Введение к работе
Актуальность проблемы. В соответствии с основными направлениями эконоиического и социального развития СССР на І986-1990 годы и на период до 2000 года ваанейшей задачей, поставленной перед станкостроителям, является совершенствование структуры выпускаемого оборудования, значительное увеличение изготовления новых видов эффективного йеталлорекукего оборудования, повышение с о производительности в 1,5-1,6 раза. Важнемей задачей является такзе коренное повышение технического уровня, качества и надегности выпуска еыых станков.
Для условий массового и крупносерийного производства одним из путей совершенствования структуры парка металлообрабатывающего оборудования является увеличение выпуска специальных и агрегатных станков. Так, за одиннадцатую пятилетку Еылуск специальных и агрегатных станков увеличился в 1,5 раза. Эти станки в 3-10 раз производительнее универсальных, стабильно обеспечивают высокое качесгво продукции при яиниаалъкой стоимости, облегчают условия труда и создают предпосылки для комплексной автоматизации.
Существенной особенностью при создании агрегатных станкиз, вследствие их выпуска единицааи для каждой конкретной детели, является отсутствие этапа изготовления и испытания опытного образца для проверки принятых компоновочных решениі;. В то нз время как-
дой детали соответствует множество возможных вариантов компоновка, зависящих от структуры технологического процесса и совокупности разнообразных паранетров детали: класса и группы заготовки; параметров элементарных поверхностей, их пространственного и взаимного распологенля; параметров точности и качества обработки. Из соответствующего множества вариантов компоновки необходимо выбрать рациональный вариант, обеспечивающий требования чзртеаа детали и его технических условий с минимальными материальными затратами при заданной годовой программе выпуска.
В связи с этим возникает необходимость в разработке теории синтеза структуры агрегатных станков, раскрывающей закономерность образования множества вариантов и моделей их связей со структурой технологического процесса, качественными и технико-экономическими показателями станков, параметрами элементов формы обрабатываемых деталей. Решение данной научной проблемы актуально для народного хозяйства, так как оно связано с сокращением сроков проектирования, повышением качества ш эффективности агрегатных станков, интенсифицирующих процесс обработки в условиях массового и крупносерийного производства.
Цель работы - повысить качество и эффективность компоновочных решении и снизить трудоемкость стадии технического преддоке-ная при проектировании агрегатных станков эа счет разработки тео-ретдчзских основ формирования множества вариантов структуры, а такие раскрытия и формализации их связей со структурой технологического процесса, параметрами элементов формы обрабатываемых деталей, качественными и технико-экономическими показателями станков.
Методологическая и теоретическая основа исследований. Методологической основой диссертационной работы явились положения компо-нетики о многообразии вариантов структуры станка, зависящих от технологических задач, способов обработки, параметров элементов фориы обрабатываемых деталей и конструкционного исполнения станка а также о доминирующем влиянии структуры станка на интенсификацию производственных процессов и качество деталей.
В зависимости от существа решавшихся вопросов в работе использованы:
- методы анализа и синтеза при формировании мвоаества вариан тов структуры агрегатных станков и определении их связей со струк турой технологического процесса, параметрами элементов формы обра багывазмых деталей, качественными и технико-экономическими показа
тедяші;
- системный подход при разработке научных основ процесса
преобразования информации технического задания в рациональный ва
риант структуры станка.
Теоретические пологения работы базируются на математической аппарате теории графов, мнокеств, отношений и вероятностей.
Адекватность математических моделей проверялась результатами экспериментальных исследований автора и других исследователей. Эксперименты проводились на стендах и в производственных условиях.
Научная новизна работы заключается:
в разработке теоретических основ и методики формирования множества вариантов структуры агрегатных станков;
в определении формализованных моделей связей вариантов структуры со структурой технологического процесса, производительностью, точностью, надежностью, параметрами элементов формы обрабатываемых деталей.
В работе впервые реиены следукотв научные вопросы.
I. Разработаны методология и модель формирования вариантов структуры агрегатных станков, базирующиеся на принципе, дифференциации структуры по типу характеризующие параметров (технологические, кинематические, конструкционные) и по разновидностям элементов формы деталей (элементарные поверхности, сочетания элементарных поверхностей). Такой дифференцированный подход позволил установить и формализовать связи кеэд вариантами составлягда структур, что необходимо для определения множества вариантов структуры станка в целом.
-
Определены структура и на ее основе математические модели качественной оценки влияния вариантов технологическо-кинемати-ческой структуры (ТКС) на точность обработки и взаимного расположения отверстий, позволяющие определить пути повышения точности на структурном уровне и установить отношения связи меиду ее параметрами л вариантами ТКС. ,
-
Разработаны формализованная модель описания параметров кнензетва деталей в виде универсальной структурной формулы (УСФ) и на ее основе модель их множественной связи с вариантами составляющие структур компоновок.
-
В рамках системы "формула детали-станок-деталь (ФСД)" разработаны основы системного преобразования информации технического задания в рациональный вариант структуры, базирующиеся на
арзнцяш дифференциации:
информации чертежа детали по определенный сЕОЙсгвац;
структуры стайка по типу паранетров и по разновидностям . здєіієнїов форш деталей;
- процесса выбора и оцзнка возиоавых вариантов структуры до
шщдоыу элементу формы детали.
5. Определено математическое обеспечение подсистемы автоматизированного проектирования структуры агрегатных расточных стан^ ков.
, Практическая ценность и реализация работы. Разработанные методология и модель формирования вариантов структуры агрегатных ставков раскрывали: все многообразие возмоаных отношений их составляющих структур - технологической, кинематической и конструкционной. Они позволили выявить ранее неизвестные варианты структуры станков для обработки сочетаний отверстий с пересекающимися и перекрещивающимися осями. Агрегатные станки с этими вариантами структуры благодаря использованию общего силового стола для обработки разноименных отверстий на различных позициях параллельными шпинделями обеспечивают высокую точность взаимного расположения осей отверстии и отличаются высокой технологической надогшостьв.
На основе выявленных вариантов структуры коипонозок разработаны базовые варианты кинематике—конструкционной структуры для обработки основных отверстий в корпусах унифицированных и специальных конических редукторов с углом наклона мезду осями J3= 90. Эти базовые варианты структуры использованы в 33 агрегатных расточных станках, созданных в СКТБС НПО "Технолог" и внедренных на заводах сельхозмашиностроения (завод "Мосселъмаш", Ташкентский агрегатный завод, ПО Ташкентский тракторный завод и др.).
По другим базовым вариантам структуры компоновок, разработанным автором, в СКТБС НПО "Технолог" созданы более 30-ти агрегатных станков, предназначенных для обработки различных деталей сельхозмашин: крышек, рычагов, дисков, скоб и т.д.
Агрегатные станки с базовыми вариантами структур компоновок создают предпосылки для разработки на их основе гиоких производственных (ГП) модулей путем оснащения станков устройствами для автоматической смены небазовых функциональных блоков, а такке гибких автоматических линий для условий массового и крупносерийного производства. Данные предпосылка реализованы в многопозиционном расточном ГП модуле для обработки корпусов унифицированных конических редукторов, входящем в состав гибкой производственной системы
(Ташкентский агрегатный завод), а также в двух гибких роботизировавшие автоматических линиях для обработки корпуса трансмиссии и лонаерона рамы, внедренных на ПО Ташкентский тракторный завод.
Полученные модели связей вариантов структуры станков со структурой технологического процесса, параметрами элементов формы обрабатываемых деталей, качественными и технико-экономическими показателями явились базой для создания подсистемы автоматизированного проектирования структуры агрегатных расточных станков. На их основе разработано математическое и программное обеспечение такой подсистемы. Данная подсистема внедрена в СКТБС НПО "Техно-дог".
Основные теоретические положения и практические результаты диссертационной работы освещены в учебном пособии автора, используемом з Ташкентском политехническом институте (ТашПИ) при чтении лекций по дисциплине "Металлорежущие станки", а также при выполнении курсовых и дипломных проектов по агрегатным станкам.
Апробация работы. Основное содерканне работы докладывалось и обсуждалось на следуюпдах конференциях:
на 40+49 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов ТаыПЙ за 1976-1935 годы;
на республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы в машиностроении и задачи быстрей-оего знедрения их в производство" (Ташкент, 1977);
на республиканской научно-технической конференции ''Повышение эффективности производства механизацией и автоматизацией механосборочных и вспомогательных процессов в машиностроении" (Ташкент, 1983);
на У всесоюзной меквузовской научно-технической конференции "Научные основы автоматизации производственных процессов, управление качеством в машиностроении и приборостроении" (Москва, МВТУ им. Баумана, 1979);
на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемные вопросы автоматизации производства" (Краснодар, 1981);
на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемные вопросы автоматизации производства" (Минск, 1984).
Публикации. Основное содержание, отдельные полокения и результаты диссертационной работы опубликованы в 32 работах, в т.ч. в учебном пособии "Проектирование агрегатных станков (систематизация и выбор компоновок)". Из аурнальвых статей наиболее сувдет-
веяными для формирования диссертации' были 14 работ, в т.ч. 4 работы без соавторства, опубликованные з 1976-1986 г.г. в журналах "Ставки а инструмент",' "Вестник машиностроения", "Технология, экономика и организация производства (ЦНИЙТЭЙтракторосельхозиаш ) ' Обьеи работы. Диссертация оформлена в двух томах. Первый тоь состоит из введения, семи глав и заключения (общие выводы и результаты работы),-излоаенных на 249 страницах машинописного текста, л содержит 82 рисунка, 64 таблицы и I?? наименований литературных источников. Второй том содержат приложения: варианты ТКС эксплуатируемых-агрегата станков; схемы проверок геометрической точности станков; результаты исследований; программа для подсистемы автоматизированного выбора рационального варианта структуры станка и документы, подтверждающие внедрение результатов работы и их эффективность.