Формализация и алгоритмизация процесса проектирования объема обработки резанием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Хлыстов, Максим Владимирович

• Хлыстов, Максим Владимирович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хлыстов, Максим Владимирович

Содержание

Введение

Глава 1. Задача синтеза объема обработки в проектировании технологического процесса

1.1. Структурное и функциональное место объема обработки в технологическом процессе

1.2. Проблемы проектирования планов обработки

1.3. Задачи и пути исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формализация и алгоритмизация процесса проектирования объема обработки резанием»

Современный этап развития мирового машиностроения характеризуется резким повышением уровня автоматизации производственных процессов. Автоматизацией охвачены не только сферы собственно производства, но и конструкторско-технологическая его подготовка. И, если в области конструкторской подготовки можно назвать несколько известных во всем мире компьютерных систем, поддерживающих процессы конструирования, то в области автоматизации технологической подготовки производства таких систем нет. Наиболее сложной и актуальной задачей является разработка систем автоматизации проектирования единичных технологических процессов.

Объем обработки важная информационная составляющая структурного синтеза единичных технологических процессов. Она устанавливает общие связь между свойствами поверхностей детали и структурой будущего технологического процесса.

Теория технологии машиностроения, особенно ее часть, связанная с проектированием технологических процессов, является наукой с хорошо развитой содержательной частью и недостаточным формальным представлением этой содержательной части. В настоящее время не выявлены логические и аналитические зависимости, связывающие параметры и свойства обрабатываемой детали со структурой и параметрами, характеризующими объем обработки. Автоматизация проектирования процессов обработки потребовала пересмотра методов решения многих задач проектирования, разработки способов их формализации, количественного описания и выбора критериев оптимальности.

Применяющееся в практике технологического проектирования раздельное представление влияния условий выполнения перехода на свойства получаемых поверхностей не позволяет достигать наибольшего экономического эффекта в конкретных условиях производства. Поэтому, актуальна задача разработки методики проектирования планов обработки одной поверхности с учетом всех требований к поверхности детали и текущей производственной ситуации.

Сложность и многофакторность такой задачи не позволяют решить ее традиционными методами «ручного» проектирования, и, следовательно, ставят вопрос о применении компьютера, и разработки для этого формального ее представления.

Совокупность выше перечисленных фактов: тенденция все более глубокой автоматизации производства, в том числе и проектирования единичных технологических процессов, необходимость для этого решить задачу проектирования объема обработки, сложность ее формального представления и решения, отсутствие комплексных методик моделирования связи изменения свойств поверхности от свойств (режимов выполнения) перехода, показывают актуальность решения задачи формального представления процесса проектирования объема и планов обработки.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНЕСЕННЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Методика проектирования объема обработки резанием.

2. Модель и алгоритм проектирования планов обработки.

3. Методика и алгоритм оптимизации множества возможных планов обработки. <

4. Модель технологических возможностей планов обработки и методы ее расширения.

5. Методика экспериментального формирования базы данных технологических возможностей переходов обработки резаниехМ.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Хлыстов, Максим Владимирович

Основные выводы и результаты

1. Разработана формальная методика проектирования объема обработки, основанная на его представлении в виде суммы планов обработки поверхностей детали. Проектирование планов обработки производится в два этапа: первоначально генерируются варианты планов, возможные с точки зрения производственных условий, и, затем, при помощи оптимизационной модели, находится один вариант, наиболее удовлетворяющий требованиям надежности и эффективности.

2. Показано, что синтез вариантов планов обработки может быть сведен к построению цепочек переходов, где каждый переход определенным образом трансформирует свойства поверхности, улучшая качество, точность формы, и, возможно, изменяя саму форму поверхности. Моделируя изменение свойств поверхности детали из состояния заготовки в состояние детали, и отслеживая, переходы, которые вызывают это изменение, можно решить задачу построения вариантов планов обработки.

3. Разработана модель обработки резанием в один переход, направленная на решение следующих задач:

- определение, вариантов однопереходной обработки позволяющих достичь некоторого целевого состояния поверхности;

- найти значения свойств описывающих поверхность детали до выполнения такой однопереходной обработки.

4. Построена оптимизационная модель планов обработки, позволяющая учесть, при выборе единственного варианта последовательности переходов: цели производственного предприятия, отдельного цеха; соответствие конструкции детали различным видам обработки.

5. Разработана методика экспериментального формирования таблицы технологических возможностей планов обработки. Данная методика позволяет получить формальное описание видов обработки, применяемых на производстве, для использования в качестве справочных данных в методике и программе проектирования. Эксперимент не требует большого количества измерений и может быть выполнен в цеху машиностроительного предприятия.

6. Проведены исследования токарной обработки некоторых видов деталей, что позволило построить базу данных технологических возможностей планов обработки резанием.

7. Создана программа автоматизированного проектирования планов обработки поверхности «ОПР-Тех», позволяющая:

- сформировать варианты планов обработки для конкретной поверхности детали с учетом производственных условий предприятия;

- оптимизировать первоначально полученное множество в соответствии с целевыми установками, отражающими: политику предприятия в области обработки резанием, текущее состояние производства и соответствие конфигурации детали отдельным видам обработки;

- постепенно повышать точность проектирования, за счет направленного редактирования и дополнения базы данных о технологических возможностях переходов обработки резанием.

8. Построена база данных технологических возможностей обработки резанием, пригодная как для «ручного» проектирования, так и для автоматизированного. Определены области эффективного использования программы автоматизированного проектирования. Они включают:

- «Ручное» проектирование технологических процессов. В этом случае программа служит в качестве справочного пособия, позволяя технологу узнать технологические возможности различных видов обработки.

- Автоматизированное проектирование технологического процесса. Тогда программа включается в комплексную систему проектирования технологических процессов, и решает «свою» задачу - проектирование планов обработки поверхности детали.

Заключение

Определены цели и инструменты создания программы проектирования планов обработки поверхности детали. На основании анализа целевого назначения программы сформулированы требования к ее функциональным и структурным блокам, установлены связи между ними, разработана диаграмма использования.

Проведен анализ предметной области программы, выделены основные объекты проектирования и установлены связи между ними. Все объекты можно разделить на три типа: атомарные, агрегатные и ограничения. Для представления рассмотренных объектов проектирования и связей, существующих между ними, предложена реляционная структура базы данных, которая соответствует структуре информационных объектов и описывает предметную область проектирования планов обработки.

Определены возможные пути и области применения программы:

- в составе автоматизированной системы проектирования технологических процессов, как одна из ее подсистем;

- отдельным модулем, позволяя технологу рассмотреть отдельные варианты планов обработки, рациональных в данных производственных условиях.

Дано краткое описание интерфейса пользователя, порядок подготовки и ввода исходных данных, способы выполнения процедур оптимизации вариантов планов обработки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хлыстов, Максим Владимирович, 2004 год

1. Hlystov М. V. Construction of the surface cutting rational schedules set //Materials of the Fifth International Young Scholars' Forum of the Asia-Pacific region countries Vladivostok: Far-Eastern State Technical University, 2003, part I, pp. 298 - 300.

2. Hlystov M.V. Problems of computer aided machining job volume design, Materials of the Fourth International Young Scholars' Forum of the Asia-Pacific Region Countries Vladivostok, Russia. FESTU publishing house, 2001 - part II, pp. 62-63.

3. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении /Под ред. Н. М. Капустина — М: Машиностроение, 1985 г., 304 с.

4. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении /Под ред. Ю. М. Соломенцева, В. Г. Митрофанова М: Машиностроение, 1986 г., 256 с.

5. Адаменко А. Н., Кучуков А. М. Логическое программирование и Visual Prolog СПб: БХВ-Петербург, 2003 г., 992 с.

6. Алферов М. А., Селиванов С. Г. Структурная оптимизация технологических процессов в машиностроении Уфа: FnneM, 1996 г., 184 с.

7. Базров Б. М. Модульная технология в машиностроении М: Машиностроение, 2001 г., 368 с.

8. Балабанов А. Н. Краткий справочник технолога машиностроителя -М.: Изд-во стандартов, 1992, 464 с.

9. Балакшин Б. С. Теория и практика технологии машиностроения. Кн. 2 М: Машиностроение, 1982 г., 367 с.

10. Баранчиков В. И. и др. Режимы резания металлов Инженерный журнал №7, 2000.

11. Баркер Скотт Профессиональное программирование в Microsoft Access 2002 М: Вильяме, 2002, 992 с.

12. Борисов А. Н., Крумберг О. А., Федоров И. П. Принятие решений на основе нечетких моделей: Примеры использования Рига: Зинатне, 1990, 184 с.

13. Бородачев Н. А., Гаврилов А. Н. Точность производства в машиностроении и приборостроении М: Машиностроение, 1973 г., 567 с.

14. Вагнер Г. Основы исследования операций, т. 1 -М: Мир, 1972, 335 с.

15. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем Санкт-Петербург: Питер, 2000 г., 384 с.

16. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник -СПб: Питер, 2001, 752 с.

17. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора Л: Машиностроение, 1983 г., 464 с.

18. Горанский Г. К., Бендерева Э. И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства Москва: Машиностроение, 1981 г., 390 с.

19. Горбань А.Н., Россиев Д. А, Нейронные сети на персональном компьютере — Новосибирск: Наука, 1996 г.

20. Гордон А. М., и др. Автоматизированное проектирование технологических процессов Воронеж: Изд-во Воронежского университета, 1986 г., 196 с.21. ГОСТ 3.1109-82

21. ГОСТ Р ИСО 10303-203-2000. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. М: Госстандарт России

22. Грановский Г. И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов Москва: Машиностроение, 1982 г., 112 с.

23. Даниелян А. М. и др. Обработка резанием жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов — М: Машиностроение, 1965 г., 308 с.

24. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных СПб: Вильяме, 2001 г., 1072 стр.

25. Дж. Клир Автоматизация решения системных задач М: Радио и связь, 1990 г., 544 с.

26. ЕСДП СЭВ в машиностроении и приборостроении. Т. 1 М: Издательство стандартов, 1989 г., 263 с.

27. Жак С. В. Оптимизация проектных решений в машиностроении. Методология, модели, программы — Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1982 г., 167 с.

28. Жуковин В. Е. Модели и процедуры принятия решения Тбилиси: Мецниереба, 1981, 119 с.

29. Зленко Н. И. Выбор твердого сплава лезвийного режущего инструмента /Справочник. Инженерный журнал № 11 12, 2000 г.

30. Змитрович А. И. Интеллектуальные информационные системы -Минск: ТетраСистемс, 1997, 367 с.

31. Измерения, контроль, испытания и диагностика. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 1П-7 /Под ред. К. В. Фролова и др. М: Машиностроение, 2001 г., 464 с.

32. Капустин Н. М. Диалоговое проектирование технологических процессов Москва: Машиностроение, 1983 г., 225 с.

33. Капустин Н. М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ Москва: Машиностроение, 1976 г., 288 с.

34. Кован В. М., Корсаков В. С., Косилова А. Г. Основы технологии машиностроения М: Машиностроение, 1965 г., 549 с.

35. Койре В. Е. Чистовая обработка крупногабаритных деталей Москва: Машиностроение, 1976 г., 120 с.

36. Колев К. С., Горчаков Jl. М. Точность обработки и режимы резания -Москва: Машиностроение, 1976 г., 144 с.

37. Колесов И. М. Основы технологии машиностроения — М: Машиностроение, 1997, 592 с.

38. Командури Р. Методика выбора высокоскоростной и высокопроизводительной обработки. //Конструирование и технология машиностроения. Труды Американского Общества инженеров-механиков №4, 1985 г., с. 246.

39. Комиссаров В. И., Леонтьев В. И. Точность производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов М: Машиностроение, 1985, 224 с.

40. Комиссаров В. И., Леонтьев В. И., Старостин В. Г. Размерная наладка универсальных металлорежущих станков. М: Машиностроение, 1968, 206 с.

41. Корсаков В. С. Точность механической обработки Москва: Машгиз, 1961 г.

42. Корчак С. Н., Синицын Б. И. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов /Под ред. Корчака С. Н. Москва: Машиностроение, 1988 г., 352 с.

43. Кохан Д., Якобе Г. Ю. Проектирование технологических процессов и переработка информации /Под ред. Колотенкова В. Ф. Москва: Машиностроение, 1981 г., 312 с.

44. Кремень 3. И., Стратиевский И. X. Хонингование и суперфиниширование деталей Ленинград: Машиностроение, 1988, 137 с.

45. Кудинов А. В. Особенности нейросетевого моделирования станков. //Станки и инструмент №1, 2001 г., с. 13.

46. Кузнецов В. Е. Представление в ЭВМ формальных процедур Москва: Наука, 1989 г.

47. Лукьянов В. С. Решение задач в машиностроении методами имитационного моделирования Волгоград: ВПИ, 1989 г., 95 с.

48. Майер Д. Теория реляционных баз данных М: Мир, 1987 г., 385 с.

49. Малышев Н. Г. и др. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР М.: Энергоатомиздат, 1991, 136 с.

50. Масловский В. В. Технология обработки на доводочно-притирочных станках-М: Высшая школа, 1979, 151 с.

51. Маталин А. А, Бойков Ф. И. Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с числовым программным управлением Ленинград: Издательство Ленинградского Университета, 1977 г., 280 с.

52. Матвеев В. В., Бойков Ф. И. Размерный анализ технологических процессов Москва: Машиностроение, 1982 г., 264 с.

53. Математическое моделирование в технологии машиностроения //Сб. научных трудов АН СССР Свердловск: Уро АН СССР, 1989 г., 133 с.

54. Машиностроение. Терминология: Справочное пособие. Вып. 2. - М: Изд-во стандартов, 1989 г., 432 с.

55. Медведев В. А., Брюханов В. Н. Технологические основы ГПС /Под ред. Соломенцев Ю. М. Москва: Машиностроение, 1991 г., 240 с.

56. Медведев Д. Д. Точность обработки в мелкосерийном производстве -Москва: Машиностроение, 1973 г., 120 с.

57. Митрофанов В. К. САПР в технологии машиностроения. Учебное пособие Ярославль: ЯГТУ, 1995 г., 298 с.

58. Митрофанов С. П., Куликов Д. Д. Автоматизация технологической подготовки производства Москва: Машиностроение, 1974 г., 360 с.

59. Моделирование процессов и объектов проектирования в машиностроении. Материалы по программному обеспечению ЭВМ Минск: АН БССР, 1990 г., 157 с.

60. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений М: Мир, 1990, 208 с.

61. Нариньяни А. С. Недоопределенные модели и операции с недоопре-деленными значениями. //Сиб. отд. ВЦ №40 Новосибирск: АН СССР, 1982 г., с. 33.

62. Нариньяни А. С. Недоопределенные множества новый тип данных для представления знаний. //Сиб. отд. ВЦ №22 - Новосибирск: АН СССР, 1980 г., с. 28.

63. Нариньяни А. С., Телерман В. В., Швецов И. Е. Программирование в ограничениях и недоопределенные модели //Информационные технологии, 1998, №7, с. 13 22.

64. Новиков Ф. А. Дискретная математика для программистов СПб: Питер, 2000, 304 с.

65. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования М: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000 г., 360 с.

66. Норенков И. П. Основы теории и проектирование САПР М: Высшая школа, 1990 г., 335 с.

67. Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учебное пособие для вузов М: Высшая школа, 1986 г., 304 с.

68. Осипов Г. С. Приобретение знаний интеллектуальными системами -М: Наука, 1997 г.

69. Проектирование технологических процессов обработки резанием. Методические материалы кафедры технологии машиностроения. — Владивосток: ДВГТУ, 2001 г.

70. РД IDEF 0-2000. Методология функционального моделирования IDEF0. М: Госстандарт России

71. Семенов А. П. Методы расчета припуска при проектировании технологической операции. //В сб. Надежность и эффективность процессов машиностроительного производства — Владивосток: ДВГТУ, 1999 г., с. 102.

72. Словарь по кибернетике /Под ред. В. С. Михалевича К: Гл. ред. УСЭ им. М. П. Бажана, 1989 - 751 с.

73. Соколовский А. П. Научные основы технологии машиностроения М: Машгиз, 1955 г.

74. Соломенцев Ю. М., Басин А. М. Оптимизация технологических процессов механической обработки и сборки в условиях серийного производства-М: ННИмаш, 1977 г., 72 с.

75. Соломенцев Ю. М., Прохоров А. Ф. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении М: Машиностроение, 1986 г., 256 с.

76. Справочник по искусственному интеллекту в 3-х т. /Под ред. Поспелова Д. А. М: Радио и связь, 1990 г.

77. Справочник технолога машиностроителя. Т. 1 /Под ред. Косиловой А. Г. и Мещерякова Р. К. М: Машиностроение, 1986 г., 656 с.

78. Старостин В. Г. Формализация структурного синтеза процессов обработки резанием: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Владивосток, 2001, 195 с.

79. Старостин В. Г., Лелюхин В. Е. Формализация проектирования процессов обработки резанием — М: Машиностроение, 1986 г., 136 с.

80. Старостин В. Г., Хлыстов M B. Алгоритм проектирования планов обработки поверхности детали //Сборник трудов Дальневосточного отделения Российской инженерной академии. Вып. 7. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2003, с. 29 - 35.

81. Старостин В. Г., Шелкова Т. В. Задачи параметрического проектирования процессов обработки резанием и их информационное обеспечение. //В сб. Надежность и эффективность процессов машиностроительного производства Владивосток: ДВГТУ, 1999 г., с. 77.

82. Статейников Р. Б., Серебренный В. Г. Автоматизированное проектирование машин и систем по многим критериям качества Москва, 1982 г., 34 с.

83. Суслов А. Г., Дальский А. М. Научные основы технологии машиностроения М: Машиностроение, 2002 г., 684 с.

84. Технология машиностроения. Том 1. /Под ред. Дальского А. М. М: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997 г., 564 с.

85. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника Москва: Мир, 1992 г.

86. Хант Д. Искусственный интеллект Москва: Мир, 1986 г.

87. Хлыстов М. В. Алгоритм проектирования планов обработки резанием //Моделирование интеллектуальных процессов проектирования, производства и управления. Материалы третьей международной научно-технической конференции Минск: НАН Беларуси, 2002, с. 98 - 99.

88. Хлыстов М. В. Объектно-ориентированный анализ процесса проектирования объема обработки //Надежность и эффективность процессов машиностроительного производства. Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 2. Владивосток, 2002 г., с. 88 - 92.

89. Хлыстов М. В. Применение метода недоопределенных моделей для проектирования технологического перехода //Молодежь и научно-технический прогресс. Материалы региональной научной конференции. Ч. 1 Владивосток: ДВГТУ, 2002, с. 106 - 110.

90. Хлыстов М. В. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ: «Программа автоматизированного проектирования последовательностей (планов) обработки поверхности детали «ОПР-Тех», № 2003611503 М: РОСПАТЕНТ, 2003 г.

91. Хлыстов М. В. Таблица технологических возможностей однопроходной обработки резанием //Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: Сборник статей VIII Международной научно-технической конференции. Часть I Пенза, 2003, с. 284 - 286.

92. Хлыстов М. В. Формальное описание поверхности детали для выбора условий ее обработки резанием //Молодежь и научно-технический прогресс. Материалы региональной научной конференции. Ч. 1 Владивосток: ДВГТУ, 2002, с. 112 - 116.

93. Хлыстов М. В. Формальное представление технологических возможностей однократной обработки резанием //Новые информационные технологии: Сборник трудов VI Всероссийской научно-технической конференции. Т. I. М: МГАПИ, 2003, с. 243 - 247.

94. Хлыстов М. В., Старостин В. Г. Применение объектно-ориентированного подхода для построения формальной модели процесса проектирования объема обработки //НАУКА. ТЕХНИКА. ИН

95. НОВАЦИИ. Материалы региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Ч. 3 Новосибирск: НГТУ, 2001, с. 42-43.

96. Цветков В. Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования ТП Минск: Наука и техника, 1979 г., 261 с.

97. Чарнко Д. В. Основы выбора технологического процесса механической обработки М: МШГИЗ, 1963 г., 320 с.

98. Челищев Б. Е., Гонсалес-Сабатер Автоматизация проектирования технологии в машиностроении Москва: Машиностроение, 1987 г., 264 с.

99. Якобе Г. Ю., Кохан Д. Оптимизация резания Москва: Машиностроение, 1981 г., 278 с.

100. Якухин В. Г. Оптимальная технология изготовления резьб М: Машиностроение, 1985 г., 184 с.

101. Ящерицын П. И., Рыжов Э. В., Аверченков В. И. Технологическая наследственность в машиностроении Минск: «Наука и техника», 1977, 256 с.