Разработка метода оценки погрешности установки деталей в условиях АСТПП тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Царев, Георгий Игоревич

• Царев, Георгий Игоревич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Царев, Георгий Игоревич

3

1 ОБЗОР РАБОТ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ ТОЧНОСТИ В ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.ОБЗОР РАБОТ ПО МЕТОДАМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТОЧНОСТИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ (ТО).

1.2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

1.3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ОЦЕНКЕ ТОЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

1.4. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

2. ОПИСАНИЕ ТОЧНОСТНОЙ ЗАДАЧИ ПРИ ПОМОЩИ МЕТОДА ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА

2.1. ЭТАПЫ ДОСТИЖЕНИЯ ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТИ

2.2. СТРУКТУРА МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

2.3. МЕТОД ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.3.1. СТРАТЕГИЯ РАСЧЕТА

2.4. МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ

ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА

2.4.1. ОБЩИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ.

2.4.2. ПОСТРОЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ АНСАМБЛЯ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

2.4.3. ВЫБОР МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

2.4.4. ПЛАНЫ ДЛЯ МАШИННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ БОЛЬШОЙ РАЗМЕРНОСТИ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПРИ РАСЧЕТАХ.

3.1. РАСЧЕТ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ.

3.1.1. РАСЧЕТ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1.2. РАСЧЕТ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ МЕТОДОМ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА.

3.2. ЗАДАЧА ПЕРЕНОСА ТЕПЛА.

3.2.1. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.2.2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА ПРИ ПОМОЩИ МФО.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ЖЕСТКОСТНОЙ

СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПОГРЕШНОСТЕЙ УСТАНОВКИ.

4.1 РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И ПРИНЯТЫЕ ДОПУЩЕНИЯ.

4.1.1. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ И ПЕРЕЧЕНЬ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ.

4.1.2. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ.

4.1.3. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ.

4.2. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ

ДЕТАЛЕЙ ТИПА «РЫЧАГ».

4.3. РАСЧЕТ ДЕТАЛИ ТИПА ПРОУШИНА.

4.4. НЕЛИНЕЙНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ДЕФОРМАЦИИ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода оценки погрешности установки деталей в условиях АСТПП»

Обеспечение точности обработки остается одним из основных направлений в развитии технологии машиностроения.

Обострение конкуренции в условиях рыночных отношений требует непрерывного сокращения сроков создания технологического оборудования, повышения его качества и технологической надежности. Вышеуказанное, требует разработки не только новых высокопроизводительных методов обработки, но и совершенствования методов автоматизированного проектирования, которые позволили бы на этапах проектирования с достаточной достоверностью прогнозировать точность технологического оборудования.

В настоящее время при комплексном моделировании точности технологического оборудования наметилось в основном два метода: метод координатных систем с деформируемыми связями Б.М. Базрова и дискретный метод, которые в той или иной мере требуют дискретизации областей на конечные элементы. Особенно важно проводить дискретизацию при учете реальных взаимодействий деталей при расчете пространственных размерных цепей. Одним из наметившихся направлений в дискретизации объемов деталей, образующих размерные цепи, на конечные элементы, является аппроксимация на основе методов теории планирования экспериментов. Однако использование такого подхода в размерном анализе требует дополнительных исследований в направлении оценки точности метода, информационном, алгоритмическом и программном его обеспечении. Полученные на стадии проектирования общие оценки точности обрабатываемой детали в зависимости от характера собственных и контактных деформаций деталей технологического оборудования позволяют правильно наметить конструктивные и технологические мероприятия, по созданию качественного технологического оборудования, в этом состоит актуальность работы. Цель работы.

Повышение эффективности автоматизированного проектирования при комплексной автоматизированной конструкторско-технологической подготовке производства на основе конечно-элементной дискретизации элементов технологической оснастки, позволяющей проводить оценки точности технологического оборудования на этапах установки и обработки.

Научная новизна.

На основе изучения физической сущности процесса взаимодействия деталей, в размерных цепях установлены на основе дискретизации объемов деталей с помощью функций отклика зависимости между точностью и собственными и контактными деформациями деталей.

Диссертация состоит из введения, 4х глав, списка использованной литературы, приложений на листах.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Царев, Георгий Игоревич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. В работе решена актуальная задача повышения эффективности оценки точностных показателей технологического оборудования на основе применения дискретной модели и метода теории планирования эксперимента.

2. Сравнительный анализ методов конечных элементов показал, что в отдельных случаях при расчёте технологических машин может быть использован метод конечных элементов опирающийся на метод наименьших квадратов.

3. Получены основные аналитические зависимости для модифицированного метода конечных элементов, в основу которых положены методы теории планирования экспериментов. Матрицу планирования для планов большой размерности целесообразно формировать на базе предложенного алгоритма и программного обеспечения.

4. Численное сравнение полученных результатов на основе функции отклика проводилось для прогиба консоли, задачи теплопереноса и сравнение полученных результатов с известными аналитическими результатами показало достаточную точность метода. Для оценки составляющих погрешностей обработки и закрепления, возникающих вследствие упругой деформации деталей, предложен метод конечных элементов для решения плоской задачи теории упругости.

5. Приведено численное сравнение предложенного метода МФО с методом конечных элементов. Оно показало, что совпадение значащих цифр до 6-го знака после запятой.

6. Разработано для решения с использованием предложенным методом конечных элементов методическое и программное обеспечение.

7. Показана возможность использования полученных зависимостей в исследовании точности технологического оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Царев, Георгий Игоревич, 1999 год

1. Балакшин Б.С. Технология станкостроения. М.: Машгиз, 1949.

2. Самоподнастраивающиеся станки. Под ред. Б.С. Балакшина. М.: Машиностроение, 1970 .

3. Косилова А.Г. Точность обработки деталей на автоматических линиях,- М.: Машиностроение, 1976.

4. Кутай А.К., Кордонский Х.Б. Анализ точности и контроль качества в машиностроении М.Л.: Машгиз, 1958.

5. Суслов А.Г., Браун Э.Д., Виткевич H.A. и др. Качество машин. Справочник. В 2 т. Т.1.- М.: Машиностроение, 1995.

6. Марков H.H. Нормирование точности в машиностроении.- М.: Станкин. 1992.

7. Комиссаров В.И. Погрешности выверки и их влияние на точность взаимного расположения соосных и сопряженных отверстий при обработке корпусных деталей на расточных станках.- Владивосток. Дальневосточный политехнический институт им. В.В. Куйбышева.1960.

8. Соколовский А.П. Расчёты точности обработки на металлорежущих станках.-М.: Машгиз, 1955.

9. Худобин Л.В., Белов М.А. Базирование заготовок и расчёты Точности механической обработки. Ульяновск: УлПИ, 1994.

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

11. Колесов И.М. Служебное назначение и основы создания машин. Часть 2.- М.: Мосстанкин, 1976.

12. Колесов U.M. Основы технологии машиностроения. Учебник- М.: Машиностроение, МГТУ (Станкин), 1997.

13. Прис Н.М. Исследование пространственных размерных связей и совершенствование методики расчёта допусков с целью повышения точности машин. Автореферат,- Н.Новгород, НГТУ,1995.

14. Базров Б.М., Технологические основы проектирования самоподнастраивающихся станков М.: Машиностроение, 1978г.

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

16. Соломенцев Ю.М. Адаптивное управление технологическими процессами- М.: Машиностроение, 1980с.

17. Митрофанов В.Г. Связи между этапами проектирования технологических процессов изготовления деталей и их влияние на принятие оптимальных решений. Автореферат. М.: Мосстанкин, 1980.

18. Митрофанов В.Г., Схиртладзе А.Г. Моделирование процесса консольного растачивания отверстий. Станки и инструмент, 1981, №9.

19. Тимирязев В.А., Митрофанов В.Г. Разработка и применение автоматизированных систем для повышения точности и производительности обработки на фрезерных и шлифовальных станках. М.: НИИМАШ, 1971.

20. Новое в расчетах и исследовании точности в машиностроении. Вып. 160, под ред. д.т.н. Б.С. Базрова. М.: Московский институт нефтехимической и газовой промышленности, 1981.

21. Косов М.Г., Сычёва H.A. Структурная схема механизма образования погрешностей технологического процесса механической обработки деталей.// Вестник машиностроения, 1991, №4.

22. Сычёва H.A. Обеспечение требуемой точности установки заготовок корпусных деталей в ГПМ с использованием столов-спутников. Автореферат. М.: МГТУ (Станкин), 1995.

23. Каяшев А.И. Методы адаптации при управлении автоматизированными станочными системами: Автореферат.- М.:МГТУ «Станкин», 1997.

24. Каяшев А.И. Митрофанов В.Г., Схиртладзе А.Г. Методы адаптации при управлении автоматизированными станочными системами.-М. Машиностроение, 1995.

25. Митрофанов В.Г., Схиртладзе А.Г. Моделирование процесса формообразования при торцевом фрезеровании.-Труды МИНХ и ГП, вып. 160, 1981.

26. Портман В.Т. Матричный метод расчёта точности металлорежущих станков. Автореферат. М.: ЭНИМС, 1987.

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

28. Портман В.Т. Суммирование погрешностей при аналитическом расчёте точности станка, Станки и инструмент, 1980.№1.

29. Портман В.Т. Использование аппарата бесконечно-малых линейных преобразованиё для аналитического расчёта точности станков, Машиноведение, 1980, №4.

30. Косов М.Г., Феофанов А.Н. Расчёт точности технологического оборудования на ЭВМ. Учебное пособие.- М.: Мосстанкин, 1989.

31. Тимирязев В.А. Повышение эффективности гибких технологических систем путём комплексного управления размерными связями. Автореферат.- М.: МГТУ (Станкин), 1994.

32. Решетов Д.Н. Повышение точности металлорежущих станков. Обзор.-М.: НИИМАШ, 1979.

33. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Протопопов С.П. и др. Адаптивное управление технологическими процессами.- М.: Машиностроение, 1980.

34. Балакшин Б.С., Базров Б.М., Митрофанов В.Г. и др. Адаптивное управление станками,- М.: Машиностроение 1973.

35. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин.- М.: Машиностроение. 1971.

36. Решетов Д.Н. Повышение точности металлорежущих станков.- М.: НИИМаш , 1979.

37. Решетов Д.Н., Каминткая В.В. и др. Детали и механизмы металлорежущих станков. Т.1.-М.: Машиностроение, 1972.

38. Решетов Д.Н., Каминская В.В. и др. Детали и механизмы металлорежущих станков. Т.2.- М.: Машиностроение, 1972.

39. Косов М.Г. Моделирование точности при автоматизированном проектировании и эксплуатации металлорежущего оборудования. Автореферат.- М.: Мосстанкин, 1985.

40. Соломенцев Ю.М., Косов М.Г., Митрофанов В.Г. Моделирование точности при проектировании процессов механической обработки.- М.: НИИмаш, 1984.

41. Соломенцев Ю.М. Митрофанов В.Г., Косов М.Г. Моделирование точности при автоматизированном проектировании металлорежущего оборудования.- М.: ВНИИТЭМР, 1985.

42. Косов М.Г. Кутин A.A., Саакян Р.В., Червяков J1.M. Моделирование точности при проектировании технологических машин. Учебное пособие.- М.: МГТУ (СТАНКИН), 1998.

43. Маврикиди Ф.И. Математическое моделирование задач теории пространственных размерных цепей. Деп. ВИНИТИ, №1592-В87.

44. Шаев Е.Л. Исследование влияния отклонений формы поверхностей деталей на их положение в машине. Автореферат. М.:Мосстанкин, 1980.

45. Пиртахия М.Л. Моделирование точностных ограничений при оптимизации технологических процессов токарной обработки. Автореферат.- М.: МГТУ (Станкин), 1997.

46. Саакян Р.В. Дискретная модель оценки точности закрепления деталей в приспособлениях и соединениях на этапе проектирования (плоская задача). Автореферат.- М.: МГТУ (Станкин), 1994.

47. Жуков В.А. Расчёт допусков на составляющие звенья с учётом жесткости деталей. Автореферат.- М.: Мосстанкин, 1991.

48. Сердобинцев Ю.П. Технологические методы обеспечения требуемых свойств поверхностного слоя сопряжений технологического оборудования. Автореферат.- М.: Мосстанкин, 1991.

49. Дорошенко Л.П. Повышение точности обработки графитовых электродов на автоматических линиях путём оптимизации точностных характеристик оборудования и схем формообразования. Автореферат.- М.: ЭНИМС, 1988.

50. Гаврилов A.B. Определение точности базирования корпусных деталей с учётом размерных, динамических и жесткостных факторов. Автореферат,- М.: МГТУ (Станкин), 1995.

51. A.B. Александров и др. Методы расчета стержневых систем, пластин иоболочек с использованием ЭВМ. часть 1. М.: Стройиздат, 1973.

52. A.B. Александров и др. Методы расчета стержневых систем, пластин и оболочек с использованием ЭВМ. часть 2. М.: Стройиздат, 1973.

53. О. Зенкевич. Метод конечных элементов в технике М.: Мир, 1975.

54. О. Зенкевич, И. Чанг. метод конечных элементов в теории сооружений и механике сплошных сред М.: Недра, 1974.

55. Б.А. Куранов Расчет конструктивно-ортотропных оболочек вращения. В кн.: расчеты на прочность. Вып. 17- М.: Машиностроение, 1975.

56. Д. Норри, Ж.де Фриз. Введение в метод конечных элементов М.: Мир, 1981.

57. Расчет колебательных процессов в станках. Экспресс-информация «Автоматические линии и металлорежущие станки», №13-М.: ВИНИТИ, 1978.

58. Расчет надежности конструкций станков. Экспресс-информация «Автоматические линии и металлорежущие станки», №20 М.: ВИНИТИ, 1978.

59. Л. Сигерлинд. Применение метода конечных элементов М.: Мир, 1979.

60. Г. Стренг, Дж. Фикс. Теория метода конечных элементов М.: мир, 1977.

61. H.H. Шапошников и др. Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость М.: Машиностроение. 1981.

62. A.B. Пуш Прогнозирование выходных характеристик узлов машин при их проектировании. М.: Машиностроение, 1978.

63. A.C. Проников Надежность машин М.: Машиностроение, 1978.

64. A.A. Гусев. Адаптивные устройства сборочных машин М.: Машиностроение, 1979.

65. Н.М. Капустин. Разработка технологических процессов обработки деталейна станках с помощью ЭВМ М.: Машиностроение, 1976.

66. Ю.М. Соломенцев, A.C. Басин. Оптимизация технологических процессов механической обработки и сборки в условиях серийного производства М.: НИИмаш, 1977.

67. Ю.М. Соломенцев. Технологические основы оптимизации процесса обработки деталей на станках. Автореферат М.: Мосстанкин, 1974.

68. В.В. Налимов, H.A. Чернова, статистические методы планирования экстремальных экспериментов М.: Наука, 1965.

69. Б.А. Ивоботенко и др. Планирование эксперимента в электротехнике М.:1. Энергия, 1975.

70. Т. Нейлор и др. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем М.: Мир, 1975.

71. М.Г: Косов. Применение факторного анализа при расчете контактных напряжений в волновых передачах. В сб.: Волновые зубчатые передачи. Тез. доклада всесоюзного симпозиума М.: ЦП НТО МАШПРОМ, 1972.

72. Д. Химбельбау. Анализ процессов статистическими методами М.: Мир,1973.

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

74. М.Г. Косов. Методы поверхности отклика в технических расчетах и его приложение к теоретическому исследованию волновых передач М.: Мос-станкин, 1975.

75. Н.С. Бахвалов. Численные методы. T.l-М.: Наука, 1973.

76. В.Л. Арсенин. Методы математической физики и специальные функции1. М.: Наука, 1974.

77. A.B. Лыков. Теория теплопроводности М.: ГИТТЛ, 1952.

78. В.П. Марченко. Температурные поля и напряжения в конструкциях летательных аппаратов М.: Машиностроение, 1965.

79. Ле Зунг. Дискретная модель расчета точности хвостового соединения инструмента. Автореферат. М.: Мосстанкин, 1995.

80. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов.-М.: Мир, 1976.

81. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн./ Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Аписина. М.: Машиностроение, 1978.-Кн.1, 1978.

82. Мур Д. Основы и применение трибоники.- М.: Мир, 1978.

83. Саакян Р.В. Дискретная модель оценки точности закрепления деталей в приспособлениях и соединениях на этапе проектирования (плоская задача). Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М.:МГТУ Станкин, 1994.

84. Гусев A.A. Проектирование технологической оснастки и приспособлений: методические указания. М.: Мосстанкин, 1987.

85. Мягченков В.И., Петров В.Б., Тарабасов А.Н. Напряженно-деформированное состояние плоских упруго-пластических систем. Методические указания, Мосстанкин, 1981.

86. Степанов A.B., Косов М.Г. Моделирование рельефа шероховатости в стыках деталей станков. СТИН-1998№9.