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. …, эк);
количество операций технологического процесса (n);
· технологические усилия (P1, P2, P3, …, Pm);
- локальные нагрузки на рабочий инструмент (p1, p2, р3, …, pа);
термомеханические (Qp) и физико-структурные (мs) параметры процессов обработки;
параметры надёжности работы оборудования (Кн(об)) и средств автоматизации (Кн(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= эk/[эk]max, æ2 = n/[n]max, æ3 = Рm/[Pm]max, ….
Тогда система критериальных неравенств (1) принимает следующий вид:
a1 ≤ æ1 ≤ 1, a2 ≤ æ2 ≤ 1, …, ær ≤ 1
ær+1 ≤ 1, …, a1* ≤ æ1, a*l+1 ≤ æl+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 æj (j =1, 2,…, n), где n - число критериальных параметров. Допустимые значения характеристик æj образуют в фазовом пространстве технологических параметров область , ограниченную кусочно гладкой гиперповерхностью æj •æj = 1 (j = 1, 2,…, 1-1) и гиперплоскостями æ1 =a1, æ2 =a2,…, ær-1 = ar-1, æ1 =a1*, æl+1 =a*l+1, …, æn = an*. Таким образом, возможные варианты технологического процесса изображаются точками в области n-мерного фазового пространства технологических параметров.