Повышение эффективности выбора технологической оснастки по критерию точности на основе использования автоматизированной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Требушников, Александр Владимирович

• Требушников, Александр Владимирович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Требушников, Александр Владимирович

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1. Роль технологической оснастки в современном производстве.

1.1.1. Классификация станочных приспособлений

1.1.2. Элементы станочных приспособлений и их функции.

1.1.3. Погрешности установки заготовок в приспособлениях

1.2. Типовые схемы установок в приспособления.

1.3. Методы определения и расчета погрешностей, возникающих на этапе закрепления

1.4. Обзор работ по контактным задачам в технологии

1.5. Методы исследования процесса установки с помощью математического моделирования.

1.6. Постановка задачи исследования.

1.7. Выводы по главе 1.

Глава 2. Математическая модель формирования погрешности закрепления призматического тела в координатный угол.

2.1. Предпосылки и допущения.

2.2. Расчет точности положения детали по гипотезе распределения давлений, пропорциональных прогибам

2.3. Вывод основных соотношений для точностной модели.

2.4. Взаимодействие нажимной планки с заготовкой

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Моделирование погрешности закрепления призматических деталей на основе метода малых возмущений.

3.1. Постановка задачи и исходные данные.

3.2. Вывод основных соотношений.

3.3. Взаимодействие с корпусной деталью.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Методика расчета погрешности закрепления

4.1. Алгоритм расчета.

4.2. Подготовка исходных данных.

4.3. Контакт прижима с заготовкой.

4.4. Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности выбора технологической оснастки по критерию точности на основе использования автоматизированной системы»

Точность изготовления деталей в условиях автоматизированной системы подготовки производства во многом определяется правильностью выбора конструкции станочного приспособления, обеспечивающего заданную точность обработки.

Точность технологической оснастки непосредственно связана как со структурой конструкции приспособления, так и с вопросами базирования и закрепления.

В связи с основополагающей ролью базирования, точности базирования в исследованиях уделяется значительное внимание. Вопросам, связанным с погрешностью закрепления, уделяется значительно меньше внимания, и если приходится определять погрешность закрепления, то при этом используются простейшие расчетные схемы.

Это связано с тем, что множество существующих и проектируемых конструкций приспособлений имеет многообразие структур и геометрических форм. Однако, общее в конструкциях приспособлений составляет то, что приспособление представляет собой совокупность упорядоченных в пространстве и метрически определимых элементов.

Это свойство позволяет при автоматизированном проектировании различные конструкции приспособлений представить на основе общей информационной модели, которая отражает как узел в целом, элементный состав конструкции, так и геометрические, точностные и жесткостные взаимосвязи ее элементов и позволяет оценить погрешность закрепления на этапе автоматизированной подготовки производства. Изложенное показывает, что вопрос разработки информационной модели оценки точности установки технологической оснастки на основе комплексной информационной модели является актуальным.

Цель работы:

Повышение качества и сокращение сроков проектирования технологической оснастки на основе рекомендаций по оценке точности закрепления корпусных деталей, получаемых с помощью автоматизированной системы.

Научная новизна:

Выявление существа функциональных связей между параметрами, определяющими точность закрепления корпусной детали в приспособлении с одной стороны и совокупностью размерных, силовых и физико-механических факторов с другой и разработка на этой основе метода прогнозирования точности закрепления.

На защиту выносится:

1. Математическая модель формирования погрешности закрепления призматического тела в координатный угол, учитывающая взаимодействия всего комплекса деталей в приспособлении.

2. Методика определения погрешности закрепления путем схематизации взаимодействующих тел на основе метода граничных элементов.

3. Информационная модель, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной системы оценки погрешности закрепления.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Требушников, Александр Владимирович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ литературных источников показал, что авторами разработаны различные методики определения погрешности закрепления. При этом используемые для оценки точности закрепления математические модели недостаточно полно отражают процессы и явления, происходящие на этапе установки различных тел.

2. Во всех исследованиях в расчетных схемах установки и закрепления принимается, что силы закрепления прикладываются идеализированными, в то время как погрешности стыкуемых поверхностей, заготовки и зажима приводят к значительному изменению положения и направления крепежных усилий.

3. Погрешности закрепления деталей призматической формы целесообразно оценивать на основе рассмотрения комплексного взаимодействия деталей приспособления, включая как контакт заготовки с зажимами, заготовки с установочными элементами и деталей приспособления между собой.

4. Общие соотношения для комплексной модели контактного взаимодействия описываются на основе представления стыкуемых поверхностей наборами определенным образом ориентированных поверхностных элементов, а контакт между соприкасающимися узлами описывается Винклеровской моделью.

5. Универсальное описание задачи строится на основе информационной модели, включающей в себя следующие этапы: структуризацию объектов исследования, выявление связей и законов взаимодействия объектов, подготовка исходной информации.

6. Специфика формирования поверхностей, образующих деталь призматической формы позволяет использовать для матричного преобразования координат малые возмущения, что значительно упрощает используемые зависимости.

7. Предложенные матричные преобразования иллюстрируются на примере взаимодействия корпусной детали в приспособлении и, в частности, рассмотрено взаимодействие зажима с корпусной деталью.

8. Оценку погрешности закрепления следует производить на основе предложенной методики, алгоритмов и программ, охватывающей широкий спектр как плоских, так и пространственных задач.

9. Разработана методика расчета для различных схем взаимодействия, алгоритмы и программное обеспечение, реализованное на языке С++, которое может быть использовано в качестве подсистемы АСТПП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Требушников, Александр Владимирович, 2003 год

1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969.

2. Корсаков B.C. Основы конструирования приспособлений в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1976.

3. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. Учебник. -М.*. Машиностроение, 1997.

4. Ильицкий В.Б., Микитянский В.В., Сердюк Л.М. Станочные приспособления. Конструкторско-технологическое обеспечение эксплуатационных свойств. -М.: Машиностроение, 1969.

5. Худобин Л.В., Белов М.Г., Унянин А.Н. Базирование заготовок и расчет точности механической обработки. Учебное пособие. — Ульяновск: УлПИ, 1994.

6. Бирюков В.Д. и др. Переналаживаемая технологическая оснастка. — М.: Машиностроение, 1988.

7. Абдель Аал М.М. Исследование жесткости станочных приспособлений. Автореферат. -М.: 1963.

8. Дударев В.И. Исследование деформаций элементов станочных приспособлений и влияние их на точность обработки. Автореферат. М.: 1974.

9. Ильицкий В.Б. Жесткость соединений заготовка-установочные элементы приспособлений. Автореферат. М.: Брянский ГТУ, 1973.

10. Шубников К.В. Погрешность установки деталей на фрезерных и расточных станках. Автореферат. Л.: ЛПУ, 1955.

11. Базров Б.М. Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984.

12. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1984.

13. Фираго В.П. Основы проектирования технологических процессов и приспособлений. — М.: Оборонгиз, 1963.

14. Сорокин А.И. Повышение точности установки заготовок на станках. Автореферат. М.: МИНХ и ГП, 1982.

15. Лукьянец О.Ф. Исследование плоскостности технологических баз и ее влияние на точность обработки корпусных деталей на автоматических линиях. Автореферат. М.: МВТУ, 1980.

16. Зимин В.В. Упругие деформации корпусных деталей при закреплении на металлургических станках и технологические методы их уменьшения. Автореферат. М.: МВТУ, 1983.

17. Колобов А.Ю. Разработка и исследование мало деформирующих схем надежного закрепления жесткостных заготовок точных деталей. Автореферат. М.: МВТУ, 1989.

18. Стаценко С.А. Уменьшение погрешности установки заготовок корпусных деталей в процессе их изготовления в ГПС. Автореферат. -М.: Мосстанкин, 1985.

19. Станочные приспособления. Справочник в 2-х томах (Ред. совет: Б.Н. Вардашкин и др.). М.: Машиностроение, 1984.

20. Колесов И.М. Исследование связей между формой, поворотом и расстоянием плоских поверхностей деталей машин. Автореферат. -М.: Мосстанкин, 1967.

21. Сычева Н.А. Обеспечение требуемой точности заготовок корпусных деталей в 1 ИМ с использованием столов-спутников. Автореферат.-М.: Мосстанкин, 1995.

22. Тимирязев В.А. Управление точностью гибких технологических систем. Обзор. М.: НИИМАШ, 1983.

23. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. — М.: Наука, 1970.

24. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М.: Мир, 1989.

25. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.

26. Лопатухин И.М. Исследование влияния конструкции насечки при закреплении рифлеными поверхностями на удерживающую способность зажимных устройств. Автореферат. М.: МИХН и ГП, 1967.

27. Косов М.Г., Кутин А.А., Саакян Р.В., Червяков JI.M. Моделирование точности при проектировании технологических машин. Учебное пособие. М.: МГТУ «Станкин», 1998.

28. Соколовский А.П. Расчеты точности обработки на металлорежущих станках. М.: Машгиз, 1952.

29. Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Оптимизация технологических процессов механической обработки. Киев: Наукова думка, 1989.

30. Джандереджян С.И. Исследование и расчет деформаций и давлений в плоском стыке с учетом собственной жесткости деталей. Автореферат. Ереван: ЕрПИ, 1968.

31. ГОСТ 21495-76 Базирование и базы в машиностроении. М.: Издательство стандартов, 1982.

32. Жуков В.А. Расчет допусков на составляющие звенья с учетом жесткости составляющих деталей. Автореферат. — М.: Мосстан-кин, 1991.

33. Галин JI.M. Контактные задачи теории упругости. М.: ГИЗТЛ, 1953.

34. Косов М.Г. Моделирование точности при автоматизированного проектировании и эксплуатации металлорежущего оборудованИ-Я -Автореферат. -М.: Мосстанкин, 1985.

35. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах (Под ред.-А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова). М.: Машиностроение, 1985.

36. Косов М.Г. Имитационные эксперименты с моделями контактного взаимодействия тел. В сб. Расчеты на прочность и жесткость» -Вып. 6. М.: Мосстанкин, 1984.

37. Батыров У.Д. Механизм возникновения погрешностей при закреплении жестких призматических деталей в станочные приспособления и пути их сокращения. Автореферат. М.; МГТУ «Станкин», 2001.

38. Билик Ш.М. Макрогеометрия деталей машин.Изд. 2-е М.: Машиностроение, 1971.

39. Бобрик П.И. Зависимость жесткости плоских стыков от качество-обработки поверхностей. Труды МАТИ, вып. 5,1949.

40. Вотинов К.В. Временная инструкция по изучению и повышению» жесткости узлов станка. М.: ЭНИИМС, 1976.

41. Вотинов К.В. Жесткость станков. Л.: Лонитомаш, 1940.

42. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981.

43. Исследование и расчет контактной жесткости. Методические* указания ЭНИИМС. М., 1969.

44. Максак В.И. Предварительное смещение и жесткость механического контакта. М., 1975.

45. Портман В.Т. Суммирование погрешностей при аналитическотч^и расчете точности станка. Станки и инструмент, 1980, № 1.

46. Портман В.Т., Шустер В.Г., Ребане Ю.К. Расчеты точности станков. Методические рекомендации. М.: ЭНИИМС, 1983.

47. Решетов Д.Н. Расчет валов с учетом упругого взаимодействия их с опорами. М.: Машгиз, 1939.

48. Решетов Д.Н., Кирсанова В.Н. Касательная контактная податливость деталей. «Машиноведение», 1970, № 2.

49. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966.

50. Соколовский А.П. Научные основы технологии машиностроения. -М.: Машгиз, 1955.

51. Thornley R.H., Elewat I. The static and dynamic stiffness of interference shrink-fitted joints, International Journal of Machine Tools Manufacture, 1988, V 28, № 2.

52. Колесов И.М. Временные связи производственного процесса. В сб.: Основные направления Мосстанкина за 50 лет.- М.: Мосстан-кин, 1980.

53. Колесов И.М. К проблеме управления точностью формы, поворота и расстояния поверхностей при обработке на станках. В сб.: Самоподнастраивающиеся станки. М.: Машиностроение, 1970.

54. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения.-М.: Машиностроение, 1982.

55. Кован В.М. и др. Основы технологии машиностроения. — М.: Машиностроение, 1965.

56. Соколовский А.П. Жесткость в технологии машиностроения. — М.: Машгиз, 1946.

57. Базров Б.М., Балакшин Б.С. и др. Адаптивное управление станками. М.: Машиностроение, 1973.

58. Соломенцев Ю.М. и др. Адаптивное управление технологическими процессами. М.: Машиностроение, 1980.

59. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. — М.: «Высшая школа», 1974.

60. Портман В.Т., Бобров А.П. Анализ точности зубошлифовальных станков, работающих плоским кругом. Станки и инструмент, 1982, № 12.

61. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. -М: Машиностроение, 1986.

62. Проников А.С. и др. Надежность в технике. Технологические системы, испытания станков с числовым программным управлением на технологическую надежность (методические рекомендации). М.: ВНИИАМ, 1979.

63. Проников А.С. и др. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978.

64. Проников А.С. Программный метод испытания металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1985.

65. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1977.

66. Пуш В.Э., Пигерт Р., Сосонкин B.JI. Автоматические станочные системы. М.: Машиностроение, 1982.

67. Косов М.Г. Метод расчета на ЭВМ контактных задач применительно к телам изменяющейся формы. В сб.: Волновые передачи. Вып. 4, М.: Мосстанкин, 1978.

68. Детали и механизмы металлорежущих станков под ред. Решетова Д.Н., т. 1. М.: Машиностроение, 1972.

69. Детали и механизмы металлорежущих станков под ред. Решетова Д.Н., т. 2. М.: Машиностроение, 1972.

70. Каминская В.В. и др. Станины и корпусные детали металлорежущих станков. М.: Машгиз, 1960.

71. Дащенко А.И., Нахапетян Е.Г. Проектирование, расчет и исследование основных узлов автоматических линий и агрегатных станков. М.: Наука, 1964.

72. Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. М.: Машиностроение, 1973.

73. Косилова А.Г. Точность обработки деталей на автоматических^^ линиях. М.: Машиностроение, 1976.

74. Косилова А.Г., Никодимов Е.Ф., Орловский В.А. Повышением точности обработки корпусных деталей. Вестник машиностроения, 1972, № 12.

75. Нгуен Хонг Ко. Моделирование точности позиционирования: промышленного робота с целью повышения эффективности обслуживания технологического оборудования ГПС. Автореферат--М.: Мосстанкин, 1990.

76. Гусев А.А.Основные принципы создания гибких сборочных систем. -М.: Машиностроение, 1988.

77. Соломенцев Ю.М., Басин A.M. Оптимизация технологических: процессов механической обработки и сборки в условиях серийного производства. -М.: НИИМАШ, 1977.

78. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Прохоров Н.Ф. и др. Автоматизированное проектирование в машиностроении / Под общ. ред. Соломенцева Ю.М., Митрофанова В.Г. — М.: Машиностроение, 1986.

79. Новое в расчетах и исследовании точности в машиностроении. Вып. 160. Под ред. д.т.н. Б.М. Базрова. М.: МИНХ и ГП, 1981.

80. Крагельский И.В., Михин Н.Н. Узлы трения машин. Справочник. М.: Машиностроение. 1984.

81. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроние, 1986.

82. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967.

83. Александров В.М., Коваленко Е.В. Задачи механики сплошных сред со смешанными граничными условиями. М.: Наука, 1986.

84. Александров В.М., Мхитарян С.М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками. М.: Наука, 1983.

85. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. — М.: Физматгиз, 1963.

86. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. / Под ред. д.т.н. И.В. Крагельского. -М.: Машиностроение, 1968.

87. Браун Э.Д. Научные оценки трений и изнашивания фрикционных устройств. Диссертация на соискание уч. степени д.т.н. М., 1981.

88. Браун Э.Д., Евдокимов Ю.А., Чичинадзе А.В. Моделирование трения и изнашивания в машинах. М.: Машиностроение, 1982.

89. Гаркунов Д.Н., Поляков А.А. Повышение износостойкости деталей конструкций самолетов. -М.: Машиностроение, 1974.

90. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. — Киев: Техника, 1970.

91. Матвеевский P.M. Температурный метод оценки предельной смазочной способности машинных масел. М.: АН СССР, 1956.

92. Матвеевский P.M., Буяновский И.А., Лазовская О.В. Противоза-дирная стойкость смазочных сред в режиме граничной смазки. — М.: Наука, 1978.

93. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел. М., 1977.

94. Польцер Г., Майснер Ф. Основы трения и изнашивания. — М.: Машиностроение, 1984.

95. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. — М.: Машиностроение, 1979.

96. Рыжов Э.В., Чистопьян А.Ф., Харченков B.C. и др. Повышение износостойкости деталей технологической оснастки напылением сжатой дугой. Вестник машиностроения, 1985, № 8.

97. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. — М.: Машиностроение, 1987.

98. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение контактной жесткости соединений. М.: Наука, 1977.

99. Бакулин В.Н., Рассоха А.А. Метод конечных элементов и голо-графическая интерферометрия в механике композитов. — М.: Машиностроение, 1987.

100. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. -М.: Машиностроение, 1987.

101. Галин JI.A. Контактные задачи теории упругости и вязкоупруго-сти.-М.: Наука, 1980.

102. Галин Л.А. Упругопластические задачи. М.: Наука, 1984.

103. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. — М.: Машиностроение, 1988.

104. Козачок А.Г. Голографические методы исследования в экспериментальной механике. М.: Машиностроение, 1984.

105. Островский Ю.И., Щепинов В.П., Яковлев В.В. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. — М.: Наука, 1988.

106. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением./ Л.А. Хворостулин, С.В. Шишкин, И.П. Ковалев, О.А. Ишмаков. М.: Машиностроение, 1988.

107. Попов Г.Я., Савчук В.В. Контактная задача теории упругости при наличии круговой области контакта с учетом поверхностной структуры контактирующих тел. Изв. АН СССР М.Т.Т., 1971, № 3.

108. Славин O.K., Сердобинцев Ю.П. Моделирование упруго-пластических контактных перемещений плазменно-упрочненныХ направляющих скольжения станков. // Расчеты на прочность. — М.: Машиностроение, 1990, вып. 32.

109. Шарафутдинов Г.З. Исследование контактного взаимодействия методом нелинейной фотовязкоупругости. Задачи мех. тверд, де-формир. тела. М.: Изд-во МГУ, 1985.

110. Шевелева Г.И. Расчет упругих контактных перемещений на поверхностях деталей ограниченных размеров. Машиностроение. Известия Вузов, № 4,1984.

111. Шевелева Г.И., Гундаев С.А. Решение контактной задачи методом последовательного нагружения. Известия Вузов. Машиностроение, № 9, 1986.