Введение к работе
Актуальность работы. В связи со стремительным развитием производства от инженеров и рабочих требуется быстрое принятие точных и правильных решений. Технологическая подготовка производства (ТПП) целая система по изготовлению продукции, которая включает в себя набор последовательно-параллельных этапов. От правильности и скорости решения задач каждого этапа ТПП зависят сроки и качество изготовления продукции. На рис. 1 отражено распределение задач, решаемых между технологом и оператором в ходе ТПП изготовления деталей на оборудовании с ЧПУ. На результат решения некоторых из задач может повлиять только технолог, а на результат решения других влияет технолог и оператор, обслуживающий оборудование с ЧПУ. Следовательно, производство, организованное на основе оборудования с ЧПУ нуждается в хорошо подготовленных и высококвалифицированных кадрах.
Высокая квалификация специалистов не решает проблему негативного влияния человеческого фактора на качество продукции, поэтому различные предприятия работают над автоматизацией решения задач на различных этапах ТПП. Особое внимание в этой области уделяется процессам создания опытных образцов продукции, выбору заготовок, определению последовательности обработки, расчетной части, а так же оформлению документации. На рис. 1 отмечены зависящие друг от друга этапы ТПП.
От скорости и качества принятия решений на этапе выбора комплекта технологических баз зависят последовательность переходов, выбор и проектирование оснастки, без которых готовую продукцию получить невозможно даже на оборудовании с ЧПУ. Напрашивается вывод, что влияние человеческого фактора на данном этапе ТИП должно быть минимальным. На практике существует потребность в качественной информационной поддержке решений задач базирования и повышения качества знаний и навыков специалистов при обслуживании оборудования с ЧПУ.
Повышение качества знаний и навыков специалистов можно достичь разработкой и внедрением новых методов и средств в области решения задач базирования и закрепления. Такими методами и средствами является автоматизированная информационная поддержка Из-за непрерывного роста объема информации, необходимой современному квалифицированному специалисту при обслуживании оборудования с ЧПУ, и с ростом потребности в непрерывной подготовке и переподготовке рабочих кадров возникла необходимость в новых более эффективных средствах подготовки операторов оборудования с ЧПУ.
Один из путей повышения эффективности и качества решения задач базирования и закрепления заготовок в рабочей зоне станка, а также подготовки операторов станков с ЧПУ - системы автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР). САПИР способны вместить весь опыт, накопленный специалистами, основные положения и последние достижения в области машиностроения, компьютерной подготовки производства, развития станков с ЧПУ и т.д. Эффективность функционирования такой системы определяется совокупностью средств, в которые входят учебно-методические факторы, формирующие процесс подготовки операторов решениям задач базирования и закрепления. И только при наличии взаимосвязи между отдельными сторонами единого процесса возможно гармоничное соединение комплекса технических средств и наборов информационных данных в единую информационно-технологическую среду для выпуска наукоемкой продукции.
Информационно-технологическая Среда - совокупность всех видов компьютерных технологий, использующихся для создания, хранения, обмена и использования информации во всех ее формах (числовой, текстовой, графической, фонографической, видеографической и др.)
Построение модели детали и , у
отработка иа технологичность
Оформление техно ло гнческон документации
Расчет и выбор заготовки і
\ Выбор комплекта
: технологических баз ф_
ЗАДАЧИ
і Расчет норм времени на изготовление детали
і Выбор оборудования
Разработка маршрута обработки детали
Выбор или проектирование приспособления и оспастки
I
Определение припусков
Определение последовательности обработки поверхностен
X I
Подбор инструментов и режима в резания
аааа------------..а-а----а-аа-аа
г
I Зависимые процессы
I -; ПРОЦЕССЫ, НА КОТОРЫЕ МОЖЕТ ПОВЛИЯТЬ
Е..../ ОПЕРАТОР ОБОРУДОВАНИЯ С ЧПУ
Рис.1. Распределение задач, решаемых между технологом и оператором оборудования с ЧПУ при ТИП
Внедрение системы автоматизированной поддержки информационных решений - это принципиально новое направление в развитии качества ТПП, а так же высшего и профессионально-технического образования, связанного с подготовкой рабочих кадров повышенной квалификации для обслуживания оборудования с ЧПУ. Необходимо уточнить, что САПИР не заменяют человека при решении задач базирования и закрепления заготовок в рабочей зоне станка. САПИР - только инструмент, позволяющий активно воздействовать на эти процессы.
Цель работы: повышение качества и производительности ТПП на основе автоматизированной информационной поддержки решения задач базирования и закрепления заготовок корпусных деталей (КД) при обслуживании современных фрезерных станков с ЧПУ в условиях информационно-технологической среды (ИТС).
Для достижения поставленной в работе цели потребовалось решить следующие задачи:
исследовать роль и место базирования в ходе ТПП для оборудования с ЧПУ; выявить типовые схемы базирования и закрепления заготовок КД на современном оборудовании с ЧПУ (на примере фрезерной 2.5 координатной обработки) для определения взаимосвязей в системе станок-заготовка-деталь;
создать компьютерную базу знаний (КБЗ) с типовыми схемами базирования и закрепления КД на современном оборудовании с ЧПУ;
формировать набор знаний в САПИР, необходимого оператору для решения задач базирования и закрепления заготовок КД на современном оборудовании с ЧПУ в производственных условиях.
Объектом исследования является процесс выбора технологических баз и станочных приспособлений для оборудования с ЧПУ в ходе ТПП (на примере 2.5 координатной фрезерной обработки корпусных деталей до 600 мм).
Методы исследования.
В работе были применены основные положения теории базирования, включая выбор технологических баз и схем закрепления заготовок корпусных деталей в рабочей зоне станка при 2.5 координатной обработке на фрезерных станках с ЧПУ; искусственного интеллекта для представления данных и знаний в компьютерной форме; компьютерного 3D моделирования с помощью CAD систем для графического представления типовых схем базирования и закрепления заготовок КД на оборудовании с ЧПУ.
Научная новизна работы заключается:
в установлении связей между комплектами технологических баз и видом приспособления для закрепления заготовок корпусных деталей в рабочей зоне станка с ЧПУ;
в ранжировании значимости типовых схем базирования и закрепления заготовок корпусных деталей в рабочей зоне станка с ЧПУ исходя из практического опыта разработки схем базирования и закрепления корпусных деталей при 2.5 координатной фрезерной обработке корпусных деталей;
в разработке математической модели в виде таблицы принятия решений, учитывающей возможность обеспечения определенного комплекта технологических баз каждым приспособлением.
Практическая ценность связана с разработкой методик:
графического представления выбора комплекта технологических баз в соответствии с классификацией КД по геометрической форме и габаритам (на примере 2.5 координатной обработки на фрезерных станках с ЧПУ);
выбора приспособлений по таблице принятия решений, отражающей связь комплектов технологических баз с видом приспособлений для КД;
развития и поддержки с помощью средств компьютерного моделирования базовых навыков у молодых специалистов инженерных и рабочих специальностей в области решения задач базирования и закрепления заготовок в рабочей зоне станка для обслуживания оборудования с ЧПУ.
Результаты данной работы актуальны для специалистов, решающих задачи в области базирования и закрепления заготовок для обработки на станке с ЧПУ, в частности для обучающихся в профессиональных колледжах по специальности оператор станков с ЧПУ и для студентов технических ВУЗов.
Использование данной САПИР позволяет подготовить операторов для обслуживания оборудования с ЧПУ для самостоятельного решения задач базирования и закрепления заготовок качественно и в короткие сроки.
Апробации: Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматизированные системы обработки информации и управления» ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», Седьмой Всероссийской научно-практической конференции "Применение ИЛИ - технологий в производстве".
Реализация работы. Материалы диссертационной работы были использованы при разработке САПИР задач базирования и закрепления заготовок КД на фрезерных станках с ЧПУ, а также для подготовки операторов станков с ЧПУ в Политехническом колледже № 13 (г. Москва).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 работ, 2 из них в изданиях, ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 38 наименований и 3 приложений, изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит _30 рисунков и 6 таблиц.
