Введение к работе
Актуальность проблемы. Перспективный направлением развития эвременной технологии машиностроения язляется создание и внедрено в производство нових методов обработки, которые основаны на эчетании в одной процессе различных видов энергии или различных пособов воздействия на материал заготовки. Такие методы обработки олучнли название комбинированных. Применение ком'5инированных ме-одоь обработки позволяет взаимно активизировать флэши-химические роцессы. определяющие размерное формообразование и, как реэудь-ат, ускорить съем припуска с одновременным достижением высокого ачества обработанных поверхностей детачи.
Так, применение магнито-абразивкой обработки позволяет полу-ать поверхности деталей с шероховатостью до Rq," 0,04...0,03 км. Вырубка стальных деталей с нааддением ультразвуковых колесами снижает усилие деформации примерно з 2 раза, для доетвнх сяла-ов - до 1,5 раз. Совмещение в одном процесса электрохимического оздействия и дорнования позволяет выполнять каналы различного се-ения с точностью до 7 квалитета и ооеспечивает получение равно-іерного заранее заданного наклепа. До 50 раз повышает прои?води-ельность электрохимикоаСразивная обработка при снижении расхода їлифовальньїх кругов в 1,5. ..2 раза
Наложение на токопроводящий абразаьяыд инструмент ьыс-око-астотных колебаний в направлении к детапи облегчает скалывание іастиц материала. Такой метод эффективен при обработке хрупких ма-'ериалов, например твердых сплавов. Совмещение анодного растворе-іия с ультразвуковым облучением дает возможность получения от-іерсткй диаметром до 8 мкм и глубиной до 500 диаметров.
Комбинация анодного растворения, механической и электрозрози-
- 2 -онной обработки позволяет в широких пределах варьировать интенсивность съема материала ваготовки, вероховатость и степень наклепа обработанных поверхностей детали. Положительные результаты получены при анодном растворении с одновременным облучением зоны обработки лазерным лучом. Такое сочетание подводимых энергий и способов воздействия на материал заготовки увеличивает интенсивность анодного растворения, в четко отведенных границах обработки. Проводятся исследования в области плазмешю-механйческой и лазерно-ме-ханической обработки. Ожидается получение положительного эффекта от применения ядерной энергии в сочетании с электрохимической и электроэрозионной обработкой.
Анализ показывает, что молвт быть получено более тысячи новых методов обработки материалов. Однако, в современной технологии машиностроения пока используется немногим более двадцати разновидностей комбинированных методов обработки. Одной из главных причин, сдерживающих развитие таких методов в машиностроении, является отсутствие системы научного целенаправленного поиска и формировали новых технологических приемов и методов формообразования, обеспечивающих требуемое качество обработанной детали.
Выполнение процесса комбинированной обработки и достигаемое при этом качество детали требует согласования во времени и пространстве совмещаемых способов воздействия на материал заготовки и всех остальных коыпоконтов метода. Щ>и этом, целенаправленный выбор рациональной структуры компонентов новых методов обработки требует оперативного выполнения многофакторного анализа больших объемов тегнологической информации в условиях ранних стадий и творческого характера проектирования. Это определяет необходимость моделирования процессов синтеза вовых методов обработки на базе средств вычислительной техники с применением методоз искусственного интеллекта н экспертных систем.
Работа выполнялась в направлении, определенном Отраслевой целевой комплексной программой на 1066-19Э0 г. г. N 13.1 развития отраслевой система ТРЛ и автоматизации технологического проектирования; Отраслевой целевой комплексной программой "Комплексная автоматизация производства" на 1991-1995 г. г. Рсэдел 1 "Автоматизация проектно- конструкторских раС>от по ТПН".
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка научных основ и приншіпов целенаправленного синтеза рациональных структур комбинированных методов обработки материалов на Саге построения системы моделей преобразования конструктивно-технологических параметров детали в структуру технологического метода ее обработки.
Поставленная цель достигалась и результате решения следующих задач:
1. Анализ и систематизация компонентов комошшрованшлс мегодов обработки, их свойств и условий совместимости в одном процессе.
S. Формализация отношений и условии выбора на млолаетве технологических решении методов обработки материалов.
3. Разработка математических моделей и м?то;;ов преобразования конструктивно-технологических параметров обрабатываемых элементов летатей в структуру комбинированного метода обработки.
4.. Разработка методов и моделе к отруктурдаацни отношений л правил принятия решений на множестве технологических о5?*ктое.
-
Формализация и разработка методов автоматизированного извлечения и усвоения технологических знаний в условиях экспертной системы.
-
Разработка структуры и состава компонентов информационного обеспечения процесса синтеза комбинированных методов обработки средствами экспертных систем.
7. Разработка структури компонентов и ооновных алгоритмов экспертной системы автоматизированного синтеза комбинированных методов обработки.
Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке теоретических основ, принципов, методов и моделей целенаправленного автоматизированного синтеза рациональных структур комбинированных методов обработки материалов в условиях разнообразных альтернатив на основе динамичэского формирования критериев их выбора, и преобразования конструктивно-технологических параметров детали в структуру технологического метода ее обработки, позволяющих решить аісгуальную научно-техиическ) о проблему в областп созда-нші индустрии наукоемких технология.
При этом на защиту выносятся следующие научные положения и результаты:
предложенный метод структуризации технических, в том числе технологических, систем на основе построения морфологического пространства, определяющего множество технических систем, изоморфных между собой;
методика формального отобрачйния результатов структуризации технологических систем, в частности методов обработки, которая создает основу для математического моделирования процессов их синтеза на теоретико-множественном уровне;
установленные критерии и закономерности сочетания в одном процессе компонентов различных методов обработки, которые получены в результате анализа, систематизации, выявления общности и зависимости их свойств;
структурная модель технологического метода обработки, отражающая взаимосвязи его компонентов по общности и вависяюсти свойств и позбссякзэа установить этапы созданш нового метода обработки. входные и выходные данные этих этапов;
іюмплекс математических моделей преобразования конструктивно-технологических параметров обрабатываемых элементов детали в структуру комбинированных методов обработки, обеспечивающих требуемое качество детали;
методика и комплекс математических ми^лзй определения рацио-нального сочетания в одном процессе обработки различных способов воздействия на материал заготовки, обеспечюг.адеіх повышение ее обрабатываемости и необходимое качество детали;
метод динамического формирования критеріїв выбора технологических решений, обеспечивавши независимость программного комплекса системы от ее нормативно-справочной базы, что повышает адаптируемость СИСТеМЫ К ИЗМеНеШШМ ВИеПІНеЙ СреДЫ II ЭЦ'^КТИВШСТЬ ее
эксплуатации в условиях ранних стадий проектирования;
методика выбора фиксированных наборов совмещаемых в одном
Процессе ТеХНОЛОГИЧеСКИХ решений. СОВОКУПНО ОЛТИМЗЛЫШХ ПО ИДЄГ..ГІ-
ной точке;
методика построения морфологического пространства утвермеьиЛ и правил логического вывода с целью го: структуризация для реализации машины логического вывода, способной целенаправленно гелери-ровать цепи блоков принятия решений в контексте киаемои аадачл;
методика и процедурная модель целенаправленного извлечения необходимых знании в контексте решаемой впдлчи. основанная на общей методике целевого научного исследования, обеспечивающая полноту информации при построении цепей блоков принятия р'і'єшіп и осуществляющая управление процессом извлечения яовьга знании в рйаимє разделения функция меящу экспертом и системой.
Методика исследования. Обоснованность и достоверность полученных результатов исследования обеспечивалась применением методов математической логики, исчисления предикатов, элементов теории множеств, Выбора и принятия решений и подтверждается со<зда:ш-м и
- б - "
внедрением в производство гибридных экспертных систем с широким охватом технологических переделов, встроенными базами фактов и Са-вами знаний и реализующих основные функции автоматизации технологической подготовки производства
Практическая ценность работы состоит в разработке методики интерактивного целенаправленного формирования и выбора рациональных структур комбинированных методов обработки, основанной на использовании свойств их компонентов и разработанного комплекса моделей рационального сочетания в одном Процессе различных способов воздействия на материал заготовки. Методика включает комплекс методов, математических и процедурных моделей и алгоритмов, реализованных б виде программных средств для применения в ставе автоматизированной системы, предназначенной для создания новых комбинированных методов обработки материалов.
Реализация результатов исследования. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы реализованы в виде подсистем, баз Фактов и наборов блоков принятия решений гибридных экспертных систем проектирования технологий обработки резанием, термообработки, горячей штамповки и ковки, холодной штамповки, электрофизикохимической обработки, 'нанесения покрытий. По результатам работы выполнено 9 внедрений систем на 5 предприятиях России и Украины с годовым экономическим эффектом по отдельным статьям внедрения в ценах до 1989 г. в размере 220444 рубля, Программное обеспечение систем принято в Отраслевой фонд алгоритмов и программ Министерства общего машкностроения и зарегистрировано в Государственном Фонде алгоритмов и программ.
Апробация работы. Основные результаты исследований, выполненных по теме диссертации, были доложены: на отраслевой конференции "Автоматизированное проектирование ревущего, измерительного инструмента и іиамлсв. Автоматизация технологической подготовки
производства" ю-11 сентября 1985 г. (г.Воронеж); отраслевом семинаре "Методологические основы "сквозного" проектирования изделии я производств" 29-31 октября 1985 г. (г. Мэсква): отраслевом семинаре "Проблемы создания сквозных САПР" 28-33 октября 1935 г. (г. Москва); отраслевом семинаре "Проблемы создания скчоэних САПР" 26--30 октября 1086г. (r.l.hcw): заседании Президиума НТО Научно-иоеде-довательсіюго института технологии мапнностроения 20. 11.84 и 16.06.87 г.(г.І:Ьста)і рабочей встрече разработчиков базового ПО САПР-ТП отрасли 20-22 мая 1987г.(г. Москва); ограслеясм семинаре "Практическое, применение САІІР-ТГГ 81-25 января 1991 г. (г. Вороне*); совещании по направлению 2.25.1.1 "И'">внэ процессы получении и обработки металлических материалов" (Воронеж, ISfiO г.); научной кон-ференщіи "Новые электрофизические, элеетрокимиФгские методы осря-ботки деталей в машиностроении" (Иооквэ, 1302г.); XXXIII Научной конференции прохоссорско-предодавательского состава, яаучшя работников, аспирантов и студентов Ьсрон з'кского политехнического института (В-фсяел, 10-14 мял ШЗ г.); ХГЛУ Научной коррекции профессорско-преподавательского состава, научных работников, -аспирантов и стул'элтоз Рэронехского Государственного технического университета 26 апреля 1994 г.
Публикации. Ш результатам проведении?' исол^доканип и практических разработок опубликовано 46 научных раг^т. в том число 2 монографин, патент РФ па способ электроссгчботки ьраіпакжмо/і электродом-инструментом, 0 авторских свидетельств на нрогаммиие комплексы САПР-ТП. Основное содержание работы изложено в 33 луОликяци-ях, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работк. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 1ЯЬ наименований, приложений. Диссертация из/огена на 257 страницах малино-писного текста, включает 64 рисунка , 42 таблицы и "О страниц
приложения.
