Введение к работе
Актуальность работы. На рубеже веков благодаря достижениям в области разработки новых материалов традиционные штампованные стальные диски постепенно отходят на задний план и их место на рынке все более уверенно завоевывают легкосплавные диски преимущественно из алюминиевых сплавов. Автомобильные колеса представляют собой тот самый ответственный элемент конструкции, который сегодня влияет на динамические характеристики, долговечность, надежность, экономичность и безопасность автомобиля. Вопросы автоматизации управления формированием отливки заготовки автомобильного колеса разработаны недостаточно, и, как показывает теория формирования отливок, это управление возможно только на основе эффективного использования математического моделирования и современных средств информационно-вычислительной техники. Дальнейший прогресс в развитии транспортных средств также в значительной степени зависит от уровня и степени совершенства автоматизации технологических процессов, используемых при их производстве.
Во Владимирском государственном университете в течение ряда лет проводятся научно-исследовательские работы по автоматизации управляемого процесса литья с кристаллизацией под давлением. В этих работах принимал непосредственное участие автор данной диссертации.
Основные направления исследований в диссертации связаны с построением математических моделей и алгоритмов для процесса литья с наложением давления, разработкой соответствующей оснастки и технологического процесса, разработкой математического и программного обеспечения технологических комплексов для литья с наложением давления.
Целью диссертационной работы является совершенствование управления процессом производства металлопродукции типа автомобильных колес из высокопрочных алюминиевых сплавов на основе исследования и отработки режимов литья и наложения давления, обеспечивающих увеличение прочности, снижение массы, повышение точности, экономию материалов и улучшение качества поверхности.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
інші, * .
Блмтії 1
-
Выполнить аналитический обзор научно-технических материалов по автоматизации производства металлопродукции типа автомобильных колес, определить круг задач и подходы к их решению;
-
Обосновать необходимость создания нового автоматизированного процесса производства заготовок типа автомобильных колес литьем с наложением давления и сформулировать задачи УЦШиленияу
-
Разработать математическую модель теплового взаимодействия расплава с материалом формы в процессе заполнения во взаимодействии с гидроприводом пресса;
-
Разработать технологический комплекс, создав информационно-измерительную систему, алгоритмическое и программно-аппаратное обеспечение для автоматизации процесса производства металлопродукции литьем с наложением давления;
-
Провести экспериментальные исследования и отработать оптимальные режимы Іехиологии производства заготовок типа автомобильных колес из высокопрочных алюминиевых сплавов;
-
Создать систему управления процессом производства металлопродукции литьем с наложением давления.
Методы исследований. В работе использованы теоретико-экспериментальные методы исследований, базирующиеся на положениях теории авюмагического регулирования, теплофизики, гидравлики, термодинамики, теории литейных процессов, методах планирования эксперимента. Методологическую и теоретическую основу составили труды отечественных и зарубежных авторов Е.П. Попова, ВА Бессекерского, Ю.П. Адлера, А.К. Белопухова, А.И Батышева, В.В. Маркова, Г.К. Круга, Н.Н. Белоусо-ва, А.А. Бочвара, Г.И. Тимофеева, К. Рейсдорфа и др.
Научная повита работы:
Получены математические модели технологического процесса в виде регрессионных уравнений, позволяющие выразить качественное и количественное влияние параметров технологического процесса на выбранные показатели качества: шероховатость, лекальные дефекты, иористость и предел прочности при растяжении;
Разработан общий критерий оценки качества для технологического процесса производства заготовок типа автомобильных колес из высокопрочных алюминиевых сплавов литьем с наложением давления, предназначенный для количественной оценки качества изделия в реальном масштабе времени;
Разработан алгоритм корректировки технологических параметров процесса автоматизированного производства заготовок автомобильных колес из высокопрочных алюминиевых сплавов литьем с наложением давления на основе общею критерия оценки качества управления и математических моделей технологического процесса, который позволяет определить оптимальные технологические режимы и эффективно управлять процессом для получения качественного изделия;
Автоматизирован новый технологический процесс производства ме
таллопродукции на примере автомобильных колес, отличающийся тем, что
в нем совмещены и контролируются операции вакуумирования полости формы, заполнения формы расплавом и наложения давления на металл;
Одним из наиболее важных результатов выполненной работы еле-дует считать создание системы управления процессом, способной формировать знания о разрабатываемом процессе, улучшать и совершенствовать качество продукции, автоматизировать ее производство.
Практическая ценность работы. Разработанные математические модели и резулыаты экспериментальных исследований использованы при создании управляющей программы и внедрены при производстве отливок заготовок из прецизионных сплавов на ЗАО НПЦ «ИНОР» в г. Королеве.. Оборудование, алгоритмы и программы используются в учебных курсах «Проектирование систем управления», «Автоматизация производственных процессов», «Автоматизация технологических процессов» при подготовке инженеров по специальности 210200 - Автоматизация технологических процессов и производств во Владимирском государственном университете. На защиту выносятся:
математические модели технологического процесса в виде регрессионных уравнений, позволяющие выразить качественное и количественное влияние параметров технологического процесса на показатели качества отливки;
общий критерий оценки качества для технологического процесса
производства заготовок литьем с наложением давления предназначенный
для количественной оценки качества изделия в реальном масштабе вре
мени; ,
алгоритм корректировки технологических параметров процесса автоматизированного производства заготовок литьем с наложением давления на основе общею критерия оценки качества и математических моделей технологического процесса, который позволяет определить оптимальные технологические режимы и эффективно управлять процессом для получения качественной металлопродукции;
методика разработки систем управления процессом литья с наложением давления с коррекцией технологических параметров на этапах заполнения формы и наложения давления на кристаллизующийся металл.
Обоснованность научных материалов. Основные научные положения, выводы и рекомендации являются обоснованными, что подтверждается использованием известных положений теории автоматического регулирования, теплофизики, гидравлики, термодинамики, теории литейных процессов и методов планирования эксперимента. Исследования по теме выполнялись с применением метрологически аттестованных датчиков и измерительных систем. Полученные теоретические зависимости сравнивались с экспериментальными результатами.
Реализация и внедрение результатов работы. Использование разработанных методик и средств автоматизации на ЗАО НПЦ «ИНОР» в г. Королеве при производстве отливок заготовок из прецизионных сплавов обеспечивает повышение коэффициента использования металла с 0,4 - 0,6 до 0,80 - 0,85 при одновременной стабилизации качества металлопродукции.
Апробация работы, Содержание и основные результаты работы докладывались на 5-й Международной научно-технической конференции «Производственные технологии и качество продукции», ВлГУ, 2003 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», Н. Новгород, 2003 г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы машиностроения на современном этапе», ВлГУ, 2003 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе две в центральной печати (журнал «Мехатроника, автоматизация, управление») и получено положительное решение о выдаче патента на изобретение заявка № 2002121202/02(022306) приоритет от 05.08.2002 г.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 238 страницах машинописного текста и включает 87 рисунков, 19 таблиц, 7 приложений, библиографический список, состоящий 122 наименования.
Похожие диссертации на Разработка системы управления процессом литья с коррекцией технологических параметров на этапах заполнения формы и наложения давления на кристаллизующийся металл
