Введение к работе
Актуальность темы. К современным тенденциям развития ииностроения и, в частности, станкостроения можно отнести: гдрение автоматизированных методов проектирования станков, зышение требований к качеству и надежности станков, участвующих автоматизированном производстве.
В связи с этим возникает необходимость разработки методов зспечения параметров качества и прогнозирования параметрической дежности как на стадии проектирования технологического орудования, так и на стадии эксплуатации.
Шпиндельный узел (ШУ) является одним из основных элементов
таллорежущего станка, реализующим одно из движений
рмообразования (вращательное движение заготовки или
струмента) и поэтому в значительной мере определяющим качество
готовления деталей и параметрическую надежность процесса
работки. В процессе эксплуатации ШУ подвергается воздействию
лого комплекса эксплуатационных факторов, которые б
:ачительной мерс обуславливают широкий разброс выходных
:раметров точности. Опыт эксплуатации станков показывает, что
іласть состояния выходных параметров точности формируется при
імплексном взаимодействии процессов быстрой (вибрация), средней
епловые и термоупругие процессы) и медленной (износ) скоростей.
Передовой опыт конструирования рекомендует использовать на
;ех стадиях проектирования изделия экспертную систему выбора
)иоритетного направления проектирования на основе оперативной
4енки последствий реализации того или иного альтернативного
ірианта. Применение экспертных систем при проектировании
іиндельньїх узлов жизненно необходимо также вследствие
эотиворечивых требований к ному, определяемых технико
-.'ономическимп показателями производительность», параметрической
адежностью, точностью обработки
Научная задача, решаемая в данной работе, заключается в азработкс метода обеспечения качества и надежности ШУ на опорах ачения посредством комплексного математического моделирования епловых, термпупругих. тррмп.чкустичрских, трнбологических и инамических процессор г 11: У, '-:. стадиях проектирования и ксплуатацин ШУ
Цель исследования - разработка экспертной системы обеспечения качества шпиндельных узлов на стадии проектирования на основе теоретико - вероятностного прогнозирования параметрической надежности шпиндельного узла при действии процессов быстрой и средней скорости.
Методы исследования. В теоретических исследованиях применялись методы теории принятия решений, теории колебаний, триботехники,;, теплообмена, математического анализа, теории і вероятности и математической статистики, эвристические методы. Экспериментальные исследования проводились по разработанной методике на специальном автоматизированном исследовательском стенде, оснащенном современными средствами для измерения и обработки данных.
Научная новизна.
-
Разработана комплексная вибро - термо - деформационная математическая модель ШУ для определения параметров качества ШУ в которой смазка рассматривается как конструктивный элемент ШУ.
-
Разработаны аналитические выражения для расчета тепловыделения и демпфирования в опорах, учитывающие связь между динамическими и тепловыми процессами;
-
Разработана методика теоретико - вероятностного прогнозирования параметрической надежности ШУ при взаимодействии динамических и тепловых процессов.
-
Разработан метод обеспечения качества ШУ, включающий: нормирование предельных значений технологических дефектов сборки и изготовления ШУ, нормирование режимов эксплуатации, проектный расчет межопорного' расстояния, габаритов корпуса, конструктивных и эксплуатационных, параметров систем управления тепловым состоянием ШУ на,базе конструкций типа: шпиндель - центробежная тепловая труба, ": корпус - тепловая труба, гидрорубашек, выполненных в виде стаканов и гильз.
Практическая полезность.
-
Разработана экспертная система обеспечения качества ШУ "ЭСКОРТ" на стадиях проектирования и эксплуатации.
-
Разработана система поддержки принятия решений, позволяющая выбрать рациональную с точки зрения пользователя и удовлетворяющую номенклатуре заданных параметров качества комбинацию конструктивно - технологических мероприятий.
3. Разработаны предпосылки для формирования г; эксплуатации станка (продолжительность технологических one;: диапазон частоты вращения, подач, сил резания, номенка изделий) с целью обеспечения точности на протяжении всего в;. эксплуатации и, таким образом, сертификации точности с, График загрузки можно формировать не только для проектируемого станка, но и для оборудования, находящегс эксплуатации.
Реализация работы. Результаты работы внедрены на "Хабаровский станкостроительный завод", для которого в экспс системе "ЭСКОРТ" были разработаны три альтернативных п; шпиндельного узла одношпиндельного токарно - револыа. автомата высокой точности 1И140В, отвечающих заданным требе„ качества. Для проекта, принятого к производству, рас. оптимальный режим эксплуатации (марка рабочей жидкости, ;. канала, расход жидкости) Применение системы поз. значительно сократить время на проектирование ШУ на с
ТеХНИЧеСКОГО Предложения, ЭСКИЗНОГО Проектирования И ТЄХНИЧ;.
проектирования.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывал;:;, межвузовской научно - технической конференции "Экономика Да/ Востока в условиях перехода к рынку", Хабаровск, 1993 : международных научно - технических конференциях "Модели;;, технологических процессов и систем в машиностроении", Хаба; 1994 г,; "Комплексное обеспечение точности автоматизирс. производств", Пенза, 1995 г; на научно-техническом симпо.. "Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения машиностроительных и металлургических предприятиях Да.; Востока", Комсомольск-на-Амуре, 1934 г.; на :овещании " Пра теории проектирования и производства инструмента",Тула, 1995 также на научных семинарах кафедры 'Компьютерного проекти;., и сертификации машин" Хабаровского государственного технич университета
Публикации. По томе диссертации опуйликс;ано 10 работ.
Объем работы. Диссертационная работ-j си тоит из вое,: четырех разделов, списка литературы и приложения, включає страниц машинописного текста. 2Г: "абппц и 48 : исункос.