АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИХ МНОГОФАКТОРНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
На правах рукописи
ТИМОШЕНКО Юрий Николаевич
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ
АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ В УСЛОВИЯХ
ДИНАМИЧЕСКИХ МНОГОФАКТОРНЫХ
ОГРАНИЧЕНИЙ
Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление
технологическими процессами и производствами
(технические системы)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва, 2010Работа выполнена в ГОУ ВПО Московском государственном
технологическом университете «СТАНКИН».
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Павлов Виктор Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Островский Михаил Сергеевич
кандидат технических наук, профессор
Шишмарёв Владимир Юрьевич
Ведущая организация: ГНЦ ОАО НПО «Центральный науч-
но-исследовательский институт техно-
логии машиностроения» (г. Москва)
Защита состоится " 2 " ноября 2010 г. в 14 часов на заседании диссерта-
ционного совета Д 212.142.03 в ГОУ ВПО Московском государственном техно-
логическом университете «СТАНКИН» по адресу: 127055, г. Москва, Вад-
ковский пер., 3а.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московско-
го государственного технологического университета «СТАНКИН».
Автореферат разослан " 1 " октября 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного
совета Д 212.142.03
к.т.н., доцент Е.Г. Семячкова
2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Надежность, конкурентоспособность, длительность
жизненного цикла, а также степень соответствия функциональному назначе-
нию подавляющего большинства ответственных деталей машиностроительно-
го производства определяются, в значительной степени, техническим и техно-
логическим уровнями подготовки и реализации технологических процессов
финишной обработки и, в частности, круглым врезным шлифованием. Таким
способом обрабатываются седла клапанов двигателей различного назначения и
мощности, дорожки качения колец шарико- и роликоподшипников, шейки ко-
ленчатых и распределительных валов. Постоянный рост требований к точности
и качеству обработки ответственных поверхностей этих деталей при их серий-
ном производстве, обеспечению экономичности их изготовления, стабильности
параметров в условиях наличия вариаций припусков, свойств материала и сто-
хастичности характеристик применяемого инструмента определяют необходи-
мость совершенствования известных технологий или разработки новых.
Важное место при решении указанной задачи занимает проблема автома-
тизации проектирования технологии обработки круглым врезным шлифовани-
ем сложнопрофильной поверхности и выбора используемых при этом матема-
тических, алгоритмических и программных средств.
Исследованиям динамики процессов и технологии автоматизированного
проектирования шлифовальной обработки посвящены работы таких известных
ученых и специалистов как Б.С. Балакшин, Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофа-
нов, М.Г. Косов, В.В. Павлов, Н.М. Султан-Заде, Л.А. Глейзер, В.А. Кудинов,
В.Э. Пуш, В.Л. Сосонкин, В.Д. Эльянов, П.И. Ящерицын и другие.
Объект исследования. Объектами исследования диссертационной рабо-
ты являются динамика круглого врезного сложнопрофильного шлифования,
нелинейные модели производственной системы и, в частности, шлифовального
станка, инструмента, технология постановки задачи оптимизации ограничений
на параметры, характеризующие технологический процесс и производствен-
ную систему.
Цель работы: обеспечение заданных количественных показателей
точности и качества обработки сложнопрофильных поверхностей тел вращения
ответственных изделий машиностроения круглым врезным шлифованием в
течение заданного времени за счет управления динамикой процесса обработки.
Задачи:
- исследовать динамические характеристики процесса круглого врезного
сложнопрофильного шлифования;
- исследовать процессы необходимости использования нелинейных моде-
лей производственной системы и, в частности, шлифовального станка,
инструмента;
- разработать математическую модель обеспечения на этапе проектирова-
ния заданных показателей переходных процессов в производственной системе;
- разработать математическую модель обеспечения точности и качества
3обработки поверхности за заданное время с учетом ограничений на параметры,
характеризующие технологический процесс круглого врезного сложнопро-
фильного шлифования и производственную систему;
- разработать методику постановки задачи оптимизации ограничений на
параметры, характеризующие технологический процесс круглого врезного
сложнопрофильного шлифования и производственную систему.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с ис-
пользованием методов математического анализа, линейной алгебры, а также
технологии машиностроения, теории машин и механизмов. При разработке и
формализации технологии использовались методология структурного анализа
и синтеза сложных систем SADT (Structured Analysis and Design Technique) и
ИПИ технологии. Разработка алгоритмов моделирования и управления техно-
логическим процессом круглого врезного сложнопрофильного шлифования,
программным комплексом автоматизированного проектирования на основе ме-
тода аналитического синтеза нелинейных систем управления динамическими
объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
- определены зависимости между точностными параметрами сложнопро-
фильной поверхности и действующими факторами при абразивной обработке;
- разработана математическая модель процесса абразивной обработки с
учетом многофакторных ограничений оптимального технологического процес-
са круглого врезного сложнопрофильного шлифования;
- разработаны прикладные алгоритмы автоматизированного проектирова-
ния оптимальных нелинейных технологических процессов круглого врезного
сложнопрофильного шлифования в условиях динамических многофакторных
ограничений;
- разработаны прикладные алгоритмы оптимального управления в зам-
кнутом виде процессом круглого врезного сложнопрофильного шлифования с
учетом динамических ограничений;
- разработаны функциональная, информационная модели состава и тех-
нологии оптимизации абразивной врезной круглошлифовальной обработки;
Практическая ценность заключается в создании методологического
комплекса обеспечения автоматизированного проектирования технологических
процессов сложнопрофильного врезного круглого шлифования в условиях ди-
намических многофакторных ограничений.
Внедрение результатов диссертационной работы. Научные результа-
ты исследований были использованы для разработки технологии проектиро-
вания алгоритма управления качественными показателями абразивной обра-
ботки при наличии динамических многофакторных ограничений во встроен-
ных системах ЧПУ и системах, реализующих робастный цикл обработки при
ремонтно-восстановительных работах на валах дробильно-измельчительного
оборудования на Стойленском ГОК (г. Старый Оскол).
Технология проектирования алгоритма управления качественными пока-
зателями абразивной обработки при наличии динамических многофакторных
4ограничений, моделирования процесса сложнопрофильного круглого врезного
шлифования, функционально-информационного моделирования были исполь-
зованы в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности
151000.65 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизирован-
ных машиностроительных производств» на кафедре «Технология машино-
строения и ремонта горных машин» ГОУ ВПО Московский государственный
горный университета и по специальности 150207.65 «Реновация средств и
объектов материального производства в машиностроении» на кафедре «Техно-
логическое проектирование» ГОУ ВПО Московский государственный техноло-
гический университет «СТАНКИН».
Апробация работы. Теоретические и практические результаты работы
докладывались:
- на конференциях ГОУ ВПО МГТУ "Станкин" и Учебно-научного цен-
тра (УНЦ) Математического моделирования ГОУ ВПО МГТУ "Станкин" и
ИММ РАН (Москва, 2006, 2007,2008, 2009 годов);
- на третьей всероссийской научно-практической конференции
«Компьютерная интеграция производства и ИПИ технологии» (КИП-2007) в
ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет (ГОУ ОГУ);
- на конференции «Неделя горняка -2009», январь 2009 г., ГОУ ВПО
Московский государственный горный университет;
- на международной научно-практической конференции «Состояние,
проблемы и перспективы автоматизации технической подготовки производства
на промышленных предприятиях», ГОУ ВПО Брянский государственный тех-
нический университет (БГТУ), Брянск 16-18 ноября 2009 года.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печат-
ных работ, из них 1 в издании из перечня ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав с выводами, заключения, списка использованной литературы, общих вы-
водов и результатов, приложения, списка используемой литературы (98 на-
именований). Основная часть работы изложена на 135 страницах, содержит 14
рисунков и 1 приложение.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной ра-
боты и сформулированы задачи исследования.
В первой главе проведен анализ широкого круга вопросов, связанных с
задачами автоматизированного проектирования оптимальных технологиче-
ских процессов круглого врезного шлифования при наличии нелинейных огра-
ничений, типа неравенств, на параметры в условиях динамических многофак-
торных ограничений, проведен аналитический обзор известных подходов к ре-
шению поставленных задач, а также технических средств, обеспечивающих ре-
ализацию проектируемых технологических процессов.
В результате анализа определен круг проблем в рассматриваемой обла-
5сти, обоснована необходимость использования технологии учета нелинейно-
стей и фазовых ограничений на этапе синтеза, получения алгоритмов опти-
мального управления в замкнутом виде, позволяющих существенно сократить
объем и длительность необходимого при реализации технологических процес-
сов круглого врезного шлифования, вычислительного эксперимента. Рассмат-
ривается и обосновывается необходимость разработки технологии и программ-
ного комплекса автоматизированного проектирования технологических про-
цессов круглого врезного шлифования. Выбран системный подход в качестве
метода исследования, обеспечивающий его единство исходной информации,
минимизацию и многократное использование различных данных об объектах
модели (материалы, заготовки, изделие, оборудование).
Определена цель и задача диссертационной работы.
Вторая глава посвящена разработке алгоритма оптимального управле-
ния технологическими процессами круглого врезного шлифования в условиях
динамических многофакторных ограничений. Формализована постановка зада-
чи проектирования оптимальных нелинейных технологических процессов
круглого врезного шлифования с учетом их технической и технологической
специфики, которая представляется следующим образом:
-собственно технологический процесс круглого врезного сложнопро-
фильного шлифования в условиях динамических многофакторных ограниче-
ний представляет собой нелинейную динамическую систему, динамика кото-
рой в процессе обработки заготовки может быть описана с помощью диффе-
ренциального уравнения вида (1):
x(t ) = f ( x(t ), u (t )), x(t 0 ) = x0 ,
.
(1)
где x(t) - n - мерный вектор её состояния, u (t ) − m - мерный вектор
управления, f - непрерывная по x и u вектор-функция, t- время;
- необходимо получить алгоритм управления технологическим про-
цессом (2.1) круглого врезного сложнопрофильного шлифования вида
u( t ) = U ( x ( t )) , обеспечивающий минимум функционалу качества вида:
∞
I ( x ( t ), u ( t )) = ∫ Φ (e( x (t )), u (t ))dt , (2)
t0
где e( t ) = x (t ) − x ЗАД ( t )) при ограничениях на фазовые координаты
вида:
g ∗ ( t ) ≤ g ( x( t )) ≤ g ∗ (t ); (3)
за время t ≤ t K − t 0 и обеспечивающий заданные показатели устойчи-
вости и качества переходных процессов в замкнутой системе СПИД. При
этом для круглого врезного шлифования всегда:
∃ i : (1 ≤ i ≤ n) ∧ ( xi (t ) = D(t )) ∧ ( x‚АА i = D‚АА ),
где D ( t ), D ЗАД ( t ) - текущий и заданный диаметры обрабатываемой за-
готовки типа тела вращения в определяемом конструкторами сечении.
6Предполагается, что g - непрерывно-дифференцируемая по x (t )
вектор-функция; неравенства (3) выполняются покомпонентно и, как прави-
ло, с точки зрения большинства практических задач круглого врезного шли-
фования, необходимо, чтобы:
∃ i , j: (1 ≤ i ≤ s) ∧ (1 ≤ j ≤ s) ∧ ( g i ( x (t )) = R a ( t )) ∧ ( g i* = R a ЗАД ) ∧
( g j ( x ( t )) = θ (t )) ∧ ( g *j = θ MAX ),
то есть предполагается наличие математических моделей ограничений
на шероховатость шлифуемой поверхности, а также на температуру в зоне
обработки.
Функция Φ непрерывно - дифференцируема в пространстве R n + m ,
[ ]
∀ t ∈ t 0 , t K . Величина t K может принимать любое значение из полуинтер-
вала [ 0 ,+ ∞ ) . Структура функционала качества (2) определяется, как прави-
ло, конкретной постановкой задачи круглого внутреннего шлифования. Оче-
видно, что векторное неравенство (3) формализует в пространстве R S зам-
кнутую допустимую область.
Для решения поставленной задачи используется известный принцип
построения и технология синтеза систем управления нелинейными динами-
ческими объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений [1,3,6].
Для обеспечения выдерживания фазовых ограничений в подынтеграль-
ную функцию критерия оптимальности вводится аддитивная составляющая
вида:
2
Φ O = e О (t ) Q1
, (4)
где Q1 - положительный весовой коэффициент,
eO (t ) = z ( g ( x (t ))) − g ( x (t )), (5)
а z( g ( x( t ))) - функция вида:
0 i≠ j
∗
g j ( x (t )) i = j ∧ g∗ ( t ) ≤ g j ( x( t )) ≤ g (t )
zi ( g j ( x ( t ))) = (6)
i = j ∧ g j ( x( t )) ⟨ g ∗ (t )
g∗ j ( t ) ∗
g ∗j ( t ) i = j ∧ g j ( x ( t )) ⟩ g ( t )
где i = 1, s ; j = 1, s ; z ( g ) = sat ( g ) .
Функция Φ O , с одной стороны, является непрерывно дифференцируе-
мой, а, с другой стороны, ее минимум соответствует нахождению вектора со-
стояния динамической системы в допустимой области.
Кроме того, в функционал качества аддитивно вводится величина
72
x (t ) Q , что позволяет в последующем уже на этапе синтеза алгоритмов
2
управления технологическим процессом обеспечить заданные показатели
устойчивости и качества переходных процессов в замкнутой системе СПИД.
Таким образом, осуществляется переход к решению вспомогательной за-
дачи аналитического синтеза с открытым классом допустимых элементов и
позволяющей на этапе синтеза закона управления учесть фазовые ограничения
исходной задачи.
Для модели технологического процесса круглого врезного сложнопро-
фильного шлифования в условиях динамических многофакторных ограниче-
ний требуется определить закон управления в замкнутом виде, то есть
u ( t ) = U ( x ( t )) , минимизирующий критерий качества вида:
∫ { Φ (e ( x ( t )), u(t )) + Φ ( eO ( x ( t )), u( t ))} dt ,
∞
Ι BC ( x( t ), u ( t )) = O
(7)
t0
где функция Φ определяется (4), вектор-функция e( t ) имеет вид (5);
вектор-функция z( g ) строится в соответствии с (6), то есть z( g ) = sat ( g ) , а
∗
функции g ( x ( t )), g ∗ ( t ), g ( t ) определяются фазовыми ограничениями (3) ис-
ходной задачи. Далее формируется вспомогательная задача аналитического
синтеза, в которой все имеющиеся в исходной формализованной постановке за-
дачи нелинейные зависимости заменяются линейными нестационарными моде-
лями и которая формулируется следующим образом:
для технологического процесса круглого врезного сложнопрофильного
шлифования:
x (t ) = f ( x(t ), u (t ), t ) = A ( t ) x ( t ) + B (t ) u ( t ) + C ( t ) , (8)
где коэффициенты определяются в соответствии с выражениями:
∂ f ( x(t ), u (t ))
A(t ) = , (9)
∂ x(t )
∂ f ( x(t ), u (t ))
B(t ) = , (10)
∂ u (t )
C ( t ) = f ( x ( t ), u (t )) − A ( t ) x ( t ) − B ( t ) u( t ) , (11)
необходимо найти закон управления u ( t ) = u ( x (t )) , доставляющий
минимум функционалу качества вида:
{
t
10
} dt ,
2 2
I = ∫ e1 (t )
2 2
+ e2M (t ) + x (t ) + u (t ) (12)
2 tk Q1 ( t ) Q2 ( t ) Q (t )
3 R (t )
где вектор - функции моделей ошибок управления и выдерживания фазо-
вых ограничений определяются соответственно из выражений:
e1 ( t ) = x ( t ) − x ЗАД ( t )) = H ( t ) x( t ) + h ( t ) (13)
8e2M (t ) = z ( g M ( x ( t ), t )) − g M ( x ( t ), t )
(14)
g ( x ( t ), t ) = G ( t ) x ( t ) + d ( t )
M
H ( t ) = E n , h ( t ) = − x ЗАД
(15)
∂ 0
G(t ) = g ( x (t ), t ) , d (t ) = g 0 ( x ( t ), t ) − G ( t ) x( t )
∂x
z( g ) = Z (t ) g ( x ( t ), t ) + z1 (t )
∂
Z (t ) = z ( g ( x (t ), t )) (16)
∂g
z1 (t ) = z ( g ( x (t ), t ) − Z ( t ) g ( x (t ), t )
Применение вышеуказанного метода (13-16) позволило получить следу-
ющие алгоритмы оптимального управления технологическими процессами
круглого врезного сложнопрофильного шлифования.
Если R ( t ) = 0 , то матрицы
A ( t ), B ( t ), C ( t )
имеют следующий вид:
A11 ( t ) A12 (t ) 0 0
A( t) =
A ( t ) a ( t ) B(t ) =
; C ( t ) = с ( t) ;
;
21 22 b ( t ) 2
b ( t ) ∈ R 1 , b ( t ) ≠ 0 , с2 ( t ) ∈ R 1 , ∀ t ∈ [t 0 , t k ];
A11 (t ) - квадратная матрица порядка n − 1 ;
A11 (t ) = A11; A12 ( t ) = A12 ;
E n ∈ R n × n ; G ( t ) ∈ R n× n ,det G ( t ) ≠ 0.
Тогда оптимальный закон управления в замкнутом виде технологическим
процессом круглого врезного сложнопрофильного шлифования в условиях ди-
намических многофакторных ограничений, обеспечивающий спектр матрицы
замкнутой системы, состоящий из заданных одинаковых вещественных чисел,
а при выполнении условий:
H1 0 H1− 1 0 h
A11 = 0 , H (t ) = 0 H ⇔ H = 0 H − 1 , h = 01
−1
2 2
заданная точность, для врезного шлифования, имеет вид:
{
u 0 (t ) = (− 1 / b(t )) [ A21 (t ) + Q − 1S 21 (t ) a22 (t ) + 1]x(t ) + Q k 2 ( t ) + c2 ( t )} ,
−1
где:
1
2 [ ( λ ∗ E n− 1 − A11) A12 ] ( λ ∗ E n− 1 − A11 ) − 1 A12 ;
T
Q (t) = Q = −1
(λ ∗ + 1)
1
S 21 ( t ) = S 21 = − [
( λ E − A11 ) − 1 A12
λ ∗ + 1 ∗ n− 1
] T
;
9λ ∗ ∈ { λ ,λ Γ } ; λ ,λ Γ − n − кратные собственные значения матриц
A , Ag оптимальной замкнутой системы внутри и на границе допустимой обла-
сти, которая имеет вид:
A11 A12
A=
− Q −1
S − 1 .
21
Величина k 2 ( t ) определяется в допустимой области из следующего вы-
ражения:
( )
k 2 ( t ) = S 21 A11 − S 21 ⋅ H1− 1 ⋅ h 1 + ( S 21 A12 − Q ) ⋅ H 2− 1 ⋅ h2 ,
а при выходе на ее границу, k 2 (t ) = kΓ , причем последний вектор определяет-
ся из соотношений:
∀ t ≥ tΓ + τ ; G (t ) A − 1 LΓ k Γ + d (t ) = y (t )
g ∗ (t ) ≤ y (t ) ≤ g ∗ (t ).
где t Γ - момент выхода динамического объекта (ДО) на границу допу-
стимой области, τ - время переходного процесса при отработке фазовых огра-
ничений (ФО), y( t ) - внутренняя, либо граничная точка допустимой области в
момент времени t .
Для расчета параметров полученных алгоритмов управления нет необхо-
димости выбирать весовые коэффициенты критерия качества, представленного
в формализованной постановке задачи, решать нелинейные матричные уравне-
ния. Разработанные алгоритмы могут быть реализуемы на устройствах ЧПУ с
помощь технологии робастного управления процессами.
Третья глава посвящена определению основных требований к САПР
процессов абразивной обработки, технологии и структуре программного
комплекса автоматизированного проектирования оптимальных технологиче-
ских процессов круглого врезного сложнопрофильного шлифования в условиях
динамических многофакторных ограничений. Структура формализована в виде
функциональной и информационной моделей, набора SADT – диаграмм (рис.1-
5). Для реализации задачи разработан программный комплекс автоматизиро-
ванного проектирования и моделирования (рис.1-5) [1,2], основой которого яв-
ляются программные приложения MathCAD, MathConnex, БД на базе Excel, ме-
тодология процесса проектирования формализована с помощью IDEF1Х (рис.6)
и IDEF3 диаграмм (рис. 7-8), примеры реализации имитационного моделиро-
вания представлены на рис. 9-11. Функциональная модель (рис. 1- 5) содержит
блоки, которые описывают выполнение определенных операций, составляю-
щих технологию, и направленные дуги, которые характеризуют информацион-
ные или материальные взаимосвязи между ними. Разработанная информацион-
ная модель (рис. 6) дает развернутое описание структуры, состава, последова-
10тельности и направления движения потоков данных при реализации предло-
женной технологии. Представленная информационная структурная модель
(сценарий) на рис.7 представляет собой процесс оптимизации функционирова-
ния алгоритма проектирования врезной круглошлифовальной сложнопрофиль-
ной обработки под наплавку головки выпускного клапана ДВС. Структурные
информационные модели технологии проектирования позволили произвести
выбор программных средств и сформировать структуру функционирующего
программного комплекса. Информационная структурная модель (сценарий),
представленная на рис.8, отражает процесс работы программного комплекса
автоматизированного проектирования врезной сложнопрофильной круглошли-
фовальной обработки.
При формировании состава и структуры программного комплекса было
установлено соответствие между блоками функциональной модели, предло-
женной технологии и программными модулями. Соответствующие блокам
функции были реализованы в определенных модулях с помощью необходимых
для этого программных приложений. В результате был сформирован про-
граммный комплекс, реализующий рассматриваемую технологию и позволяю-
щий в интерактивном режиме в краткие сроки провести эксперимент в объеме,
необходимом для расчета параметров алгоритма управления и оценки его эф-
фективности для реализации технологических процессов круглого врезного
шлифования.
В четвертой главе приведены результаты использования разработан-
ных алгоритмов управления, технологии и программного комплекса автомати-
зированного проектирования технологических процессов круглого врезного
шлифования при решении задачи обеспечения требуемых точности и качества
обработки поверхности профиля головки клапана под наплавку выпускного
клапана на круглошлифовальном станке мод. МЕ269С1 (рис. 9).
Построены нелинейные математические модели системы СПИД с уче-
том динамических многофакторных ограничений. Результаты моделирования
были введены в соответствующие модули программного проектирования и мо-
делирования процесса сложнопрофильной врезной шлифовальной обработки
на примере головки седла клапана под наплавку.
11Рис.1 SADT –диаграмма А0- уровня технологии автоматизированного
проектирования технологического процесса круглошлифовальной сложнопро-
фильной врезной обработки.
Рис.2 SADT- диаграмма уровня А1
12Рис.3 SADT – диаграмма уровня А2.
Рис.4 SADT – диаграмма уровня А22.
13Рис.5 SADT- диаграмма уровня А222.
Рис.6 Информационная модель структуры программного комплекса ма-
тематического моделирования процесса врезного сложнопрофильного круглого
шлифования.
14Рис.7. Структурная модель (сценарий) формирования технологического
процесса круглошлифовальной врезной сложнопрофильной обработки под на-
плавку головки выпускного клапана ДВС.
Рис.8. Структурная модель функционирования программного комплекса
автоматизированного проектирования врезной сложнопрофильной круглошли-
фовальной обработки.
15Рис. 9. Эскиз наладки технологического процесса круглого врезного
сложнопрофильного шлифования профиля головки выпускного клапана под
наплавку на станке мод. МЕ269С1.
Рис.10 Результаты имитационного моделирования типового цикла рабо-
ты врезного круглошлифовального станка, где: двигатель подачи (1), усилие
резания (2) и циклограмма работы (3) .
16Рис.11. Результаты имитационного моделирования обработки сложно-
профильной поверхности под наплавку седла клапана на основе спроектиро-
ванного технологического процесса в условиях динамических многофакторных
ограничений (1,2).
В главе приведены переходные процессы, как при реализации типового
цикла (рис. 10), так и при сложнопрофильной врезной шлифовальной обра-
ботки головки седла клапана под наплавку на основе спроектированного техно-
логического процесса в условиях динамических многофакторных ограничений
(рис.11).
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
1. В диссертации решена задача автоматизации проектирования техноло-
гических процессов врезной абразивной обработки сложнопрофильных по-
верхностей в условиях динамических многофакторных ограничений, имеющая
существенное значение для машиностроения.
2. Установлены зависимости между динамическими многофакторными
ограничениями процесса абразивной обработки сложнопрофильных поверхно-
стей и параметрами элементов обрабатывающей системы.
3. Разработана математическая модель технологической машины для
врезной сложнопрофильной абразивной обработки в условиях динамических
многофакторных ограничений, позволяющая в процессе имитационного
17моделирования оптимизировать качественные и динамические параметры
процесса.
4. Разработан прикладной алгоритм оптимизации абразивной кругло-
шлифовальной врезной сложнопрофильной обработки, позволяющий исполь-
зовать для проектирования и управления нелинейные и линейные нестационар-
ные математические модели процесса обработки в условиях динамических
многофакторных ограничений.
5. Разработаны прикладные алгоритмы оптимального управления в зам-
кнутом виде, учитывающие нелинейные фазовые ограничения на параметры
технологической и производственной системы процесса обработки на этапе
синтеза заданных показателей качества.
6. Разработаны общие принципы функционирования и структурная мо-
дель программного комплекса автоматизированного проектирования процесса
сложнопрофильной врезной абразивной обработки в условиях динамических
многофакторных ограничений с использованием IDEF диаграмм.
7. Полученные в процессе проектирования результаты позволили опти-
мизировать процесс круглошлифовальной сложнопрофильной обработки рабо-
чих поверхностей ответственных валов в условиях ремонтного производства на
Стойленском горно-обогатительном комбинате (г. Старый Оскол) и техноло-
гию проектирования сложнопрофильного шлифования в условиях динамиче-
ских многофакторных ограничений на ОАО «Станкоагрегат» (г. Москва), кото-
рые могут быть использованы при подготовке специалистов технологических
специальностей 151000.65 «Конструкторско-технологическое обеспечение ав-
томатизированных машиностроительных производств» , 150207.65 «Реновация
средств и объектов материального производства в машиностроении».
ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ
СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ.
Статьи, опубликованные в периодических изданиях, рекомендованных ВАК
РФ:
1. Акаев А. Б., Иванов Г.Н, Тимошенко Ю.Н., Бойко П.Ф. Имитационное
моделирование технологических процессов изготовления деталей типа тел вра-
щения. // «Приводная техника», №5 2009 г. – С. 57-61
Другие публикации автора:
2. Тимошенко Ю.Н. Автоматизация проектирования технологии группо-
вого технологического процесса изготовления и восстановления деталей типа
«коленчатый вал».//Открытая научная конференция МГТУ "Станкин" и Учеб-
но-научного центра Математического моделирования МГТУ "Станкин" и
ИММ РАН. М.: МГТУ "Станкин" 2006 г.- С.91-95
3. Тимошенко Ю.Н. Технология автоматизированного проектирования
технологических процессов изготовления и реновации сложнопрофильных из-
делий типа «коленчатый вал». // Открытая научная конференция МГТУ
18"Станкин" и Учебно-научного центра Математического моделирования МГТУ
"Станкин" и ИММ РАН. М.: МГТУ "Станкин" 2007 г.- С. 97-101
4. Тимошенко Ю.Н., Автоматизированное проектирование
технологических процессов изготовления и реновации рабочих поверхностей
сложнопрофильных изделий. //Компьютерная интеграция производства и
ИПИ- технологии. Сборник материалов Всероссийской научно – практической
конференции. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007 – С. 65-68
5. Тимошенко Ю.Н. Технология моделирования изменение качества по-
верхностного слоя в процессе механической обработки. //Открытая научная
конференция МГТУ "Станкин" и Учебно-научного центра Математического
моделирования МГТУ "Станкин" и ИММ РАН. М.: МГТУ "Станкин", 2008 г.-
С. 86-88
6. Тимошенко Ю.Н. Моделирование рабочего цикла обработки корен-
ных шеек изделий типа «коленчатый вал» при врезном круглом
шлифовании. // Открытая научная конференция МГТУ "Станкин" и Учебно-
научного центра Математического моделирования МГТУ "Станкин" и ИММ
РАН. М.: МГТУ "Станкин", 2009 г. – С. 91-94
7. Иванов Г.Н., Тимошенко Ю.Н. Имитационное моделирование процес-
сов абразивной обработки деталей типа тел вращения. //Международная науч-
но практическая конференция «Состояние, проблемы и перспективы автомати-
зации технической подготовки производства на промышленных
предприятиях». ГОУ ВПО Брянский государственный технический универси-
тет (БГТУ) 16-18 ноября 2009 г. г. Брянск. Сб. тез. докл. – С. 27
19Вы также можете почитать
