Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРИЕНТИРУЩИХ УСТРОЙСТВ
И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 10
1.1. Детали как объект ориентирования 10
1.2. Характеристика существующих методов проектирования ориентирующих устройств 15
1.3. Постановка задачи исследования 21
2. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПРИГОДНОСТИ ДЕТАЖ К АВТОМТИЧЕСКОМУ ОРИ
ЕНТИРОВАНИЮ 26
2.1. Математическое обеспечение признаков детали 29
2.2. Формирование ограничений на параметры признаков детали 34
2.3. Разработка критериев ориентируемости детали 41
2.4. Классификация плоских вырубленных деталей 49
Выводы - 61
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОРИЕНТАЦИИ ПЛОСКИХ ВЫРУБЛЕННЫХ
ДЕТАЛЕЙ НА ВИЕРОДОРОЖКЕ 63
3.1. Положения и виды вращений детали на вибродорожке 63
3.2. Математическая модель-ориентирующего устройства 80
3.2.1. Элементы структурной схемы ориентирующего устройства 80
3.2.2. Описание функционирования устройств ориентатора
и ОУ пассивного способа ориентирования 86
3.2.3. Описание функционирования устройств действий
ориентатора и ОУ активного способа ориентиро
вания 88
3.3. Композиции ориентирующих устройств 90
3.4. Виды моделей ориентирующих устройств 97
3.5. Анализ построения ориентирующих устройств 104
3.5.1. Ключи ориентации детали 104
3.5.2. Правила компоновки пассивных ориентаторов 108
3.5.3. Графы связи различимых положений детали ИЗ
Выводы 120
4. СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ ОРИЖТИРУЩИХ УСТРОЙСТВ 121
4.1. Классификация ориентаторов и ориентирующих устройств 121
4.2. Выбор типа синтезируемой модели ориентирующего устройства 132
4.3. Структурный синтез моделей активного ориентирования. 137
4.3.1. Общие положения синтеза 137
4.3.2. Метод критического пути 140
4.3.3. Метод соединений 148
4.4. Структурный синтез моделей пассивного ориентирования 150
4.5. Структурный синтез комбинированных ориентирующих
устройств 155
Выводы 160
5. ОЦЕНКА СИНТЕЗИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ 162
5.1. Разработка математической модели оценки конструкции ориентирующего устройства 162
5.2. Анализ производительности ориентирования деталей на вибродорожке 166
5.3. Ранжирование моделей ориентаторов по относительной стоимости ' 175
5.4. Целевой функционал 181
5.5. Варианты оптимизации ориентирующего устройства 185
Выводы 190
6. АЛГОРИТМ РАЗРАБОТКИ ОПТИМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ 0РИЕНТИРУЩЕГ0 УСТРОЙСТВА НА СТАДИИ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА 192
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 197
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 201
- Детали как объект ориентирования
- Математическое обеспечение признаков детали
- Положения и виды вращений детали на вибродорожке
- Классификация ориентаторов и ориентирующих устройств
- Разработка математической модели оценки конструкции ориентирующего устройства
class1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРИЕНТИРУЩИХ УСТРОЙСТВ
И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ class1
Детали как объект ориентирования
Вопрос оценки детали на технологичность, с точки зрения автоматической загрузки, получил свое развитие в середине 50-х годов нашего столетия.
В основополагающей работе М.В.Медвидя /61/ впервые были поставлены проблемы автозагрузки, среди которых задачи о возможности применения загрузочных устройств для деталей сложных форм; каких именно; по каким критериям определять пригодность детали к автоматическому ориентированию и т.д. Анализируя детали и ориентирующие устройства, М.В.Медвидь устанавливает основные признаки детали, влияющие на проектирование загрузочного устройства. Воздействие признака, детали на работу загрузочного устройства автор представил в словесном описательном виде. Из анализа загрузочных устройств автор определил некоторые критерии пригодности деталей к автоматическому ориентированию без их формализации, с логическим обоснованием в классификации деталей по сложности к ориентированию.
В работах А.Н.Малова /59, 60/ была предложена классификация деталей по геометрической форме и размерам в зависимости от сложности создания ОУ. По данной классификации назначается ОУ в зависимости от соотношения размеров детали, числа ступеней ориентации и удобства захвата. Предлагаемая классификация дает направление поиска схемы загрузочного устройства, однако из-за широкой постановки задачи, предписывающей выбор ОУ, детали одного класса не всегда могут ориентироваться на. загрузочном устройстве одного типа, что снижает эффективность классификации. Непосредственно для процесса ориентирования детали одного класса сложности можно рас сматривать только в связи с конкретными загрузочными устройствами, а не с целым классом загрузочных устройств, что положительно скажется на рациональности выбора загрузочно-ориентирующего устройства.
Классификация штамповочных заготовок впервые была предложена М.И.Хрусталевым и Е.Ф.Шуаном /97/. По группам классифицируе-мых заготовок авторы предлагают виды загрузочных устройств. Классификация не указывает на выбор конкретного загрузочно-ориентирующего устройства из-за большой номенклатуры представленных деталей кузнечно-штамповочного производства, также не определяет выбор ОУ для устройства одного класса.
В работах В.Ф.Прейса /6, 59, 94/ устанавливается понятие технологичности детали с точки зрения автозагрузки, которое обобщает способность детали автоматически захватываться, ориентироваться и подаваться на позицию обработки и сборки. Автор дает оценку детали по способности ориентироваться в виде критерия "конфигурация", формализуя ее по числу осей симметрии. Остальные признаки детали, влияющие на ориентируемость, не были рассмотрены.
class2 ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПРИГОДНОСТИ ДЕТАЖ К АВТОМТИЧЕСКОМУ ОРИ
ЕНТИРОВАНИЮ class2
Математическое обеспечение признаков детали
Каждая деталь как объект исследования обладает определенными признаками» качественно характеризующими ее. Кроме того, рассмотрение детали во взаимосвязи с каким-либо объектом или явлением накладьшает дополнительные связи, определяющие ее причастность к нему. В данном случае плоскую вырубленную деталь при оценке на технологичность ориентирования необходимо рассматривать в неотрывной связи с конструкцией и условиями работы вибрационного загрузочного устройства (ВЗУ).
Представим всю полезную информацию о детали как объекте ориентирования в виде множества А признаков, которое можно разбить на подмножества соответственно конструкторских Ак и технологических Л г признаков, т.е. Л {Л/с,Лт і . К конструкторским признакам относятся конфигурация детали Af , принцип их взаимоотношения друг с другом Л г , требуемое положение детали на. выходе ОУ Д3 ; к технологическим - габаритные размеры детали Л , масса и ее распределение по площади детали Лу , свойства поверхности Лб , физико-механические свойства Л7 , годовая программа выпуска Л в » тип производства Ар , требуемая производительность ориентирования А/р .
Таким образом, множество Л ={ Л/, Л2) .. VA/0J (рис. 2.1) создает информационное пространство признаков детали, которое необходимо формализовать для получения численной оценки технологичности ориентирования. Для обеспечения численной оценки признаков { Xi] детали в виде их параметров {У l] , а также для выработки единого критерия /Сг технологичности ориентирования, создающего комплексную оценку детали, примем относительную безразмерную систему описания признаков. Схема модели оценки пригодности детали к ориентированию представлена на рис. 2.2.
class3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОРИЕНТАЦИИ ПЛОСКИХ ВЫРУБЛЕННЫХ
ДЕТАЛЕЙ НА ВИЕРОДОРОЖКЕ class3
Положения и виды вращений детали на вибродорожке
Положения детали на вибродорожке определяют группу симметрии ее прообраза. Каждому типу симметрии (относительно точки, прямой, плоскости /43, 44/ соответствует свое преобразование симметрии -преобразование множества точек плоскости, определяемое этим типом.
Для определенности примем, что положительное вращение детали осуществляется по движению часовой стрелки, а то, что некоторая фигура симметрична, означает, что она самосовмещается при соответствующем преобразовании симметрии. Представление всех симметрии детали равносильно представлению всех тех преобразований плоскости вибродорожки, при которых она самосовмещается. Преобразование симметрии деталей будем описывать на базе подстановок аппарата теории групп /48/, так как симметричность определяется некоторыми циклическими группами подстановок.
Примем допущения: I) деталь может находиться лишь в положениях, при которых оси вращения ее либо параллельны, либо перпендикулярны к направляющей вибродорожки; 2) ширина вибродорожки на входе в ориентирующее устройство равна максимальному габаритному размеру детали; 3) детали однотипны и удовлетворяют требованиям технологичности ориентирования [Кг1
Классификация ориентаторов и ориентирующих устройств
Целью классификации множества существующих ориентаторов является систематизация их для оперативного пользования при структурном синтезе ОУ.
Для формирования иерархической классификации ориентаторов введем обозначения: М ={i.2 л/} - множество уровней иерархии, причем самому верхнему уровню соответствует полный набор JT = {Л /, Otz,. . ., JTn] ориентаторов, самому нижнему,
N -му уровню - элементы Kfi ; в общей записи /Q - fi -й элемент или подсистема L -го уровня; Ад - множество вариантов реализации fi -й подсистемы / -го уровня иерархии подсистемами ( і + 1)-го уровня, В - множество подсистем і -го уровня, реализующих все варианты подсистем ( I - Г)-го уровня, при этом определяет всю систему как единое целое ( { В } - 1 ). По результатам работ /31, 82/ любую иерархическую классификацию можно представить следующим образом:
На основании анализа работ по автоматическому ориентированию /27, 61, 87, 91/, авторских свидетельств СССР и зарубежных патентов все множество ориентаторов (JTJ , составляющих определенный класс механизмов, используемых-на базе вибропривода, разбивается на первом уровне иерархической: классификации на два подмножества ЗТ \Л\Л} соответственно для ориентирования плоских JT и объемных Jt деталей. Под разбиением множества ОХ будем понимать образование {л}} , где ІєЗ , a J - некоторое множество индексов / , при котором: І) ЛІЄ7Г и JTi 0 для всех leJ ; 2) #i/?J = 0 при l=jcO ; 3) UJTi Jl ,
В диссертации анализируются только плоские детали, поэтому разбиение множества Я в дальнейшем рассматриваться не будет.
Разработка математической модели оценки конструкции ориентирующего устройства
Математической моделью оценки конструкции 07 на этапе структурного синтеза будем называть совокупность функций, отображающих параметры оцениваемых конструкций в заданные параметры проектных решений.
Необходимость обоснования вариантов 07 на ранних стадиях проектирования заключается в том, что на этапе структурного синтеза принимаются наиболее важные решения, предопределяющие закон функционирования и принципиальную структуру 07 в целом. Ошибки и недостатки, допущенные при этом, трудно устранимы на последующих стадиях проектирования (в параметрическом синтезе),и их устранение обычно связано с существенными материальными и трудовыми затратами.
Оценка вариантов 07 на этапе структурного синтеза обычно связана с проблемой недостаточности информации. При разработке 07 на базе виброустройств, которые имеют аналоги или являются модификациями существующих в практике систем, проблема недостаточности информации порождается трудностями сбора, достоверности и обработки статистического материала по существующим характеристикам из-за неудовлетворительного документального отражения данных по проектированию, производству и эксплуатации аналогов /8, II, 75/. Недостаточность информации может оказать существенное влияние на выбор оптимального решения.
