Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 12
1.1. Технологическое обеспечение эффективности технологических процессов обработки зубчатых колес 12
1.2. Обзор методов оценки надежности технологических процессов обработки зубчатых колес 22
1.3. Обзор методов оптимизации уровня наделшости технологических процессов обработки зубчатых колес 40
1.4. Постановка цели и задачи исследований 44
Глава 2. Разработка метода оценки и оптимизации технологических процессов изготовления зубчатых колес по уровню технологической надежности 46
2.1. Надежность технологических процессов зубообработки с точки зрения экономических аспектов. Оптимальные технологические системы зубообработки 46
2.2. Объект исследования. Описание исследуемой технологической системы. Задание параметров и границ системы 56
2.3. Математическая модель оценки погрешностей механической обработки 63
2.4. Методика сравнения теоретических профилограмм погрешностей и измеренных профилограмм 75
2.5. Моделирование технологического процесса по уровню технологической надежности 78
2.6. Разработка метода и алгоритма оценки технологического процесса по уровню технологической надежности 83
2.7. Разработка метода и алгоритма оптимизации технологического процесса по уровню технологической надежности 89
2.8. Выводы 98
Глава 3. Разработка сапр анализа и проектирования оптимальных, технологических процессов зубобработки по уровню технологической надежности
3.1. Математическое обеспечение
3.2. Информационное обеспечение
3.3. Аппаратное обеспечение
3.4. Краткое описание работы с системой
3.5. Оценка технико-экономической эффективности применения САПР
3.6. Выводы
Глава 4. Плакирование эксперимента. эксперимент 128
4.1. Методика проведения экспериментального исследования 128
4.2. Основные теоретические положения используемые в экспериментальном исследовании 132
4.3 .Результаты экспериментального исследования и анализ данных 138
4.4. Выводы 145
Основные результаты и выводы 146
Список литературы 150
- Обзор методов оценки надежности технологических процессов обработки зубчатых колес
- Объект исследования. Описание исследуемой технологической системы. Задание параметров и границ системы
- Информационное обеспечение
- Основные теоретические положения используемые в экспериментальном исследовании
Введение к работе
В современном машиностроении одной из важнейших является задача повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Исключительно большое значение имеет решение данной задачи в технологическиемких производствах (автотракторостроение, станкостроение, приборостроение и др.), изготавливающих технически сложные изделия с использованием зубчатых передач.
Технологические процессы изготовления зубчатых колес являются сложноструктурированными технологическими системами, характеризуются нестабильными процессами образования и трансформирования погрешностей обработки, в результате чего снижается их эффективность и достигаемый уровень технологической надежности составляющих операций. Этим объясняется недостаточная эксплуатационная надежность изделий, поскольку до 40% отказов вызвано дефектами производства. В практике современной технологии зубообработки широко применяются операции чистовой обработки зубчатого венца, основанные на методе свободного двухпрофильного обката (зубошевингование, зубохонингование, обкатка и др.). Данные операции обеспечивают высокую производительность обработки, однако не гарантируют стабильного достижения требуемых норм точности (вариация значений технологических погрешностей может изменяться до 3,5 раз), что отрицательно отражается на качестве и надежности готовой продукции в целом. Современный уровень развития теории надежности и технологии машиностроения не предоставляет приемлемых методов оценки показателей надежности технологических систем по параметрам качества изготовляемой продукции и определения параметров технологических систем исходя из показателей надежности. Поэтому становится очевидной необходимость создания как методов оценки уровня технологической надежности процессов обработки зубчатых колес, так и определения параметров технологических систем по уровню
7
надежности, позволяющих оценить и управлять надежностью
технологических систем обработки зубчатых колес с целью повышения их эффективности.
Из изложенного выше следует, что тема диссертационной работы, заключающаяся в разработке метода оптимизации технологических процессов изготовления зубчатых колес по уровню технологической надежности, подразумевающая создание методов оценки уровня надежности и определения параметров технологических систем по уровню технологической надежности, является актуальной и представляет значительный научный и практический интерес.
Актуальность темы диссертационной работы заключена в том, что в настоящее время проблема эффективности технологических процессов обработки зубчатых колес поставлена очень остро в связи с рыночными отношениями, возросшей конкуренцией и проблемами технологического обеспечения качества выпускаемой продукции в связи с возможным внедрением на предприятиях машиностроения международной системы менеджмента качества. Понятие эффективности технологического процесса включает в себя уровень технологической надежности, а его исследование и управление им приводит к управлению эффективностью процесса в целом.
Объекты исследования. Объектами исследования являются технологические процессы обработки зубчатых колес, имеющие в составе технологические операции, основанные на методе свободного обката.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности технологических процессов обработки зубчатых колес с использованием метода свободного обката путем управления уровнем технологической надежности.
В качестве задач диссертационного исследования ставились следующие:
1. Разработать метод оценки уровня технологической надежности технологических процессов обработки зубчатых колес по технико-экономическим показателям.
Разработать математическую модель оценки погрешностей механической обработки технологических операций обработки зубчатых колес.
Создать САПР на основе разработанных моделей, позволяющую автоматизировать процедуры исследования и совершенствования технологических процессов изготовления зубчатых колес.
Разработать метод оптимизации технологического процесса изготовления зубчатых колес по уровню технологической надежности.
Методы исследования. В качестве общей методологической основы использован системный подход, заключающийся в анализе технологического процесса и технологических операций обработки зубчатых колес как большой технической системы. Теоретические исследования проводились на базе достижений теории надежности и технологии машиностроения. Для моделирования и обработки данных использовались методы вычислительной математики, теории вероятностей, математической статистики и программного обеспечения, разработанного автором.
Научная новизна. Получена целевая функция оптимизации технологического процесса обработки зубчатых колес по уровню технологической надежности для оптимального ранжирования уровня надежности между операциями и определения параметров технологических систем. Модель позволяет решать прямую задачу технологической надежности.
Разработан метод оценки уровня технологической надежности процессов обработки зубчатых колес по технико-экономическим показателям, связавший уровень технологической надежности и затраты на изготовление единицы продукции.
Разработана математическая модель оценки погрешностей механической обработки технологических операций обработки зубчатых колес, позволившая исходя из параметров технологической системы получать значения погрешностей механической обработки и рассчитывать уровни
9 технологической надежности. Модель позволяет решать обратную задачу технологической надежности.
Практическая ценность. Созданы алгоритмы анализа и оптимизации технологических процессов обработки зубчатых колес по уровню технологической надежности, позволившие формализовать созданные модели для их реализации на ЭВМ.
Разработана САПР для автоматизации процессов исследования и совершенствования технологических процессов изготовления зубчатых колес по уровню технологической надежности с использованием метода свободного обката. Созданная САПР позволяет производить оптимальное назначение параметров технологической системы и межоперационных допусков из условия минимизации стоимости изделия с целью совершенствования технологической подготовки производства.
Реализация работы. Отдельные материалы выполненных исследований приняты к внедрению на машиностроительных предприятиях ОАО «Русич -КЗКТ» (г. Курган) и ООО «Шумихинское машиностроительное предприятие» (г. Шумиха).
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение производства» в Курганском государственном университете.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались: на научном семинаре Учебно-научного центра зубчатых передач и редукторостроения (г. Ижевск, 2001 г.), на 4-й международной научно-технической конференции «Качество машин» (г. Брянск, 2001 г.), на Международной молодежной научной конференции «XXVIII Гагаринские чтения» (г. Москва, 2002 г.), на Международной научно-технической конференции, посвященной памяти выдающихся ученых Коганова И. А. и Лашнева СИ. «Технологические системы в машиностроении» (г. Тула, 2002 г.), на международной научно-технической
10 конференции «Современные информационные технологии» (г. Пенза, 2002 г.), на международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (г. Тюмень, 2003 г.), на международной научно-технической конференции «Экология и технологии» (г. Курган, 2004 г.) и др.
Законченная работа обсуждалась и была одобрена на объединенном научном семинаре кафедр технологического факультета Курганского государственного университета и научном семинаре кафедры «Технология машиностроения» Тюменского государственного нефтегазового университета, научном семинаре кафедр «Технология машиностроения», «Станки и инструменты» Южно-Уральского государственного университета.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 37 печатных работ, 4 программных разработки зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ. Ряд положений отражен в отчетах по госбюджетным научно-исследовательским работам.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, выводов, списка литературы, включающего 95 наименований, содержит 159 страниц машинописного текста, 43 иллюстрации, 13 таблиц, б приложений.
В первой главе проводится обзор литературы и анализ состояния вопроса, постановка целей и задач исследования. Включает в себя описание существующих методов оценки надежности и методов оптимизации уровня надежности технологических процессов обработки зубчатых колес. Рассматриваются причины, влияющие на уровень технологической надежности во времени, и технические приемы регистрации изменений. Приводятся сводные данные по уровню надежности обеспечения точности по типам погрешностей обработки зубчатых колес на ОАО КЗКТ "РУСИЧ", позволяющие констатировать низкий уровень технологической надежности по обеспечению норм кинематической точности, в частности по радиальному биению на операциях зубофрезерования (0,74), зубошевингования (0,5) и колебания длины общей нормали на операциях зубофрезерования (0,61) и
зубошевингования (0,5), по сравнению с рекомендуемыми значениями уровня надежности в работах Э.В. Рыжова, А.Г. Суслова, В.П. Федорова.
Во второй главе предложен критерий оптимальных технологических
*Ш систем по уровню технологической надежности. Предлагаются
аналитические зависимости технологической надежности от структуры
технологической системы и точностных показателей её компонентов.
Производится анализ конструкторско-технологической документации и
задаются параметры и границы исследуемой системы. Разрабатывается
математическая модель технологического процесса по уровню
технологической надежности, математическая модель оценки погрешностей
механической обработки. Разрабатываются алгоритмы оценки и оптимизации
технологического процесса по уровню технологической надежности с точки
зрения технико-экономической эффективности. Обоснован подход к
оптимизации технологического процесса по уровню технологической
надежности с точки зрения затрат на повышение качества и эффективности.
В третьей главе приводится описание разработанной САПР, ее назначения, структуры и дается краткое описание работы с ней. Проведена оценка технико-экономической эффективности применения САПР при ее использовании в составе многоуровневых интегрированных САПР.
В четвертой главе рассмотрены теоретические предпосылки и
результаты экспериментального исследования, проводимого методом
вычислительного эксперимента.
ф В приложении приведены данные экспериментальных исследований,
пример отчета работы САПР и документы, подтверждающие апробацию полученных в диссертации результатов.
Обзор методов оценки надежности технологических процессов обработки зубчатых колес
Для оценки надежности технологических систем зубообработки по параметрам качества изготовляемой продукции в зависимости от вида решаемых задач могут быть использованы показатели выполнения заданий по качеству (по параметрам качества продукции) и точности (технологического процесса и средств технологического оснащения) [2].
Оценка выполнения заданий по параметрам качества изготовляемой продукции производится с целью определения вероятности того, что технологическая система обеспечит изготовление продукции в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. Для разрабатываемых технологических систем значения показателей выполнения заданий определяются расчетными методами. Для действующих технологических систем - опытно-статистическими, расчетными и регистрационными методами [2].
Целью исследования надежности технологических систем по параметрам точности является: определение возможности применения рассматриваемого технологического процесса для изготовления продукции с определенными параметрами качества; оценка изменения точностных характеристик технологических систем во времени и определение их соответствия требованиям, установленным в нормативно-технической документации; получение информации для регулирования технологического процесса (операции). При контроле точности технологических систем на этапе подготовки производства по альтернативному и количественному признакам предпочтение отдается соответственно методу квалитетов и расчетным методам. На этапе серийного изготовления используются опытно-статистические методы [2].
По мнению автора работы [3], наиболее предпочтительными для анализа надежности технологических систем являются расчетные методы. Данные методы основаны на использовании математических моделей изменения параметров качества изготовляемой продукции или параметров технологического процесса с учетом физики отказов (качественной природы процессов износа, старения, температурных деформаций и т.п.) и имеющихся априорных данных о свойствах технологических систем данного класса, а также на использовании данных о закономерностях изменения во времени факторов технологических систем, влияющих на один или несколько параметров качества изготовляемой продукции [2].
Анализ методов оценки точности технологических систем зубообработки [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и др.] свидетельствует о том, что результаты расчетов могут быть представлены в виде аналитических или вероятностных выражений.
В качестве положительного момента использования аналитических методов расчета можно отметить возможность прогнозирования ожидаемых значений погрешностей зубчатых колес на стадии проектных разработок. Существенным недостатком рассматриваемых методов является отсутствие учета временного фактора при рассмотрении функционирующего технологического процесса [12, 7, 8 и др.].
Попытка преодоления данной проблемы была предпринята авторами работ [6, 10], исследовавшими изменение качества зубчатых колес во времени. Однако основное внимание в этих работах уделяется вопросам повышения эксплуатационных параметров деталей за счет оптимизации режимов и условий обработки, а разработке методов оценки уровня надежности технологических систем по обеспечению нормируемых показателей точности зубчатых колес уделено недостаточное внимание.
В работе [13] указывается на практическую невозможность учета характерных особенностей технологических систем при их исследовании аналитическими расчетными методами. В качестве таких особенностей можно выделить флуктуацию параметров технологической системы во времени ее функционирования и многообразие и случайную природу процессов и явлений, определяющих ее состояние. В соответствие с чем решение поставленной задачи сводится к рассмотрению сложного многомерного процесса с бесконечным множеством состояний.
Указанные обстоятельства явились причиной ограниченного использования аналитических расчетных методов при исследовании надежности технологических систем вообще и подсистем технологических процессов зубообработки в частности.
Наиболее обоснованным для исследования точности обработки и надежности ее обеспечения с точки зрения повышения объективности получаемых результатов является использование расчетных методов, основанных на положениях теории вероятностей и математической статистики [14.. .20 и др.].
Широкое распространение для определения показателей точности технологических систем нашел метод «кривых распределений» [2], получивший начало в работах [21, 22]. Этот метод предполагает знание закона распределения суммарной погрешности обработки и характеристик поля рассеивания. Определение закона распределения при этом основано на применении аппроксимации статистических данных с помощью теоретических распределений.
Существует две основные разновидности указанного метода: статистический анализ посредством больших и малых выборок [19].
В большинстве работ, посвященных оценке точности технологических систем, предпочтение отдается методу больших выборок, что не всегда оправданно. Так, в частности, при использовании метода малых выборок могут быть спрогнозированы моменты времени появления разладок в технологической системе [19], что позволяет оценить уровень надежности обработки по обеспечению нормируемых показателей точности деталей в любой промежуток времени.
С целью исследования надежности технологических систем зубообработки могут быть использованы опытно-статистические (измерительные) методы, основанные на использовании данных измерений параметров качества изготовляемой продукции, полученных в результате специального выборочного обследования технологической системы и (или) специальных испытаний технологической системы и ее элементов [2].
Объект исследования. Описание исследуемой технологической системы. Задание параметров и границ системы
Исходя из сказанного выше наиболее проблемным изделием по параметрам технологической надежности является зубчатое колесо. Поэтому в качестве объекта исследования наиболее целесообразно выбрать технологический процесс изготовления зубчатого колеса.
Особенностью технологических процессов зубообработки является сложный механизм взаимодействия отклонений точности инструмента, оборудования, погрешности установки заготовки, неточностей операций предшествующей обработки, что является причиной их низкой надежности. По результатам анализа конструкторско-технологической документации выявлено, что для большинства технологических процессов зубообработки характерны типы норм точности Тпа [70], приведенные в таблице 2. Проведенная классификация позволяет разбить накладываемые на изделие точностные требования по группам для последующего выявления технологических источников образования погрешностей по этим нормам точности и создания адекватных моделей для моделирования значений отклонений от нормы.
Наиболее типичным для зубчатых колес 7-9-й степени точности в диапазоне модулей до 30 мм является технологический процесс, представленный в таблице 4 [72], Этот технологический процесс является интегрирующим и поэтому может быть выбран в качестве объекта исследования.
Исходя из сказанного выше, необходима математическая модель обработки, которая бы позволяла по входным данным - параметрам технологической системы как решать обратную задачу - детерминировать уровни абсолютной и условной надежностей, так и иметь возможность реализации решения прямого алгоритма, то есть по заданным уровням условной и абсолютной надежности детерминировать параметры технологической системы.
Необходима математическая модель обработки, позволяющая детализировать вклад различного типа погрешностей в уровни надежности и от общего описания технологической операции переходить к конкретной частной модели операции.
Математическая модель, удовлетворяющая этим требованиям будет разработана в следующем разделе. Отличием реального формообразования от номинального (идеального) является наличие отклонений геометрии реальных профилей от номинальных. Основными конечными задачами, которые должны быть решены при исследовании закономерностей реального формообразования, являются задачи прогнозирования с заданной достоверностью возникающих погрешностей, а также задачи управления, в том числе оптимального, этими погрешностями. Таким образом, требования к точности изготовления зубчатого венца по обеспечению, к примеру, кинематической точности должны состоять из ограничений на радиальное биение и колебание длины общей нормали (согласно ГОСТ 1643-81 [73]) и двух функциональных зависимостей радиального биения и колебания длины общей нормали от фазового угла поворота зубчатого колеса.
Согласно изложенноуе выше возникает потребность в получении функциональных зависимостей погрешностей зубчатого колеса от фазового угла поворота зубчатого колеса. Анализ механизмов формирования погрешностей зубчатого венца свидетельствует о том, что элементарные погрешности технологических систем операций зубообработки характеризуются случайными числовыми характеристиками, определяющими величину и характер вхождения в соответствующие комплексные составляющие, которые в свою очередь взаимодействуя между собой, определяют исследуемые погрешности зубчатых колес.
Так как исследуемые погрешности обработки возникают в результате воздействия ряда случайных факторов, характеристики которых в зависимости от уровня сложности структурного строения погрешностей являются величинами или функциями, носящими случайный характер проявления, их определение возможно с использованием методов теории вероятностей.
Для создания методик оценки уровня надежности технологических операций произведен анализ установки обрабатываемой заготовки и разработана расчетная схема для операций зубофрезерования (рис. 9) и зубошевингования (рис. 10). Выделены погрешности технологической системы, влияющие на точность механической обработки зубчатых колес.
Для построения моделей статистического моделирования введено понятие идеальной технологической системы, являющейся системой отсчета для фиксирования отклонений при моделировании состояния технологических систем. Идеальной является система с нулевыми элементарными технологическими погрешностями и равномерно распределенным минимальным зазором в сопряжении базового отверстия детали и оправки (Smin).
Информационное обеспечение
В рамках реализации САПР под математическое обеспечение был разработан ряд баз данных. Также был разработан оригинальный формат хранения баз данных в виде иерархических структурированных записей (record) по многослойной архитектуре базы.
В рамках диссертационного исследования разработан и заполнен демонстрационный комплект баз, необходимых для проведения экспериментального исследования для подтверждения разработанных методик.
Для промышленной эксплуатации необходимо создание более полных и расширенных баз под конкретное машиностроительное предприятие и сопровождение их в пределах всего срока эксплуатации САПР.
САПР предназначена для использования на персональных компьютерах типа IBM PC 486/Pentium/AMD, работающих под управлением русскоязычной (локализованной) либо корректно русифицированной версии операционных систем MS Windows 95/98/NT/ME/2000/XP/2003. Минимально возможная конфигурация компьютера для установки и запуска: процессор 486DX2-66, оперативная память 16 Мб, свободное пространство на жестком диске 35 Мб, манипулятор мышь, графический адаптер SVGA с видеопамятью 512 Кб (поддерживающий разрешение не хуже 800 600 16 цветов), цветной монитор SVGA. Характеристики компьютера, рекомендуемые для эффективной работы: процессор Pentium 200 и выше, оперативная память 64 Мб, свободное пространство на жестком диске 100 Мб, графический адаптер SVGA с видеопамятью 2 Мб или более (поддерживающий разрешение 800 600, High Color), цветной монитор SVGA с размером диагонали экрана 15" и более.
При получении бумажных копий документов могут использоваться любые модели принтеров и плоттеров, для которых имеются драйверы, разработанные к установленной на компьютере версии Windows. САПР предназначена для организации на предприятии системы контроля и анализа технологических систем по параметрам надежности. САПР реализована в среде программирования Borland/Inprise Delphi 7.0, широко использует технологии OLE и возможности систем класса Windows.
Для этого нам необходимо ввести исходные данные по технологической системе (рис 29.) для всех операций (рис. 30.), таких как наименование операции, ее название, применяемое оборудование, приспособление и инструмент, для большей ясности можно сделать краткое описание того, что происходит на операции. Все необходимые для работы и ввода данные система берет из баз данных, которые можно редактировать и пополнять, то есть, например, достаточно указать лишь название оборудования или инвентарный номер инструмента - АЭС все необходимые данные найдет сама.
Также для расчетов нам необходимы данные по точностным требованиям к системе (рис. 31), точностные требования обозначаются буквами русского алфавита, выбирается их тип и те операции, на которых эти точностные требования необходимо соблюсти. Для понятности можно сделать качественное описание точностного требования (рис. 32).
САПР работает с параметрическими моделями изделий (рис. 33) и позволяет подключать к расчету, используя технологию OLE, любые параметрические модели САПР-CAD Компас-График (рис. 34) и редактировать их, используя внешний редактор Компас-График (рис. 35).
При запуске алгоритмов оценки предусмотрена их небольшая настройка (рис. 36) и настройка системы в целом (рис. 37) в зависимости от режима работы, что мы выбрали. По результатам анализа система формирует отчет о работе (рис. 38), который можно распечатать, сохранить или передать в Microsoft Word 97-ХР.
В целом система построена как MDI приложение и использует принципы интуитивной понятности, заложенной разработчиками фирмы Microsoft, что позволяет с легкостью обучится работе с системой без помощи каких-то дополнительных справочных источников. Если же вопросы все же возникают, в систему встроена индексная справочная служба и система подсказок.
Количественно оценить эффективность разработанной системы, как и других интеллектуальных систем, очень трудно. При определении эффективности разрабатываемую систему, как правило, сравнивают с некоторым базовым вариантом. В данном случае в качестве базового варианта должна выступать интеллектуальная деятельность человека -технолога, оценить которую количественно практически невозможно. Тем не менее можно указать некоторые пути определения эффективности.
Разработанная автоматизированная система позволяет обоснованно производить выбор технологического оборудования и оснастки, назначение межоперационных допусков по нормам точности, и, что немаловажно, оптимизацию технологического процесса с целью повышения уровня технологической надежности и снижению технологической себестоимости изделия. Данное достоинство позволяет использовать ее в качестве модуля любой интегрированной САПР в комплексе с модулем САПР ТП.
В результате анализа литературы выявлено, что при традиционном варианте автоматизированной подготовки производства, с использованием таких САПР ТП, как TechCard, Технопро, Компас-Автопроект и др., при проектировании технологических процессов выполняются основные виды работ, приведенные в табл. 7 [84].
Основные теоретические положения используемые в экспериментальном исследовании
Целью, определяющей необходимость появления данного подраздела, является выбор необходимого методического аппарата, используемого при проведении экспериментального исследования и анализа его результатов. Задачами, однозначное определение решений которых необходимо на предшествующей проведению эксперимента стадии, являются: - определение метода сравнения двух средних произвольно распределенных генеральных совокупностей, - выявление необходимого объема реальных и моделируемых выборок детали представителя (объекта производства).
Проверка адекватности результатов исследования, полученных при помощи разработанной математической модели формирования погрешностей зубчатого венца посредством моделирования величины и характера вхождения ее элементарных и комплексных составляющих, возможна сравнением двух средних генеральных совокупностей [89] в предположении их произвольного распределения.
При распределении исследуемых погрешностей по закону Грама - Шарлье уклонение выборочных значений от их среднего значения определяется (как и в случае нормального закона распределения) трехсигмовой зоной, что предполагает использование коэффициента точности оценки данных ta 3.
Минимально - оптимальный объем выборки реальных зубчатых колес, соответствующий уровню надежности a = 0.95, определяющийся табличным значением числа степеней свободы [90], n = 61.
Определение объема моделируемой выборки погрешностей зубчатых колес осуществляется, исходя из максимально возможного значения L = 0.99, что вызвано существенным снижением уровня надежности результатов, полученных при использовании методов статистического моделирования [91, 92]. В соответствии с этим минимально - оптимальный объем моделируемой выборки т = 341[90].
Для проведения экспериментального исследования на машиностроительном предприятии ООО "Шумихинское машиностроительное предприятие" был произведен сбор необходимых данных.
На имеющейся на предприятии материально-технической базе была произведена оценка погрешностей системы в режиме оптимизации. Так как полная оптимизация по предложенным методикам сопряжена с очень большими W трудностями, главной из которых является необходимость наличия базы данных по реальным точностным характеристикам технологических систем, создание которой в полном объеме возможно только при полном и тщательном внедрении САПР в эксплуатацию, но никак не при тестовых испытаниях, которые проводились в рамках диссертационного исследования, поэтому было принято решение произвести неполную оптимизацию технологического процесса -оставив неизменным все технологическое оборудование, варьировать лишь промежуточные допуска на нормы точности и допуска на базирующие элементы приспособлений (таблица 12).
В режиме оптимизации была доказана высокая сходимость результатов работы системы и экспериментальных данных - суммарная накапливаемая погрешность 9.9 % (таблица 13).
Установлена возможность повышения надежности на критических операциях (зубофрезерование, зубошевингование и др.) за счет перераспределения допусков на нормы точности базирующих поверхностей на операциях, предыдущих критическим, таких как допуск на ширину ступицы, допуск на внутренний диаметр ступицы и допуск на биение торца ступицы относительно оси изделия на токарных операциях (таблица 12).
По результатам проведения экспериментального исследования была доказана эффективность применения разработанных методик - суммарный уровень надежности всего технологического процесса, находившийся на уровне 0.46, был повышен при использовании оптимизированных точностных параметров, предложенных системой, до 0.59.
Произведенное экспериментальное исследование подтвердило адекватность предложенных теоретических моделей, разработанных в данном диссертационном исследовании, что делает возможным их применение с целью повышения эффективности технологических процессов обработки зубчатых колес.
Исходя их полученных экспериментальных исследований, видно, что методики имеют высокую точность и, следовательно, могут быть применены для процедур экспертной оценки технологических процессов обработки как зубчатых колес, так и любого другого вида изделий по параметрам технологической надежности.
Также экспериментальным исследованием еще раз показана проблемность операций на основе свободного обката - это легко можно увидеть на полученных графических зависимостях, показывающих изменение уровней абсолютной и условной технологической надежностей по протяжению процесса обработки зубчатого колеса.
В результате внедрения данных методик становится возможным установление требуемых оптимальных уровней надежности составляющих технологической системы обеспечит рациональный выбор оборудования и средств технологического оснащения и приведет к преобразованию существующей технологической системы из работоспособной в оптимальную.
Оптимальные же технологические системы могут обеспечить технический уровень и привести к значительным сокращениям потерь времени, затрат материальных и трудовых ресурсов в зубообрабатывающем производстве, что неминуемо приведет к снижению себестоимости и повышению конкурентоспособности выпускаемой продукции.
