Основные принципы технологии автоматизированных производств

Критериальные параметры технологии вытяжек цилиндрических изделий

Введение

Создание надежных методов расчета элементов систем точного машиностроения и проектирования технологии их изготовления является актуальной научно-технической проблемой. Современное машиностроение предъявляет высокие требования к технологическим процессам. Важную роль в составе сложных технологий машиностроения занимают операции обработки давлением, которые в значительной степени определяют технологию и эксплуатационные характеристики готовых изделий [1].

Проблема оптимального проектирования интенсивных технологических процессов обработки давлением изделий с заданными свойствами связана с трудностью определения технологии и её критериальных параметров, удовлетворяющих одновременно многим требованиям: минимальному расходу материалов и энергоресурсов, предельно короткому технологическому пути обработки при эффективном использовании пластических свойств обрабатываемых материалов, обеспечению заданной точности и свойств изделий, надежной стойкости рабочего инструмента. Могут быть поставлены условия, связанные с организацией автоматизированного производства, что существенно влияет на технологию и её критериальные параметры [1].

Основные принципы технологии автоматизированных производств

деформация вытяжка утонение силовой

Технология автоматизированного производства (АП) должна основываться на высокоэффективных и высокопроизводительных методах обработки деталей и сборки изделий. Технологический опыт машиностроения показывает, что на всех этапах разрабатываемой технологии надо закладывать прогрессивные решения (возможное приближение конфигурации и размеров заготовки к готовой детали, обеспечение высоких эксплуатационных характеристик готовых изделий, высокая надежность работы оборудования и стойкость рабочего инструмента и т.д.) [1].

При проектировании технологических процессов АП особое значение приобретают вопросы комплексности и оптимизации технологии в целом.

Комплексность технологии заключается в том, что она должна соответствовать многим требованиям; минимальному расходу материалов и энергоресурсов, обеспечению заданных точности и свойств изделий, надежной работы оборудования, средств автоматизации, оснастки и инструмента.

Принцип оптимальности технологии АП заключается в том, что она должна соответствовать комплексу критериальных технологических параметров, описывающих степень совершенства технологии. К критериальным параметрам АП следует отнести:

параметры качества изделий (связанных с их эксплуатационными характеристиками);

количество операций технологического процесса;

параметры надежности работы оборудования, средств автоматизации, оснастки и инструмента;

технико-экономические показатели AП. Критериальные параметры рассматриваются как целевые функции, по которым производится оптимизация технологии АП на стадиях ее проектирования, отладки и внедрения, включая эксплуатационные испытания готовых изделий.

Многие технологические процессы автоматизированного производства изделий с высокими эксплуатационными характеристиками основываются на методах обработки металлов давлением (ОД). Операции (ОД) в структуре технологических процессов автоматизированного производства изделий почти полностью формируют их форму, размеры и задаваемые эксплуатационные характеристики [4].

Сложность проектирования технологических процессов автоматизированного производства на базе процессов (ОД) связана с трудностью проектирования технологии и её критериальных параметров, удовлетворяющих одновременно многим требованиям; минимальному расходу материалов и энергоресурсов; предельно короткому технологическому пути обработки при эффективном использовании пластических свойств обрабатываемых материалов; обеспечению заданных точности и свойств изделий; надёжности работы оборудования, средств автоматизации, оснастки, стойкости деформирующего инструмента, производительности [4].

Проектирование и оптимизация технологических процессов, оценка степени их совершенства производятся с помощью критериальных технологических параметров, к которым следует отнести:

эксплуатационные характеристики готовых изделий (э₁, э₂, э₃. …, э_к);

количество операций технологического процесса (n);

· технологические усилия (P₁, P₂, P₃, …, P_m);

- локальные нагрузки на рабочий инструмент (p₁, p₂, р₃, …, p_а);

термомеханические (Q_p) и физико-структурные (м_s) параметры процессов обработки;

параметры надёжности работы оборудования (К_н^(об)) и средств автоматизации (К_н^(авт));

стойкость рабочего инструмента (Тс ^(инст)).

На значения критериальных параметров наложены ограничения, связанные с техническими условиями на готовую продукцию, свойствами обрабатываемых материалов, кинематическими и динамическими характеристиками оборудования и систем автоматизации, прочностью рабочего инструмента, формой, размерами и сохранение устойчивости заготовок и полуфабрикатов в процессе обработки и т.д., т.е.

, , ,

, , (1)

где , , , …, - предельно-допустимые значения критериальных технологических параметров. Введем безразмерные характеристики æ₁= э_k/[э_k]_max, æ₂ = n/[n]_max, æ₃ = Р_m/[P_m]_max, ….

Тогда система критериальных неравенств (1) принимает следующий вид:

a₁ ≤ æ₁ ≤ 1, a₂ ≤ æ₂ ≤ 1, …, æ_r ≤ 1

æ_r+1 ≤ 1, …, a₁^* ≤ æ_1,a^*_l+1 ≤ æ_l+1, …, (2)

где , , …; , , …; , , …,

условные верхнеграничные значения величин , ,….

Первая часть критериальных параметров (j =1, 2,…, r-1) имеет как максимальные, так и минимальные предельно-допустимые значения, вторая (j = r, r+1,…, r-1) - верхне-граничное значение 1, а третья (j = 1, l +1,…) - нижне-граничные значения . Условные верхне-граничные значения величин ,… устанавливаются на основе систематизированных опытных и производственных данных.

Введем в рассмотрение n - мерное фазовое пространство с координатами æ_j (j =1, 2,…, n), где n - число критериальных параметров. Допустимые значения характеристик æ_j образуют в фазовом пространстве технологических параметров область , ограниченную кусочно гладкой гиперповерхностью æ_j •æ_j = 1 (j = 1, 2,…, 1-1) и гиперплоскостями æ₁ =a₁, æ₂ =a₂,…, æ_r_-1 = a_r_-1, æ₁ =a₁^*, æ_l₊₁ =a^*_l₊₁, …, æ_n = a_n^*. Таким образом, возможные варианты технологического процесса изображаются точками в области n-мерного фазового пространства технологических параметров.