Повышение качества проектных решений технологической подготовки многономенклатурных производственных систем механообработки на основе разработки моделей и автоматизированной подсистемы формирования последовательностей кортежей технологических переходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Кочедаев, Алексей Викторович

• Кочедаев, Алексей Викторович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кочедаев, Алексей Викторович

Содержание.

Введение.

1. Анализ основных направлений автоматизации технологической подготовки производства механообрабатывающих систем.

1.1. Анализ существующих методов автоматизации технологической подготовки производства механообрабатывающих систем.

1.1.1. Типовой принцип проектирования технологических процессов.

1.1.2. Групповой принцип проектирования технологических процессов. 14 'Л 1.1.3. Модульный подход проектирования технологических процессов.

1.1.4. Диалоговое проектирование технологических процессов. ф 1.1.5. Концепция гибких технологических процессов.

1.2. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов.

1.2.1. САПР ТП T-FLEX/TexHoFIpo.

1.2.2. САПР ТП КОМПАС-АВТОПРОЕКТ.

1.2.3. САПР ТП TECHCARD.

1.3. Постановка задачи исследования.

2. Автоматизированная система технологической подготовки механообрабатывающих производств. Формирование структуры ТП.

2.1. Описание системы технологической подготовки производства и место в ® ней подсистемы формирования последовательностей кортежей технологических переходов.

2.2. Описание исходных данных для подсистемы формирования последовательности кортежей технологических переходов.

2.3. Формирование последовательностей кортежей технологических переходов.

2.4. Принципы отсева вариантов последовательностей кортежей технологических переходов. панирования эксперимента по формированию макетов карт их процессов. вание эксперимента.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества проектных решений технологической подготовки многономенклатурных производственных систем механообработки на основе разработки моделей и автоматизированной подсистемы формирования последовательностей кортежей технологических переходов»

Актуальность работы. Трудоемкость проектирования технологических процессов (ТП) в большинстве случаев значительно превосходит трудоемкость конструирования машин. Трудоемкость технологического проектирования в зависимости от типа производства составляет от 30 до 60% трудоемкости технической подготовки производства [21].

Учитывая нарастающую тенденцию увеличения скорости смены выпускаемой продукции во всех типах производств и особенно в единичном и серийном производствах, которые составляют до 80 % от всего объема производства, можно сделать вывод о резком росте трудозатрат времени в современном неавтоматизированном производстве. При традиционной организации производства заготовки находятся в цехах только около 1 % всего времени создания и производства продукции (от задания на проектирование до выхода готовой продукции).

Эффективность производства определяется уровнем каждого звена производственной цепочки: технология — оборудование — организация и управление. Звенья этой цепочки взаимозависимы, но при этом уровень предшествующего звена оказывает определяющее влияние на последующие. Поэтому технология является тем звеном, которое закладывает фундамент эффективности производства [86].

Современные методы проектирования технологических процессов такие как: типовой метод проектирования ТП, групповой метод проектирования ТП, требуют после существенного изменения номенклатуры деталей проведения сложной и трудоемкой работы по классификации и типизации деталей. Так же существенным недостатком этих методов проектирования является зависимость качества проектных решений от опыта технолога, который не может рассмотреть все возможные варианты технологических процессов.

Существующие на данный момент системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) не учитывают особенности конкретной производственном системы и, по сути, являются автоматизированными справочниками и средствами оформления технологической документации для разрабатываемого ТП.

Выходом из складывающейся ситуации является разработка новых подходов к проектированию в условиях многономенклатурного производства, автоматизация производства, разработка систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированных систем управления (АСУ) на основе новых принципов, ориентированных на возможность глубокой формализации проектных действий, обеспечивающих разработку ТП в условиях конструктивного и технологического многообразия деталей на реальных данных о состоянии производственной системы.

Одними из проектных действий, требующих формализации являются выбор структуры ТП и автоматизированное построение технологических маршрутов. На этом этапе формируются все возможные варианты последовательностей кортежей технологических переходов, реализация которых в рамках ТП проходила бы совместно, и производится отбор наиболее рациональных из них для сложившейся производственной ситуации.

Цель работы состоит в сокращении сроков и повышении качества проектных решений путем обеспечения автоматизированного проектирования маршрутов технологических процессов изготовления деталей типа тел вращения в многономенклатурных производственных системах механообработки на этапе создания маршрутов ТП, построенного на основе математических моделей генерации маршрутов на основе сетей Петри и выбора из них наиболее рациональных.

Научная новизна: l.Ha основе использования сетей Петри разработано математическое обеспечение автоматизированной подсистемы формирования маршрутов технологических процессов механической обработки деталей типа тел вращения для условии технологической подготовки многономенклатурных производственных систем, что позволило создавать маршрутные карты для всей номенклатуры деталей с учетом производственной ситуации на механообрабатывающем участке.

2. Разработаны показатели и методика оценки эффективности вариантов технологических решений на этапе создания маршрутов технологических процессов, отвечающих требованию развития свойства гибкости многономенклатурных производственных систем на основе анализа полученных проектных решений системы планирования ТП.

3. Созданы модели и алгоритмы, позволяющие автоматизировать процесс технологической подготовки производства, связанный с разработкой маршрутов механической обработки деталей типа тел вращения.

Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в следующем:

• в создании методических материалов для алгоритмизации процедур разработки маршрутов ТП многономенклатурных механообрабатывающих производств, что позволило формировать технологические маршруты в автоматическом режиме;

• в разработке прикладных программных средств, подсистем, САПР ТП и автоматизированного банка данных (АБД), используемых в условиях технологической подготовки производства (ТПП) для выработки технологических решений, обеспечивающих требуемое качество деталей и эффективное функционирование производственных систем.

Подсистема формирования последовательностей кортежей технологических переходов и АБД, входящие в систему планирования ТП, прошли испытания и внедрение на ОАО «Саратовский подшипниковый завод», что обеспечило сокращение времени разработки ТП в 1,3 раза и повышение качества проектных решений, что позволило сократить время обработки на 11%.

Апробация работы. Основные положения работы представлялись на четырех международных и всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении» (Саратов, 2002 г.), Всероссийском конкурсе на лучшие научно-технические и инновационные работы творческой молодежи России по естественным наукам (Москва, 2003 г.), Всероссийском конкурсе среди творческой молодежи высших учебных заведений Российской Федерации на лучшие научные работы по естественным наукам (Саратов, 2004 г.), на XVIII Международной научно-технической конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Казань, 2005 г.), а также на заседаниях кафедр «Технология машиностроения» и «Проектирование технических и технологических комплексов» СГТУ в 2002-2005 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель формирования последовательностей кортежей технологических переходов, построенная на основе теории классических сетей Петри.

2. Критерии отбора последовательностей кортежей технологических переходов для выбора наиболее рациональных технологических маршрутов.

3. Алгоритм и автоматизированная процедура формирования кортежей технологических переходов в системе планирования технологических процессов.

4. Результаты внедрения автоматизированной процедуры формирования кортежей технологических переходов в системе планирования технологических процессов.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Кочедаев, Алексей Викторович

6. Результаты работы внедрены на ОАО «Саратовский подшипниковый завод», что позволило сократить время на разработку технологических процессов в 1,3 раза и повысило качество проектных решений за счет анализа всех возможных технологических процессов и выбора из них наиболее рационального, что обеспечило сокращение сроков изготовления деталей на 11%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кочедаев, Алексей Викторович, 2006 год

1. Аверьянов А.В. Системное познание мира: Методические проблемы / А.В. Аверьянов. М.: Политиздат, 1985. - 263 с.

2. Акимов B.JT. Технологические расчеты при проектировании процессов механической обработки заготовок: Учеб. пособие / B.JT. Акимов, Э.Л. Жуков, Б.Я. Розовский и др. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1980. - 80 с.

3. Акоф Р. Основы исследования операций / Р. Акоф, М. Сасиени. -М.: Мир, 1971.-535 с.

4. Андриченко А. Универсальный редактор технологий / А. Андриченко // САПР и графика. 2000. - №6. - С. 25-27.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. / В.И. Анурьев; Под ред. И.Н. Жестковой. 8-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.

6. Базров Б.М. Концепция модульного построения механосборочного производства / Б.М. Базров // Станки и инструмент. 1989. - № И. -С. 16-19.

7. Базров Б.М. Модульная технология изготовления деталей / Б.М. Базров // Технология металлообрабатывающего производства. М.: ВНИИТЭМР, 1986.-№5.-С. 51-60.

8. Базров Б.М. Модульное машиностроение машиностроение двойного назначения / Б.М. Базров // Стандарты и качество. - 1996. - № 6. -С. 24-25.

9. Базров Б.М. Модульное машиностроение машиностроение двойного назначения / Б.М. Базров // Стандарты и качество. - 1996. - № 8. -С. 12-16.

10. Базров Б.М. Организация проектирования модульных технологических процессов изготовления деталей / Б.М. Базров // Вестник машиностроения. 1995. -№ 5. - С. 23-28.

11. Бакалдин С. КОМПАС-Автопроект ключ к успешной подготовке производства/С. Бакалдин // САПР и графика. - 2001. -№10. - С. 11-15.

12. Бакалдин С. КОМПАС-Автопроект ключ к успешной подготовке производства / С. Бакалдин // САПР и графика. - 2001. - №11. - С. 25-28.

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

14. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения. В 2-х кн. / Б.С. Балакшин. М.: Машиностроение, 1982. - 287 с.

15. Белкин И.М. Справочник по допускам и посадкам для рабочего-машиностроителя / И.М. Белкин. М.: Машиностроение, 1985. - 320 с.

16. Бочкарев П.Ю. Проектирование маршрутов многономенклатурных технологических процессов механообработки / П.Ю. Бочкарев. Саратов: СГТУ, 1996. - 104 с.

17. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении / В.Н. Васильев. М.: Машиностроение, 1986. - 312 с.

18. ГОСТ 14.004-83 (СТ СЭВ 2521-80). Единая система технологической подготовки производства. Термины и определения основных понятий. -М.: Изд-во стандартов, 1984.

19. ГОСТ 3.1702-79. Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Обработка резанием. М.: Изд-во стандартов, 2001.

20. ГОСТ 3.1102-81. Единая система технологической документации. Стадии разработки и виды документов. М.: Изд-во стандартов, 2001.

21. ГОСТ 3.1105-84. Единая система технологической документации. Формы и правила оформления документов общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 1992.

22. ГОСТ 3.1107-81 (СТ СЭВ 1803-79). Единая система технологической документации. Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1987.

23. ГОСТ 3.1118-82. Единая система технологической документации. Формы и правила оформления маршрутных карт. М.: Изд-во стандартов,• 1987.

24. ГОСТ 3.1122-84. Единая система технологической документации. Фор--Ч) мы и правила оформления документов специального назначения. Ведомости технологические. М.: Изд-во стандартов, 1985.

25. ГОСТ 3.1404-86. Единая система технологической документации. Фор-^ мы и правила оформления документов на технологические процессы иоперации обработки резанием. М.: Изд-во стандартов, 1992.

26. ГОСТ 3.1703-79. Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Слесарные, слесарно-сборочные работы. М.: Изд-во стандартов, 1980.

27. Дарахвелидзе П.Г. Delphi 4 / П.Г. Дарахвелидзе, Е.П. Маргов. СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 1999. - 816 с.

28. Кнут Д.Э. Искусство программирования: в 3-х тт. Т. 2. Получисленные алгоритмы. / ДЭ. Кнут. Пер. с англ. 3-е изд. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. - 832 с.

29. Кнут Д.Э. Искусство программирования: в 3-х тт. Т. 3. Сортировка и поиск. / Д.Э. Кнут. Пер. с англ. 2-е изд. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. 832 с.

30. Ковшов А. Система автоматизации проектирования технологических планировок предприятий на основе комплекса T-FLEX / А. Ковшов, С. Димитрюк // Мир этикетки. 2002. - №8. - С. 8-11.

31. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для ма-шинстроит. спец. вузов. / И.М. Колесов. 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1999.-591 с.

32. Комиссаров В.И. Точность, производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов / В.И. Комиссаров, В.Н. Леонтьев. М.: Машиностроение, 1985. - 220 с.

33. Компьютер и задачи выбора / Ю.И. Журавлев, Э.Н. Гордеев и др. -М.: Наука, 1989.-208 с.

34. Концепция гибких технологических процессов механообработки и методы их проектирования: Учебное пособие / А.В. Королев, П.Ю. Бочкарев.- Саратов: СГТУ, 1997. 119 с.

35. Котов В.Е. Алгебра регулярных сетей Петри / В.Е. Котов // Кибернетика.- 1980.-№5.-С. 10-18.

36. Котов В.Е. Сети Петри / В.Е. Котов. М.: Наука, 1984. - 160 с.

37. Кочедаев А.В. Алгоритм поиска технологических баз в системе планирования технологических процессов / А.В. Кочедаев // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: межвуз. науч. сб. -Саратов: СГТУ, 2005. С. 76-81.

38. Краснов М.В. OpenGL. Графика в проектах Delphi / М.В. Краснов -СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 2002. 352с.

39. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных / Д. Крёнке. 9-е изд. - СПб.: Питер, 2004. - 864 с.

40. Кутин А.А. Подход к созданию модели мыслительной деятельности технолога / А.А. Кутин, JI.M. Червяков // Вестник машиностроения. 1996.Ч -№ 1.-С. 33-36.

41. Кэнту М. Delphi 7: Для профессионалов / М. Кэнту. СПб.: Питер, 2004.Ф -1101с.Ь 57. Лихачев А. «ТехноПро» мощная система технологического проектирования / А. Лихачев // САПР и графика. 2000. - №10. - С. 19-22.

42. Лихачев А. Новая версия системы технологического проектирования «ТехноПро» / А. Лихачев // САПР и графика. 2001. - №6. - С. 12-14.

43. Лихачев А. Новый высокоэффективный технологический комплекс на основе систем «ТехноПро» / А. Лихачев // САПР и графика. 2002. -№2.-С. 15-17.

44. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование / М.П. Малыхина. СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 2004. - 512 с.

45. Маталин А.А. Технология машиностроения / А.А. Маталин. J1.: Машиностроение, 1985. - 512 с.

46. Мейер Б. Объектно-ориентированное конструирование программных систем / Б. Мейер. Пер. с англ. М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2005. - 1232 с.

47. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Экономика, 1977. -45 с.

48. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. В 2-х тт. / С.П. Митрофанов. Л.: Машиностроение, 1983.

49. Митряев А. «ТехноПро/Производство» ускоряет подготовку производства изделий / А. Митряев // САПР и графика. 2002. - №9. - С. 5-9.

50. Моделирование точности при оптимизации технологических процессов / M.J1. Пиртахия, М.Г. Косов, О.М. Колчин // Точность автоматизированных производств. 1997. - №3-4. - С. 48-49.

51. Мосталыгин Г.П. Технология машиностроения: Учебник для вузов по инженерно-экономическим специальностям / Г.П. Мосталыгин, И.И. Толмачевский. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

52. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов / И.П. Норенков. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с.

53. Норенков И.П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии / И.П. Норенков, П.К. Кузьмик. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

54. Основы технологии машиностроения / Под ред. B.C. Корсакова. -М.: Машиностроение, 1977. -416 с.

55. Павлов А. Применение мастеров проектирования в системе «ТехноПро» / А. Павлов, А. Лихачев // САПР и графика. 2001. - №9. - С. 12-15.

56. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем / Дж. Питер-сон. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 264 с.

57. Программно-информационный комплекс проектирования технологических процессов / П.Ю. Бочкарев, А.В. Кочедаев, Д.Ю. Петров, А.В. Пластинкин // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2002. - С. 84-86.

58. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для вузов / И.П. Филонов, Г.Я. Беляев, JI.M. Кожуро и др.; Под общ. ред. И.П. Филонова. Мн.: УП «Технопринт», 2003. - 910 с.

59. Проектирование технологических процессов для универсальных станков и ГПС: Учеб. пособие / Э.Л. Жуков, Б.Я. Розовский, А.Б. Чижевский и др. Л.: Изд-во ЛГТУ, 1990. - 80 с.

60. Проектирование технологических процессов обработки металлов резанием: Учеб. пособие / Э.Л. Жуков, В.В. Дегтярев, Б.Я. Розовский и др. -СПб.: СПбГТУ, 1995. 60 с.

61. Соломенцев Ю.М. Автоматизация проектирования и производства в машиностроении / Ю.М. Соломенцев. М.: Машиностроение, 1986. - 241 с.

62. Соколовский А.П. Научные основы технологии машиностроения /А.П. Соколовский. М.: Машгиз, 1955.-517 с.

63. Соколовский А.П. Основы технологии машиностроения. Т. 1 / А.П. Соколовский. Л.: Машгиз, 1938. - 680 с.

64. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х тт. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

65. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х тт. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

66. Технологические процессы в машиностроении: Учеб. пособие / Н.П. Сол-нышкин, А.Б. Чижевский, С.И. Дмитриев; Под общ. ред. Н.П. Солнышки-на. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. - 277 с.

67. Технологический классификатор деталей в машиностроении и приборостроении. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 256 с.

68. Технология машиностроения: в 2 кн. Кн. 1. Основы технологии машиностроения: Учеб. пособ. для вузов / Э.Н. Жуков, И.И. Козарь, C.J1. Му-рашкин и др.; Под ред. C.J1. Мурашкина. М.: Высш. шк., 2003. - 278 с.

69. Технология машиностроения: в 2-х тт. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, A.M. Даль-ского. 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 564 с.

70. Технология машиностроения: в 2-х тт. Т. 2. Производство машин: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, О.М. Деев и др.; Под ред. Г.Н. Мельникова. 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 640 с.

71. Типовые нормы времени на разработку технологической документации. Центральное бюро нормативов по труду государственного комитета СССР по труду и социальным вопросам. М.: Экономика, 1988. - 76 с.

72. Фаронов В. Delphi 6: учебный курс / В. Фаронов. СПб.: Питер, 2002. -512 с.

73. Формирование схем обработки элементарных поверхностей деталей / П.Ю. Бочкарев, А.В. Кочедаев, А.В. Пластинкин, В.В. Шалунов // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2003. - С. 31-33.

74. Хармац И. КОМПАС-Автопроект: точный контроль над технологической информацией Новые модули и новые возможности системы / И. Хармац // САПР и графика. 2004. - №6. - С. 31-35.

75. Худобин J1.B. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие / J1.B. Худобин, В.Ф. Гуръянихин, В.Р. Берзин. М.: Машиностроение, 1989. - 288 с.

76. Чарнко Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки / Д.В. Чарнко. М.: Машгиз, 1963. - 320 с.

77. Червяков JI.M. Моделирование технологических решений / JI.M. Червяков // СТИН. 1997. - № 4. - С. 24-28.

78. Червяков JI.M. Лингвистическая концепция управления технологическими решениями в процессе обеспечения точности / Л.М. Червяков // Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систем. Пенза, 1996. - № 1-2. - С. 23-26.

79. Шутко В. Новые возможности TECHCARD / В. Шутко, И. Гинзбург, И. Игонин // САПР и графика. 2002. - №4. - С. 14-17.

80. Шутко В. Комплексная система автоматизации технологической подготовки производства TECHCARD 4.1 / В. Шутко В., А. Куприянчик // САПР и графика. 2000. -№12. - С. 21-23.

81. Энциклопедия SQL. / Дж. Грофф, П. Вайнберг. 3-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 896 с.

82. Diehl Br. CAD/CAM a la Carte: A modular approach to choosing machining software / Br. Diehl // CNC Machining Magazine. 2001. - №16. - P. 43-47.

83. Farid M. Amirouche. Principles of Computer Aided Design and Manufacturing. Second Edition / M. Farid. Prentice Hall, 2003. - 359 pp.

84. Kunwoo Lee. Principles of CAD/CAM/CAE / Kunwoo Lee. Prentice Hall, 1999.-640 pp.

85. Simpson B. CAD/CAM For Toolmaking: It Really Is Different / B. Simpson // CNC Machining Magazine. 2002. - №2. - P. 23-28.

86. Цементировать hO, 7.0,8 56.61HRC, к ром в резьбыИзм ЛистРазраб.Проб.Т.контр.докцм.ПодпПата169222Гайка к о пробке шлифовального круга 90x36x32Лит. Масса Масштаб11Лист 11 Листоб 1Нконтр.Сталь 20 ГОСТ 1050-889.6 Ш9-15Jru б,з М1. h%, Н%, ±т 22. 62.65HRC

87. Подвергнуть искусственному старению