Введение к работе
Актуальность работы. Интенсивный рост и совершенствование технологического оснащения механообрабатывающих производств способствуют возможности быстрого налаживания и освоения выпуска нового вида продукции. Однако это приводит к увеличению временных и материальных затрат на конструкторско-технологическую подготовку производства и снижению качества принятых проектных решений при разработке конструкции деталей, особенно в условиях изменяющейся производственной ситуации. Одним из решений данной задачи является автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства. Качество принятых проектных решений зависит от их взаимосвязанности с возможностями технологического оборудования.
Проектирование с использованием автоматизированных систем предоставляет возможность значительно сократить время конструкторской и технологической подготовки производства, а также улучшить качество проектной документации, что, в свою очередь, позволит производственным системам обладать свойством гибкости в плане принятия конструкторско-технологических решений. В области принятия конструкторско-технологических решений и проектирования технологических процессов исследованиями занимались такие учёные как В.И. Аверченков, Е.Н. Максимовский, Э.В. Митин, Д.В. Волошин, В.М. Базров, П.Ю. Бочкарев, Б.М. Бржозовский, Г.К. Горанский, В.Г. Митрофанов, М.Г. Косов, А.И. Кондаков, Н.М. Капустин, А.В. Королев, С.Н. Корчак, С.П. Митрофанов, И.П. Норенков, А.П. Соколовский и другие.
В настоящее время основная методика, которая позволяет учитывать многовариантную реализацию технологического процесса, планировать технологические процессы (ТП) в условиях многономенклатурных механообрабатывающих систем, представлена в работах П.Ю. Бочкарёва. Она является основой разрабатываемой в Саратовском государственном техническом университете комплексной автоматизированной системы планирования технологических процессов, обеспечивающей параллельное проектирование ТП для деталей в рассматриваемый период времени с учетом реально складывающейся производственной ситуации. Гибкость ТП обеспечивается автоматизированной поддержкой при рассмотрении многовариантных решений задач проектирования. Однако в настоящее время не обоснованы методики выбора вариантов размерных взаимосвязей конструктивных элементов детали на основе технологических возможностей имеющегося на предприятии оборудования с учётом складывающейся производственной ситуации.
С учётом вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в настоящее время актуальной задачей является совершенствование конструкторско-технологической подготовки производства, выполняемой в условиях многономенклатурных обрабатывающих систем, путём разработки методики формирования размерных и точностных характеристик элементов детали при конструкторской подготовке производства с учётом технологических возможностей конкретной производственной системы с автоматизированной поддержкой принятия конструкторско-технологических решений.
Направление развития данного подхода в части учета функциональных возможностей использованного оборудования предприятия при разработке конструкции обрабатываемых деталей и реального состояния производственной системы может являться основой, по которой будет осуществляться выбор вариантов размерных взаимосвязей конструктивных элементов детали на основе технологических возможностей оборудования.
Целью данной работы является повышение качества конструкторско-технологических проектных решений при разработке конструкции детали на основе автоматизированного учёта технологических возможностей оборудования производственной системы.
Методы и средства исследования. В теоретических исследованиях задействованы научные основы технологии машиностроения, принципы системного подхода. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием теории базирования, теории множеств, дискретной математики, размерного анализа с применением теории графов. Экспериментальные исследования проводились на действующем участке с многономенклатурным характером производства. Разработка программного обеспечения осуществлена с использованием методов структурного проектирования программных систем и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна характеризуется следующими положениями:
-
Предложены методики формирования вариантов совокупности конструкторских решений по установлению характеристик элементов деталей на основе технологических возможностей имеющегося оборудования с учётом реальной производственной ситуации.
-
Обоснованы и определены критерии выбора вариантов конструкторских взаимосвязей поверхностей деталей для автоматизированного принятия конструкторско-технологических решений.
-
Разработаны математические модели для формирования вариантов назначения технических характеристик деталей с учётом технологических возможностей конкретной производственной системы.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика формирования размерных и точностных характеристик элементов деталей при конструкторской подготовке производства с учётом технологических возможностей конкретной производственной системы.
-
Формализованная процедура определения диапазона технических характеристик элементов деталей на основе пространственно-геометрической модели.
-
Методика формирования возможных вариантов технологических баз при обработке поверхностей деталей с учётом базы знаний по технологическим возможностям оборудования.
-
Методика выполнения отсева и выбора возможных вариантов конструкторских размерных взаимосвязей поверхностей деталей на основе анализа возможного их использования в качестве технологических баз в рамках рассматриваемой производственной системы.
-
Алгоритмы автоматизированного принятия конструкторско-технологических решений по установлению характеристик элементов деталей с учётом реального состояния оборудования.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработано информационное, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной подсистемы генерации, отсева и выбора вариантов конструкторских взаимосвязей поверхностей детали на основе технологических возможностей производственного оборудования в рамках рассматриваемой производственной системы. Результаты работы были реализованы в условиях производства ОАО НПП «Алмаз». В результате применения разработанного метода, сократилось время, затраченное на разработку конструкции детали и технологического процесса. Производство детали стало качественнее и экономичнее для данных условий, характерных для текущего состояния конкретного многономенклатурного производственного участка.
Апробация результатов диссертации проводилась на 5 научно-технических конференциях: Всероссийской конференции-конкурса «У.М.Н.И.К.» (Башкортостан 2011); ХХIV Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» (Саратов, 2011); IV Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2011), ХХV Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» (Саратов, 2012), V Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе три статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 108 наименований и 4 приложений. Основной текст диссертации изложен на 95 страницах, иллюстрирован 73 рисунком.
