Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важных задач машиностроения является проектирование конкурентно способных изделий, характеризующихся минимальной себестоимостью и высоким качеством изготовления. Решение данной задачи должно осуществляться на стадии технологической подготовки производства, где предусматривается проектирование оптимальных технологических процессов, обеспечивающих изготовление деталей заданного качества и точности при высокой производительности. В то же время на многих предприятиях проектируемые технологические процессы не обеспечивают требуемого снижения себестоимости и трудоемкости обработки, при высоком качестве поверхностного слоя и точности геометрических характеристик. Обеспечение точности размеров и высокого качества поверхностного слоя при минимальной трудоемкости невозможно без проектирования оптимальной геометрической структуры технологического процесса.
При анализе возможных путей решения данной проблемы (проектирование размерных структур технологических процессов по существующим методикам, использование ЭВМ и существующих САПР при проектировании технологических процессов) определена их малая эффективность из-за отсутствия комплексного влияния структурных и экономических факторов на размерные структуры технологических процессов механической обработки. Не достаточно проработан программно-методический инструментарий для проектирования размерных структур технологических процессов механической обработки и математические модели их оптимизации на основе комплексного подхода.
В связи с чем, актуальной задачей является разработка методики синтеза оптимальной размерной структуры технологического процесса механической обработки, позволяющей на стадии подготовки производства получить оптимальный технологический процесс с учетом конкретных условий производства.
Цель работы - повышение эффективности проектирования технологических процессов механической обработки на основе комплекса критериев оптимизации.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
-
Провести анализ существующих методик построения оптимального технологического процесса.
-
Разработать методику и модели процесса синтеза размерных структур на основе информационно - геометрического представления детали.
-
Разработать комплекс критериев оптимальности размерных структур технологического процесса механической обработки.
-
Разработать методику выбора оптимальной размерной структуры с использованием комплекса критериев оптимальности.
-
Создать и проверить экспериментально алгоритмы и программы формирования оптимальной размерной структуры.
Методы и объекты исследований. Для решения поставленных задач использованы научные положения технологии машиностроения, методы размер-
ного анализа, многокритериальной оптимизации, теория графов, метод линейного программирования.
В качестве объектов исследования использованы технологические процессы изготовления деталей - тел вращения, критерии оптимальности технологических процессов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Разработана модель синтеза оптимальной размерной структуры с использованием структурных и экономических критериев оптимальности.
-
Разработан комплекс критериев оптимальности, учитывающий структурные и экономические факторы, числовые значения, которых рассчитываются в программе «Diamond».
-
Предложена методика расстановки приоритетов, основанная на многокритериальной оптимизации, для поиска оптимальной размерной структуры.
Положения, выносимые на защиту:
-
Результаты изучения состояния проблемы синтеза оптимальных размерных структур ТП.
-
Методика проектирования оптимальных размерных структур.
-
Модель и алгоритм проектирования размерных структур.
-
Методика и алгоритм оптимизации множества возможных размерных структур.
-
Результаты численных исследований разработанных методик.
Практическая ценность. Разработанная методика для проектирования оптимальных размерных структур технологии механической обработки позволяет: снизить себестоимость производства деталей и трудоемкость обработки, повысить производительность труда технолога за счет автоматизации проектирования технологических процессов.
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены в учебный процесс при курсовом и дипломном проектировании на кафедре «Технология машиностроения» Омского государственного технического университета при подготовке инженеров и бакалавров и рекомендованы для использования на производстве.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:
на 5-й международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 2004)
на 3-м международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» (Омск 2005);
на международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых исследователей «Теоретические знания в практические дела» (Омск 2008);
- на 2-й Всероссийской молодежной научно-технической конференции
«Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2009);
- на 2-й региональной молодежной научно-технической конференции «Ом
ский регион - месторождение возможностей» (Омск 2011);
- на 4-й Всероссийской молодежной научно-технической конференции
«Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2011);
Публикации. По материалам теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и двух приложений. Общий объем работы составляет 171 страницу, 71 рисунок, 35 таблиц, список литературы из 107 наименований и приложения на 38 страницах.
