ЗАО "Курский станкостроительный завод", представляет собой их растачивание до ремонтного размера. Базирование шатуна для растачивания отверстия его нижней головки производится по изношенной поверхности самого отверстия, и на станке этой модели осуществляется с помощью механического приспособления.
Выходной параметр технологического процесса растачивания представляет собой параметр отклонения от круглости отверстий нижних головок шатунов одной партии. Его точность определяется точностью базирования заготовок и на расточных станках рассматриваемой модели является не стабильной величиной.
Погрешность базирования отверстий нижних головок шатунов представляет собой замыкающее звено линейной размерной цепи отклонений, являющиеся входными параметрами технологического процесса растачивания.
Точность базирования отверстий нижних головок шатунов определяется соответствующей точностью входных параметров технологического процесса растачивания, допустимые отклонения на которые рассчитываются без учета корреляционных связей входных параметров, что не позволяет обеспечить точность базирования заготовок и точность выходного параметра технологического процесса растачивания.
Таким образом, решение задачи вероятностного математического моделирования перераспределения допустимых отклонений входных параметров технологического процесса растачивания отверстий нижних головок шатунов автомобильных двигателей на расточном станке модели ОР - 14597 с учетом корреляционных связей входных параметров является актуальным.
Цель работы. Обеспечение точности отверстий нижних головок шатунов автомобильных двигателей по параметру отклонения от круглости вероятностным математическим моделированием перераспределения допустимых отклонений корреляционно связанных входных параметров технологического процесса (ТП) растачивания отверстий шатунов на станке модели ОР - 14597 в рамках АСТПП.
Объект исследования. ТП растачивания отверстий нижних головок шатунов автомобильных двигателей с использованием автоматизированного управления перераспределением корреляционно связанных отклонений параметров.
Предмет исследования. Вероятностное математическое моделирование перераспределения корреляционно связанных отклонений параметров ТП растачивания отверстий нижних головок шатунов автомобильных двигателей.
Методы исследования. Базируются на математическом аппарате векторно-матричного исчисления и вероятностном моделировании. Материалами являются экспериментально полученные случайные величины линейной размерной цепи отклонений как составляющих звеньев погрешности базирования отверстия нижней головки шатуна автомобильного двигателя марки ЯМЗ - 740 на расточном станке модели ОР - 14597 и, полученные моделированием, распределенные по нормальному закону (РНЗ), корреляционно связанные случайные величины отклонений с заданными СКО и коэффициентами корреляции.
Научная новизна:
Разработана вероятностная математическая модель перераспределения СКО входных параметров ТП, отличающаяся тем, что позволяет оценить СКО любого количества входных параметров ТП с учетом их коэффициентов корреляции и СКО одного выходного параметра;
Выявлена закономерность, указывающая в декартовой системе координат
6 геометрическое место точек перераспределяемых СКО входных параметров ТП с учетом их коэффициентов корреляции, основанная на эллипсоиде перераспределения, отличного от эллипсоида рассеяния случайных величин отклонений входных параметров ТП; 3. Разработана методика проверки на адекватность и достоверность вероятностной математической модели перераспределения параметров ТП по СКО с использованием корреляционно связанных случайных величин входных и выходного параметров ТП в размерной цепи. Практическая ценность и результаты внедрения работы. Основные результаты диссертационной работы были внедрены на ЗАО "Курский станкостроительный завод", а именно: использованы в автоматизированной системе технологической подготовки производства ремонта шатунов для технологического процесса растачивания отверстий нижних головок шатунов автомобильного двигателя марки ЯМЗ - 740 и обеспечили точность их ремонтного размера по параметру отклонения от круглости.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2005 г.) и на научно-технической конференции "Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации 2005" (г. Курск, 2005 г.). Положения, выносимые на защиту:
Вероятностная математическая модель перераспределения среднеквадра-тических отклонений входных параметров технологического процесса, позволяющая по известному среднеквадратическому отклонению выходного параметра технологического процесса, оценить среднеквадратические отклонения его входных параметров с учетом их коэффициентов корреляции;
Закономерность, основанная на эллипсоиде перераспределения и позволяющая оценить возможные значения среднеквадратических отклонений входных параметров технологического процесса, удовлетворяющих веро- ятностной математической модели перераспределения; 3. Методика проверки адекватности и достоверности вероятностной математической модели перераспределения, основанная на представлении отклонений выходного параметра технологического процесса как замыкающих звеньев размерных цепей отклонений его входных параметров. Содержание диссертации раскрывается в четырех разделах. Во введении обосновывается актуальность работы, определяются цели и задачи исследования, дается общая характеристика выполненной работы, раскрывается научная новизна исследования.
В первом разделе проводится обзор современного состояния научно — технической и производственной базы моделирования автоматизированного перераспределения отклонений параметров ТП на основе отечественных литературных источников. Рассматриваются вопросы моделирования ТП, классификация моделей, требования, предъявляемые к ним, этапы математического моделирования. Рассматриваются методы повышения точности ТП в условиях автоматизированного управления перераспределением допустимых отклонений параметров ТП. Рассматриваются проблемы решения задачи перераспределения допустимых отклонений входных параметров технологического процесса с учетом их корреляционной связи и возможные способы ее решения. На основании выводов по первому разделу формулируются основные задачи исследования.
Во втором разделе разрабатывается вероятностная математическая модель перераспределения СКО входных параметров ТП, позволяющая их оценивать с учетом и без учета корреляционной связи входных параметров. Модель строится как система уравнений, в которой задаются СКО выходного параметра ТП, коэффициенты корреляции его входных параметров и коэффициенты, определяющие необходимые количественные соотношения СКО входных параметров. Для этого выявляется закономерность, указывающая в декартовой системе координат геометрическое место точек перераспределяемых СКО входных параметров ТП с учетом их коэффициентов корреляции, удовлетворяющих вероятностной математической модели перераспределения.
В третьем разделе проверяется адекватность и достоверность вероятностной математической модели перераспределения СКО входных параметров ТП. Для этого разрабатывается методика проверки адекватности и достоверности, основанная на использовании корреляционно связанных случайных величин (СВ) отклонений входных и выходного параметров ТП в размерной цепи. Проводится перераспределение СКО корреляционно связанных входных параметров ТП с учетом и без учета их коэффициентов корреляции и перераспределение СКО корреляционно не связанных случайных величин (СВ) отклонений входных параметров ТП. Корреляционно не связанные отклонения входных параметров ТП находятся путем ортогонального преобразования исходных корреляционно связанных отклонений во взаимонезависимый вид с теми же СКО с помощью программы.
В четвертом разделе рассматривается решение задачи обеспечения точности по параметру отклонения от круглости отверстий низших головок шатунов восстанавливаемых растачиванием на1 станке модели ОР - 14597 на примере шатунов автомобильных двигателей марки ЯМЗ - 740. Для этого разрабатывается алгоритм, представляющий собой последовательность действий перераспределения допусков входных параметров технологического процесса растачивания отверстий нижних головок шатунов с помощью разработанной вероятностной модели перераспределения.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ. Основных публикаций, раскрывающих тему диссертации: 5.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 111 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 15 таблиц.
