Введение к работе
Актуальность темы. Комплекс практических задач современного авиастроения, появление новых материалов, конструкций, повышение требований к уровню организации производства и к качеству выпускаемой продукции, ее конкурентоспособности на внешнем и внутреннем рынке определили насущную потребность в современных инновационных технологиях и оборудовании, характеризуемых возможно полной и высокоэффективной автоматизацией производства. К ним обоснованно можно отнести использование автоматизированных профилегибочных машин, в частности для гибки с растяжением длинномерных сложнопрофильных изделий.
Технология авиастроения, обработка авиационных сплавов давлением отличаются повышенной изменчивостью размерно-механических параметров заготовок, мелкосерийностью и многономенклатурностью, значительной сложностью кинематических схем и сложностью проектирования управляющих программ, высоким уровнем исходной (априорной) неопределенности, из-за чего существующие САПР оказываются неэффективными из-за отсутствия времени на своевременную подготовку управляющих программ в условиях быстрой смены номенклатуры деталей и инструментальной оснастки. Последнее обусловило необходимость разработки таких технологий, при которых формообразующее замыкание координат и сил являлось слабозависящим от воздействия влияющих факторов и параметров различной природы за счет подготовки управляющей программы в реальном времени в режиме «Обучение» по первой детали.
Теория гибки с растяжением как совмещенной операции силового деформирования была подробно рассмотрена научными школами Московского государственного авиационно-технологического университета, Казанского, Воронежского и Саратовского государственных технических университетов, Национального института авиационных технологий (г. Москва). Этому вопросу посвящены работы отечественных ученых: Б.М.Бржозовского, М.Н.Горбунова, А.Н. Громовой, В.И.Ершова, В.М.Зайцева, И.М.Закирова, А.А.Ильюпгана, А.Ю.Ишлинского, А.В.Кочеткова, М.И.Лысова, М.М.Малинина, С.С.Одинга, О.В.Попова, В.В.Соколовского, АД.Томленова, И.Б.Челпанова и др. Ими были подробно отработаны методы и системы проектирования управляющих программ для автоматизированных профилегибочных машин при изготовлении больших партий однотипных деталей. Однако, на сегодняшний день открытыми остаются вопросы повышения эффективности управления формообразованием (повышение качества, производительности, уменьшение затрат на доводочные операции) с целью повышения точности технологии гибки с растяжением при изготовления специзделий со значительным разбросом и временным трендом в размерно-механических параметрах заготовок в условиях мелкосерийного мцЬк^ЖШ^Ш?иоге-произ-
3$3d3\
БИБЛИОТЕКА J О» МаГ
водства, например, формообразования партий свежезакаленных изделий из алюминиевого сплава Діб.
Цель работы. Повышение эффективности управления формообразованием сложнопрофильных деталей на автоматизированных профилеги-бочных машинах на основе уточнения математической модели процесса гибки с растяжением и анализа влияния непрямолинейности свободного участка деформируемого профиля, а также оперативного программирования в режиме «Обучение» и коррекции управляющих программ.
Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены на базе теории автоматического управления, методов автоматизации технологических процессов и производств, робототехники, теории механизмов и деталей машин, теории упругости и пластичности, теории обработки металлов давлением и др. Для моделирования процесса гибки с растяжением использована интегрированная система автоматизации научных и инженерно-технических расчетов Maple. Экспериментальные исследования проведены для различных типоразмеров изготавливаемых деталей на автоматизированной профилегибочной машине ПГР-бДД с УЧПУ 2Р32М с применением сменных обтяжных пуансонов и сменных кулачков зажимных патронов с использованием общепринятых и оригинальных методик. Обработка результатов измерений осуществлена методами математической статистики с использованием программного продукта Mathcad PLUS 6.0.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Получена модель процесса формообразования на автоматизированных профилегибочных машинах, которая позволяет учитывать криволиней-ность свободного участка профиля между точкой схода заготовки с пуансона и концом заготовки. Разработаны методика и программный комплекс для расчета напряженно-деформированного состояния формооб-разуемого профиля, позволяющие давать обоснованные рекомендации о выборе технологических схем формообразования на автоматизированных профилегибочных машинах.
Предложен способ повышения эффективности управления формообразованием за счет компенсации влияния основных факторов, приводящих к остаточным деформациям деталей, в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства с помощью оперативного программирования и коррекции управляющей программы.
На основе выполненных исследований обосновано управление формообразованием сложнопрофильных деталей на автоматизированных профилегибочных машинах, позволяющее компенсировать влияние криволинейности свободного участка профиля и деформаций обтяжного пуансона при автоматической подготовке и последующей коррекции управляющей программы.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Отработаны методы определения параметров первоначальной настройки про-филегибочной машины с учетом начальных условий. Определены технологические ограничения для автоматизированного процесса гибки с растяжением, обеспечивающие возможность достижения требуемой точности формообразования с учетом минимизации затрат на доводочные операции.
Повышена эффективность управления формообразованием сложно-профильных деталей; результаты теоретических исследований, вычислительных и натурных экспериментов внедрены в технологию процесса формообразования на автоматизированной профилегибочной машине ПГТ-6АД с УЧПУ 2Р32М на ЗАО «Саратовский авиационный завод». Осуществлено изготовление силовых элементов для авиационной техники, самолетов Як-42, Як-54. Предложен способ правки на автоматизированном профилегибочном оборудовании трехметровых разборных дорожных реек КП-531, применяемых в диагностике автомобильных дорог для оценки ровности дорожного полотна. Разработан и практически применен способ «Обучение-калибровка» системы управления малогабаритного пресса для силовых операций окончательной правки, рекомендуемого для введения в технологию формообразования сложнопрофильных деталей.
Апробация. Основные научные положения и результаты работ докладывались на Международной научно-технической конференции «Комплексное обеспечение точности автоматизированных производств» (г. Пенза, 1995 г.), Международной конференции «Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении» (г. Саратов,
г.), Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (г. Пенза, 2003 г.), Всероссийской молодежной научно-технической конференции «22-е Гага-ринские чтения» (г. Москва, 1996 г.), Всероссийских научно-практических конференциям по диагностике автомобильных дорог (г. Саратов, 2002,
гг.), заседаниях кафедры «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования машино- и приборостроения» СГТУ в 2001-2004 гг., научно-техническом совете ФГУП Саратовский научно-производственный центр «Росдортех».
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 169 страниц основного текста, 47 рисунков, 4 таблицы, список используемой литературы, включающий 145 наименований, 4 приложения.
