Введение к работе
Актуальность темы. Проектирование операционных технологических процессов механической обработки является одним из слабых звеньев в системах автоматизации подготовки производства.
Существующие системы основаны на методах разработки технологических процессов (ТП), которые не учитывают в полном объеме размерные связи, возникающие на различных этапах производства детали. Как правило, размерный анализ технологии выводится в отдельную стадию, которая обычно выполняется технологом в диалоговом режиме, что существенно увеличивает время проектирования.
Применяемые методики размерного анализа и системы автоматизации проектирования позволяют оценить возможность изготовления детали по предлагаемому варианту технологии. Однако выявление размерных связей ориентировано на выполнение технологом.
При разработке технологических операций механической обработки существенную роль играют геометрия, размеры, а также точностные параметры детали. Однако в современных графических системах геометрическая модель заготовки, модели ее промежуточных состояний и модель детали практически не связаны между собой.
Для выхода из сложившейся ситуации необходимо разработать новые подходы к проектированию операционных технологических процессов, основанные на геометрической модели объекта производства, пригодной для анализа размерных связей.
Поэтому тема, связанная с разработкой методики проектирования операционных технологических процессов, позволяющей включить размерный анализ в процесс принятия проектных решений и исключающей дополнительные рутинные этапы проектирования, является актуальной на современном этапе развития машиностроения.
Цель диссертационной работы - сокращение сроков технологической подготовки производства путем автоматизации выявления и анализа размерных связей при принятии проектных решений.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:
1. Разработка геометрической модели для описания детали и заготовки для операционных эскизов, которая отвечает требованиям автоматизации проектирования операционных технологий на основе размерного анализа.
-
Создание методики выявления технологических размерных цепей для автоматического проектирования структуры операционного технологического процесса.
-
Создание методики построения структуры операционного технологического процесса на основе автоматизации анализа размерных связей.
-
Разработка методики автоматического построения операционных эскизов и чертежей заготовок.
-
Разработка компонентов АСТПП для проектирования операционных технологий на основе анализа размерных связей.
Методы исследования. Исследования выполнены с использованием основных положений технологии машиностроения, теории множеств, теории принятия решений, методов и способов представления знаний, эволюционного механизма оптимизации многовариантных задач.
Качество проектных работ определялось эффективностью разработанной системы технологической подготовки производства «РТП2000» и оценивалось путем сравнения результатов проектирования с экспертными оценками специалистов - технологов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Разработана оригинальная методика формирования структуры операционного технологического процесса на основе автоматического анализа размерных связей.
-
Предложена комплексная геометрическая модель объекта производства «деталь - заготовка - операция», обеспечивающая интегрирование операционных размерных связей с размерами детали и заготовки.
-
Впервые создана оригинальная методика автоматического выявления размерных связей, в том числе в диаметральном направлении и с симметричной простановкой размеров.
-
Предложена методика построения операционных эскизов с оптимизацией простановки размеров на основе эволюционного подхода.
Практическая ценность и реализация работы.
1. Разработана методика проектирования операционной технологии, которая позволяет автоматизировать процесс построения структуры технологических операций на основе размерного анализа технологии, что существенно ускоряет процесс технологической подготовки производства и исключает субъективные ошибки проектирования.
2. На основе результатов исследований разработаны компоненты системы технологической подготовки производства «РТП2000» для автоматического проектирования операционных технологий. Система внедрена на промышленных предприятиях ОАО «Пензкомирсс сормаш» и ООО «СТМ-Технологии» и используется в учебном процессе. Версия системы для учебных заведений представлена и сели Интернет в открытом доступе.
На защиту выносится:
-
Методика автоматического формирования структуры операционного технологического процесса на основе анализа размерных связей и эволюционного подхода.
-
Методика автоматического выявления размерных связей.
-
Геометрическая модель «деталь - заготовка - операция», обеспечивающая автоматическое выявление размерных связей и их анализ в процессе проектирования операционной технологии.
-
Механизм анализа размерных цепей с симметричными и диаметральными размерами.
-
Методика построения операционных эскизов с оптимизацией простановки размеров на основе генетического подхода.
-
Компоненты автоматизированной системы технологической подготовки производства.
Апробация работы. Научные и практические результаты но различным разделам диссертации докладывались на Международном юбилейном симпозиуме (АНПО-2003) «Актуальные проблемы науки и образования» (г. Пенза, 2003 г.), 3-й Международной научно-практической конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов» (г. Пенза, 2006 г.), Международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффекгаи ности производства» (г. Курган, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CATVPDM» (г. Пенза, 2007 г.), 4-й Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» (г. Томск, 2008 г.), ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Пензенского государственного университета с 2003-го по 2009 г.
Публикации. По теме опубликовано 15 печатных работ, в том числе одна работа в издании, рекомендованном ВАК РФ. Одна работа опубликована без соавторов. Получено два патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе и библиографического списка. Содержит 161 страницу основного текста, в том числе 49 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 101 наименования.
