Введение к работе
ктуальность в р о б л в мы. В "Основных направ-
. ^экономического и социального развития СССР, на 1986 - 1990 "ТЬдйНя на период до 2000 года", принятых иа ШП съезде КПСС, определена необходимость созданы высокопроизводительного, быстро-пврвналдживаемого оборудования; характеризующегося варокимн технологическими возможностями. Такое оборудование служит основой для построения гибких лястовтамвовочных модулей я систем в обработке металлов давлением. Значительные работа в указанном направлении выполняют научно-производственные и производственные объединения, научно-исследовательские институте, вузв: НПО "ЭНИКМАШ", НПО "ЭНИйС", Чимкентское производственное объединение по выпуску кузнвчяо-прео-сового оборудования (ЧПО КПО), ГОСНИИ машиноведения (ИМАШ), институт проблем управления (ИПУ), Ыосстаякяя, МВТУ и др.
В СССР ежегодно листовой штамповкой изготавливается несколько миллионов изделия типа панелей, каркасов, шасси и других конструктивов (в дальнейшем панелей) для электроаппаратуры, приборов автоматики и средств автоматизация с числом отверстий от 25 до 2000, с отклонением на межцентровые расстояния 0,15-0,25 мм.
Существенное повышение эффективности технологического процесса штамповки панелей достигается с помощью коордияатяо-равольаерных прессов с числовым программным управлением (КРП с ЧПУ). В первых образцах отечественных КРП с W, созданных в 1965-1970г.г., были автоматизированы основные операции технологического процесса: перемещение заготовки по двум взаимно перпендикулярным направлениям; поворот револьверной головки иа заданный угол; формирование управляющего сигнала на привод пресса для выполнения рабочей операции штамповки.
Но первые образцы не обеспечили требуемых производительности и точности изготовления деталей, так как при их разработке не был учтен целый ряд важных факторов, опрвделяадиг взаимосвязь технологического процесса штамповки с функционированием узлов, приводов я устройств управления, не были поставлены я решены соответствующие оптимизационные задачи исследуемой машины как комплексной системы. Высокую производительность оборудования и качество штамповка панелей можно достичь путем решения научной проблемы, направленной на оптимизацию параметров я динамических процессов этой комплексной системы.
Однако в технической литература отсутствуют работ», в которых был бы применен системный подход к созданию КРП с ЧПУ, поставлено и решены соответствующие оптимизационные задачи.
Настоящая работа посвящена решению втой актуальной проблемы, связанной с созданием и внедрением нового высокопроизводительного листоштамловочного оборудования с ЧПУ.
Целью работы является разработка методов и способов цоотшсения высокое производительности штамповки панелей и повышения качества изготавливаемых изделии на основе решения поставленной проблемы. К венозным решенным задачам диссертационной работы относятся: выявление я исследование закономерностей расположения координат центров отверстий ансамбля панелей; оптимизация технологического маршрута штамповки отверстий в панелях; синтез оптимальных систем механизмов перемещении координатных столов (КС) с заготовками и револьверных головок {РГ) с инструментами; разработка методов, обеспечивающих функционирование оптимальных систем КС и РГпри квантовании по уровню механических и электрических величин; разработка методов определения точностных параметров механизмов перемещений заготовки и инструмента для обеспечения функционирования оптимальных систем КС и ЕГ с требуемой точностью позиционирования.
Методы исследования. Основными методами исследования являлись системный анализ, математическое моделирование и методы оптимизации параметров, динамических процессов устройств комплексной системы, включающие в себя: анализ информационных характеристик штшуемых изделий, анализ и оптимизацию технологических маршрутов при штамповке отверстий в панели, анализ динамических моделей систем перемещения заготовки и инструмента и их оптимизационный синтез. При.математическом моделировании применялся вппарат теории множеств,.теория вероятностей, теории информация и статистической динамики, Реиения оптимизационных задач основывались на широком использовании методов вариационного исчисления, дискретного программирования, обратных задач динамики, аналитического конструирования.
Экспериментальный метод исследования применялся для практической оценки допустимости гипотез, положенных в основу теоретических исследований, при разработка вероятностных информационных моделей изделий, при математическом моделировании погрешностей элементов и узлов механизмов перемещения заготовки и инструмента и для установления количественных зависимостей, отражающих свойства элементов
комплексной системы. Наиболее важной областью экспериментального метода были проверка разработанных математических моделей основных компонент комплексной системы на ах адекватность реальным объектам, оценка эффективности предложенных критериев и алгоритмов оптимизации.
Научная новизна определяется:
разработанными математическими моделями штампуемых изделий, технологического процесса ах изготовления, динамических процессов в системах механизмов перемещения заготовки я инструмента}
оптимизационным синтезом комплексной Система, основанном на параметрической оптимизации законов движения кареток КС и РГ, оптимизации технологических программ штамповки отверстий в панели, траекторий движения штампуемой заготовки я инструмента при детерминированных и случайных воздействиях;
решением задач оптимизации маршрутов перемещений заготовок при штамповке панелей с большим числом отверстий;
математическим моделированием на ЭШ оптимальных динамических процессов движения основных механизмов листоштамповочного оборудования.
Практическая ценность работы заключается в разработке на основе теоретических исследований:-
методик определения оптимальных параметров закона движения исполнительных органов координатных столов я револьверных головок прессов при ограниченном объеме исходной информация об изделиях (число отверстий, их диаметр или форма, плещадь панели);
рекомендаций по оптимальному решение задачи маршрутизации и построению эффективных технологических программ штамповки конкретных панелей;
методик выбора критериев оптимизация ери детерминированных и случайных воздействиях на работу КС и РГ,
Научные результаты положены в основу созданных высокопроизводительных координатно-равольверных прассов с ЧПУ, являщйхся основным оборудованием гибких штамповочных модулей.
Реялиэациябпромышлеино.сти. Дяссертацяон-яая работа выполнялась в соответствии с программами ГКНТ СМ СССР ХІ6.02 и 0.16.[31,3, приказами Минстанкопрома и совместными принайми Милприбора и Минетанкопрома. Результаты работы внедрены при зоздвнии гаммы координатно-револьверных прессов с ЧПУ и серийном іроизвоцстве на Чимкентском ПО зо выпуску кузнечно-прессового обо-
рудоваяия. К настоящему времени изготовлено и внедрено более 800 прессов. Использование прессов обеспечило качественное изготовление панелей на заводах-потребителях (Курской завода передвижных агрегатов, Рижском завода ВЭФ, Калининградском заводе Таэприбор-автоматика" и др.) и позволяло исключить целый ряд работ, требующих применения ручного труда. .
Внедрены результаты оптимизации технологических программ штамповки отверстий в панелях в процесса эксплуатации КРП на сорока предприятиях, Научные результаты и положения используются в научно-исследовательских работах я в учебном процессе. Годовой экономический эффект от-внедрения результатов диссертационной работы составил более 1,5 млн.руб.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных, республиканских и ведомственных научных конференциях и семинарах, в том числе: на Всесоюзной конференции по динамике крупных машин (Свердловск,1966); Второй научно-технической конференции УПИ (Свердловск,1968);У,У1 и УП Всесоюзных конференциях по ароматизированному электроприводу (Тбилиси, 1968; Еа?у,1972; Таллин,1975); УП Всесоюзном совещании по основным проблемам теории машин и механизмов (Тбилиси,1974); подсекции НТС-ЭНИКМАШ (Воронеж,1978); подсекции КПО ВТС Минстанкопрс-ма (Москва,1978); совещании конструкторов и технологов ВПО "Совз-кузмаш" и Технического управления Минстанкопрома (Воронеж,1979); совещании Технического управления и ВПО "Союзкузмаш" Минстанкопрома по обману передовым научным и производственно-техническим опытом. Опыт эксплуатации-кузначно-прессовых машин с.программным управлением (Воронеж,1979);Втором Всесоюзном съезда по теории машин и механизмов (Одесса,1982); Всесоюзной научно-технической конференции ЧПУ-82 (Ульяновск,1982);,на научном семинаре кафедры оборудования и технологии ковки и, штамповки Моостанкияа (Москва,1985); на НТС отделения системной технологии и конструирования Мосстанкияа (Москва, 1987); на секции новой технологии и техники.для обработки металлов давлением НТС НПО "ЭНИШШ" (Воронеж, 1988); на секции "Технология и оборудование кузнечно-прессового производства" НТС Минстанко-прома (Ворояеж,Х989),
Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 50 работ, в том числе получено 5 авторских свидетельств.
Структура и объемработы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, изложенных на 29S страницах машинописного текста; содержит 107 рисунков и 21 таблицу
ж списка литературы из 299 наименований. Приложения оформлены отдельной частью (часть П).