Выбор структуры и разработка автоматических измерительно-сортировочных комплексов для систем управления технологическими процессами изготовления деталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Тихомиров, Олег Евгеньевич

• Тихомиров, Олег Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тихомиров, Олег Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ТРЕБОВАНИЙ К АВТОМАТИЧЕСКИМ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫМ КОМПЛЕКСАМ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Проблемы автоматического контроля параметров качества прецизионных деталей дизельного двигателя

1.2. Взаимосвязь конструктивных, эксплуатационных и технологических параметров прецизионных деталей дизельного двигателя

1.3. Исследование технологических условий и требований пользователей к АИСК

1.4. Выводы по главе и постановка цели и задач диссертационной работы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНФИГУРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОДСИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ МЕЖ- И ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

2.1. Разработка структурных моделей функционирования АИСК

2.2. Моделирование механической подсистемы АИСК многовариантными цикловыми графами переходов [57]

2.3. Характеристика основных функций и структуры системы управления АИСК

2.4. Разработка конфигурации технических средств управляющей подсистемы АИСК

2.5. Последовательность формирования структуры и конфигурации механической подсистемы АИСК

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОДСИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ МЕЖ- И ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

3.1. Постановка задачи автоматизации проектирования структуры и автоматизации механической подсистемы АИСК

3.2. Разработка вариантов конфигурации механических подсистем АИСК

3.3. Автоматизация структурного моделирования механической подсистемы АИСК

26 2« ' 37 42

45

46

64

3.4. Компьютерно-графическое моделирование вариантов оборудования и конфигурации механической подсистемы АИСК

3.5. Автоматизация технико-экономического анализа АИСК 5

3.6. Структура пакета автоматизированного проектирования и интеллектуализации САПР АИСК

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕ АЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И КОНФИГУРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ

4.1. Общие замечания

4.2. Методика формирования структуры и конфигурации механической подсистемы АИСК

4.3. Варианты механических подсистем АИСК для контроля параметров пружин сжатия в случаях с раздельным и одновременным измерением внутреннего и наружного диаметров 4.4 Контрольно-сортировочное устройство для предварительной отбраковки пружин по наружному диаметру

ГЛАВА 5. СОЗДАНИЕ, ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОДСИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ

5.1. Создание, производственные испытания и внедрение АИСК втулки плунжера

5.1.1. Общие сведения

5.1.2. Загрузочное устройство

5.1.3. Устройство для измерения диаметра отверстия [118]

5.1.4. Сортировочное устройство [119]

5.2. Диагностирование работы АИСК 91 -53, Программное обеспечение АИСК

5.3.1. Назначение и принципы построения

5.3.2. Управление синхронизацией процессов

5.3.3. Описание алгоритма основных программных модулей

5.3.4. Описание программных модулей и подпрограмм

5.4. Исследование надежности работы механической подсистемы АИСК

5.5. Динамика электромеханического привода загрузочно-разгрузочных устройств АИСК

5.6. Автоматическая калибровка измерительной позиции АИСК Ю9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1И

105

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор структуры и разработка автоматических измерительно-сортировочных комплексов для систем управления технологическими процессами изготовления деталей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Современное дизелеетроение предъявляет все более высокие требования к точности изготовления прецизионных деталей и сборки узлов машин, определяющих качество и надежность дизелей в целом. Так, несоответствие продукции, выпускаемой предприятиями компании "Русские моторы", европейским стандартам Евро-2 и Евро-3 препятствует .выходу этих предприятий на внешнеэкономический рынок.

Высокая точность сопрягаемых поверхностей деталей прецизионных пар зависит от решения в производстве целого комплекса вопросов. Необходимо не только прецизионное оборудование, но и соответствующий режущий инструмент, а также контрольно-измерительные средства. Многое зависит от свойств материала заготовки, режимов обработки, технологической (окружающей) среды.

В связи с этим, постоянно возрастает необходимость в повышения качества прецизионных деталей и, следовательно, увеличивается количество используемых для их изготовления технологических операций, что ведёт к увеличению числа точек технического контроля {34].

Следует отметить, что до сих лор на контрольных операциях применяются измерительные приборы ручного действия, информация о качестве изготовления деталей часто субъективна, отсутствуют методики коррекции технологического процесса по результатам измерений.

Учитывая, что стоимость прецизионных деталей высока и их брак вследствие значительных экономических потерь недопустим, для повышения эффективности технологических процессов и качества изготовления деталей дизелей были разработаны и внедрены в производство автоматические измерительно-сортировочные комплексы (АИСК). Эти комплексы включают в себя механическую, информационную, управляющую, интеллектуальную и диагностическую подсистемы и разработаны-в Ярославском государственном техническом университете группой сотрудников, включая автора, под научным руководством д.т.н., профессора В.К. Мясникова. Одной из основных задач создания АИСК являлось наиболее полное удовлетворение требований Международных стандартов качества серии ИСО 9000. Использование АИСК в производстве позволяет объективно оценивать качество изготовления деталей, устанавливать причинно-следственные связи между параметрами технологии изготовления и качества деталей, диагностировать и последовательно устранять "узкие" места в технологии и производить коррекцию последующих технологических операций обработки деталей [3,53,54,55,57].

В настоящее время важно уменьшать затраты всех видов на разработку и изготовление АИСК и, прежде всего, их механических подсистем, как наиболее ресурсоемких с точки зрения затрат материалов, энергии, физического и

интеллектуального труда рабочих, инженеров и ученых, создающих новую технику.

Решению этой проблемы и посвящена настоящая работа, выполнявшаяся с 1989 года и входившая в комплексные научно-технические программы Минвуза РСФСР.

Общая методика исследований.

Решение научных задач диссертации базируется на использовании методов системного анализа, автоматизированного проектирования, математического программирования, аппарата теории графов, анализа динамических и технико-экономических моделей оборудования, математического, вычислительного и натурного (производственного) эксперимента механических подсистем АИСК.

Научная новизна работы:

- разработаны методы формирования рациональной структуры и конфигурации АИСК для управления дискретными технологическими процессами изготовления, контроля и сортировки и обеспечения высокого качества деталей дизельных двигателей;

- разработаны принципы организационно-технологического и процесс-но-ориентированного моделирования структуры и конфигурации АИСК с использованием методов автоматизированного проектирования;

- предложен способ автоматической калибровки аттестованными деталями датчиков измерительной позиции для повышения точности и надежности работы основного технологического оборудования АИСК.

Практическую ценность работы представляют:

- методика формирования рациональной структуры и конфигурации механической подсистемы АИСК, позволяющая генерировать ее оптимальные по эффективности варианты в соответствии с функциональным назначением и производственными условиями;

- новые конструкции технологического оборудования АИСК, обеспечивающие высокоскоростной меж- и послеоперационный сплошной контроль и многодиапазонную сортировку на группы качества втулок плунжера и пружин сжатия;

- методы автоматизированного проектирования оборудования и конфигурации механической подсистемы АИСК, математическое и программное обеспечение для их реализации;

- инерционный электромеханический привод загрузочно-разгрузочных устройств, работающих с межоперационной производственной тарой, снижающий динамические нагрузки и исключающий соударения прецизионных деталей.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация средств метрологического обеспечения народного хозяйства", Тбилиси, 1989г.; на Всесоюзной научно-технической конференции «Прогнозирование

создания ГПС и РТК в условиях интенсификации производства», Харьков, 1990 г. ; Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы создания и эксплуатации ГПС и ПР на предприятиях машиностроения», Севастополь, 1990 г.; Республиканских научно-технических конференциях «Опыт создания ГПС для интегрированного машиностроительного производства», Киев, 1989 и 1990 г.г.; Научно-техническом семинаре «Комплексная автоматизация проектных и технических работ в машиностроении», Ленинград, 1991 г.; Международной научно-технической конференции «БАЛТТЕХ-МАШ-98», Калининград, 1998 г., на семинарах кафедры робототехники и мехатроники Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» в 1990-1997 г.г. Полное содержание диссертационной работы докладывалось на научно-технических семинарах кафедр «Технология машиностроения» Ярославского государственного технического университета, «Основы конструирования машин» и «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» Рыбинской государственной авиационной технологической академии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 5 статей, 3 тезиса докладов на научно-технических, включая международные конференциях, получено 3 авторских свидетельства и один патент на изобретения.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений.

В первой главе рассматриваются проблемы автоматического контроля параметров качества ответственных деталей дизельного двигателя, а также взаимосвязь их конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров. На основе систематизации технологических условий и требований пользователей АИСК осуществляется выбор конструкций оборудования и конфигурации механических подсистем АИСК меж- и послеоперационного контроля и сортировки деталей дизельного двигателя. В заключении главы сформулированы выводы по ней, цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена характеристике основных функций и структуры системы управления АИСК, разработке структуры, функций, состава механических подсистем АИСК, вариантов конфигурации их оборудования модульного типа.

В третьей главе рассмотрены графические и технико-экономические модели оборудования механической подсистемы АИСК, методы технико-экономического анализа при выборе вариантов оборудования и конфигурации механической подсистемы АИСК, структура пакета автоматизированного проектирования и интеллектуализация САПР АИСК. Приведен пример выбора оптимальной конфигурации механической подсистемы АИСК и расчета технико-экономического эффекта от внедрения АИСК.

Четвертая глава посвящена практической реализации методики формирования структуры и конфигурации механических подсистем АИСК на при-

мере автоматического контроля геометрических и силовых параметров пружины сжатия.

В пятой главе рассмотрены вопросы создания, производственных испытаний и внедрения механических подсистем АИСК, а так же разработки цифровых измерительных устройств многопараметрического контроля прецизионных деталей, новые к-онструкции основного технологического и вспомогательного оборудования АИСК, динамика электромеханического привода за-грузочно-разгрузочных устройств, диагностика и автоматическая калибровка измерительного устройства.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Тихомиров, Олег Евгеньевич

1.4. Выводы по главе и постановка цели и задач диссертационной работы

При любом уровне автоматизации процесса сборки сложной прецизионной продукции прецизионныедзетали затрудняют выбор комплектов и создают потери производства [22]. Поэтому важнейшей задачей точного производства является сведение к минимуму объема незавершенного производства и доли бракованных изделий.

Для того, чтобы обеспечить выбор максимального числа сборочных комштектов, необходимо накопить некоторый запас аттестованных деталей, организовать их хранение в размерно-ориентированном виде и лишь затем произвести оптимизационные расчеты по выработке программы прецизионной сборки [128].

Ча,ето возникает разрыв времени:(иногда и по месту) междувыполнением контрольно-измерительных и сортировочных операций, с одной стороны, и операций, связанных с комплектованием деталей и собственно сборкой прецизионных изделий, с другой.

Для повышения эффективности контроля качества в системах управления технологическими процессами изготовления прецизионных деталей дизельных двигателей предложено J53,56,57] использовать автоматические измерительно-сортировочные комплексы (АИСК, патент РФ № 2023571) [119], которые осуществляют объективный сплошной (100-процентный) контроль деталей и осуществляют много диапазонную сортировку деталей на группы качества для последующей селективной сборки с целью обеспечения гарантированных эксплуатационных параметров прецизионных деталей дизельных двигателей.

В обобщенной архитектуре АИСК д.т.н., профессором ВТС.Мясниковым выделено [66] пять основных подсистем: механическая, информационная, управляющая, интеллектуальная и диагностическая.

Механическая подсистема обеспечивает выполнение двигательных функций и реализации технологического назначения АИСК. Конструктивно механическая подсистема состоит из механических устройств (ИУ) и конструктивных модулей (КМ), выполняющих, как правило, загрузку (разгрузку) деталей, предварительную сортировку (отбраковку), захватывание и установку деталей на измерительную позицию, маркировку, сортирование на метрологические группы, сборку, упаковку, укладку и другие технологические операции.

Информационная подсистема позволяет получать измерительную информацию многопараметрического контроля деталей, информацию о состоянии элементов механической и управляющей подсистем и связывает последние друг с другом. Поэтому она включает в себя датчики измерительной информации, датчики состояния ИУ и датчики управляющих сигналов, а также устройств связи с объектами УСО, подразделяемые на устройства ввода информации с датчиков и устройства вывода информации наТТУ. В зависимости от вида электрических сигналов, вырабатываемых датчиками, и от вида сигналов, требуемых для работы ИУ могут быть использованы УСО аналогового, импульсного и цифрового ввода-вывода. К информационной подсистеме отнесем также виртуальные (условные) датчики, которые позволяю т организовать выполнение параллельных ветвей программируемых процессов контроля и сортировки.

Управляющая подсистема включает центральный процессор, основную память (ПЗУ и ОЗУ), ведомые процессоры, контроллер программного ввода (КПВВ), контроллер программного вывода (КПВ), таймер, контроллер пульта оператора и блоки питания. Управляющая подсистема осуществляет ввод функций: управляя всеми ИУ па требуемом уровне автоматизации, обеспечивает непрерывную работу АИСК без обслуживающего персонала в течении заданного интервала времени, исполняет алгоритмы и решения, выработанные интеллектуальной (вычислительной) и диагностической подсистемами, а также оператором.

Интеллектуальная подсистема содержит: программные средства, осуществляющие сбор, фильтрацию и статистическую обработку измерительной информации; управляющие алгоритмы программы, в том числе гибридную экспертную систему, объединяющие расчетно-логические и графические пакеты с ЭС; базу данных накопления информации; базу знаний о технологическом процессе. Программные средства обеспечивают реализацию главной особенности АИСК: возможности автоматического принятия решений в случае производственных "возмущений" на основании поступающей от датчиков иI(формации диагностики технологического процесса и работы оборудования. Управление, контроль и диагностика-технологических процессов обеспечивается применением обученной экспертами компьютерной системы на основе использования математической модели "Технология-Качество" [56].

Диагностическая подсистема выполняет следующие функции: программное самотестирование управляющей подсистемы перед началом работы АИСК, диагностирование срабатывания исполнительных устройств, автоматизированную калибровку шкал приборов на измерительных позициях, диагностирование технологического процесса.

Цель работы:

Разработка АИСК для систем управления технологическими процессами изготовления и обеспечения качества деталей дизельных двигателей, а также уменьшение затрат всех видов на изготовление АИСК на основе процессно-ориентированного моделирования структуры и конфигурации его механической подсистемы с использованием методов автоматизированного проектирования.

Указанная цель определяет следующие научные задачи:

1. Систематизация требований для создания АИСК на основе научного обоснования разработки и согласования структуры и характеристик механических подсистем комплексов с тфебованиями технологии, обеспечивающих высокую производительность АИСК в крупносерийном и массовом производстве дизедестроения; при этом число измеряемых параметров изделия должно быть максимально необходимым, а площадь, занимаемая АИСК -минимальной.

2. Исследование многообразия вариантов механической подсистемы АИСК: существуют- конструкции, обладающие различным набором функций (в соответствии с интересами пользователя); формирование структуры АИСК, охватывающих совокупность функций системы, с которыми будет работать предполагаемый пользователь, разработка структурных моделей и имитационное моделирование функционирования АИСК для отработки и согласования характеристик элементов комплекса на стадии проектных исследований.

3. Автоматизация проектирования конфигурации и конструкций механической подсистемы АИСК С оптимизацей по обобощенным критериям, включающим параметры точности, производительности, надежности, экономичности, эффективности; совершенствование конструкций контрольно-сортировочных, измерительных, загрузочно-разгрузочных устройств; создание алгоритмических и программных, средств для оказания помощи проектировщикам при выработке, модификации, анализе или оптимизации проектных решений, сокращения сроков проектирования и изготовления, обоснованного и эффективного выбора элементной базы модульного оборудования механической подсистемы АИСК.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНФИГУРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОДСИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ МЕЖ- И ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

2.1. Разработка структурных моделей функционирования АИСК

Разработка состава механической подсистемы АИСК начинается после того, как вместе с потребителем определено функциональное назначение создаваемой системы и соответствуюпшй ему перечень чехнологичееких операций с контролируемыми деталями,

В качестве предварительного набора таких операций потребителю предлагается следующий ряд: разгрузка-загрузка, отбраковка, измерение (контроль), маркировка, сортировка, укладка, сборка, упаковка и т.п.

При разработке структуры механической подсистемы АИСК использован принцип декомпозиции, заключающийся в разделении сложной механической подсистемы на части и раздельном исследовании свойств системы по выделенным частям. Поэтому после определения необходимых д ля потребителя технологических операций осуществляется формирование структуры ИУ из КМ основного технологического и вспомогательного оборудования АИСК.

Постановка задачи синтеза структуры механической подсистемы АИСК в дизелестроении. Измерению подлежат несколько параметров контролируемой детали. Для пружины сжатия, например, это наружный и внутренний диаметры, перпендикулярность торцов пружины, ее грузовая диаграмма. Для осуществления измерительных операций могут быть использованы устройства различного типа, точнее, для осуществления одной измерительной операции применяются варианты измерительных устройств (рис 2.1). Например, для контроля указанных выше параметров пружины сжатия наиболее часто применяемые варианты измерительных устройств даны в табл.2.1.

Задача структурного синтеза измерительного комплекса состоит в том, чтобы определить последовательность выполнения в АИСК измерительных операций и при этом для каждой измерительной операции подобрать измерительное устройство из их гаммы так, чтобы процесс измерения осуществлялся за минимально возможный промежуток времени при требуемых значениях точности измерений контролируемых параметров.

Построение структурной модели АИСК рассматриваем на примере измерительного комплекса пружины сжатия, включающего четыре измерительных устройства и двурукий робот с цилиндрической системой координатных перемещений. Предполагается, что модель комплекса имеет ряд ограничений;

1) каждая измерительная операция осуществляется одним измерительным устройством, а каждое измерительное устройство осуществляет только эзначениэ: меряемые параметры

1еличина- измеряемого сраметра

1етоп измерений совмещение мерительных опер.эиий чиу °

1роизвооительность

6.1 очноеть

-Л /

1.1-1.7 0н,<1вн,1, .Ь./УГ.т

2.1 1=50мм

2.2 1=50мм

2.3 1-70мм

3.1-3.4 оптоэлектромныкемкостпой, лбзерныйжхатронный,

4,1 Нет

2 Совмещение 2 операций

4.3 Совмещение з операций

4.4 Совмещение 4 и более оперэиий

5.1 до 100 шт/чзс

5.2 по 300 шт/час

5.3 до 500 шт/час

6.1 до 0.001 мнм

6.2 0.001.0.002 нкн

5.4 до 750 шт/чзс

5.5 ДО 1000 шт/час

5.6 свыше 1000 шт/чяс

6.5 0.01.0.05 мнм

6.6 0.05.0,1 нкн

6.3 0.002.0.005 мкм 6.7 свыше 0-1 мкм

6.4 0.005.0.01 МКМ

7.1 Изменение количества измеряемых деталей

7.2 Изменение типов измеряемых деталей

7.3 Переход на новый технологический процесс ибкость, 1ределы 7.1 )бгулировапия { ) ( ) ( ) настройки)

Зриентация \ . ^ . сталей при 8.1-Й.4 Горизонтальная {по х и у). вертикальная.

6.1 '.,) {.6.4 произвольная.

9.1 Горизонтально поступательный (осевое направление)

9.2 Под собственным весом вертикально (%)

9.3 Произвольно, поштучно либо партиями, ПР и т.д. 10,1 Универсальные

Ю,2 Требуют изолированного помещения (повышенные требования к чистоте) 10,3 Особо чувствительные 11.1-11.3 Да (1<0), нет, относительно принудительное базирование) онтроле

Способ трвнепортироввния ча прибор

Требования к эзбочей среле

Обеспечение надежного датирования

Ни ^ N-"-3 о и о

Рис.2.1. Грлф одну измерительную операцию (отметим, что в диссертационной работе случай совмещения измерительных операций также рассмотрен);

2) обе руки робота работают во времени параллельно, каждая из которых обслуживает соответствующую группу измерительных устройств.

Перемещение детали от одной группы измерительных устройств к другой осуществляется поворотом исполнительного устройства робота с последующей ротацией рук. Для измерения деталь поступает автоматически на 1-ое измерительное устройство 1-ой группы, первая рука робота перемещает эту деталь от одного измерительного устройства к другому. После чего эта же рука-(теперь уже вторая) перемещает эту деталь по 2-ой группе измерительных устройств. Деталь автоматически удаляется с последнего измерительного устройства. Предполагается выполнение 4-ой измерительной операции последним измерительным устройством 2-ой группы, причём такое предположение вызвано не ограниченными возможностями математической модели, а требованиями производства к АИСК пружины сжатия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертационной работе систематизированы требования потребителей и технологические условия для построения механических подсистем АИСК, используемых в системах управления технологическими процессами изготовления деталей с целью обеспечения их высокого качества.

2. Проведены исследования и разработаны методы структурного моделирования механических подсистем АИСК многовариантными цикловыми графами переходов, позволяющие выполнять генерацию оптимальных вариантов технологического оборудования механической подсистемы АИСК по имеющейся информации о детали-представителе и требованиях действующего производства.

3. Разработаны алгоритмы для анализа и синтеза на ЭВМ структурных, графических и технико-экономических моделей механических подсистем АИСК.

4. Рассмотрен пакет автоматизированного проектирования механических подсистем АИСК, построенных по модульному принципу, который позволяет совершенствовать и находить оптимальную конфигурацию создаваемого оборудования АИСК в соответствии с функциональным назначением, требованиями потребителя и производственными условиями.

5. На основе разработанных в диссертации методов предложена методика формирования структуры и конфигурации механической подсистемы АИСК. Произведен комплекс оптимизационных расчетов с использованием предложенной методики и спроектированы онтимаяьные варианты АИСК на пружину сжатия и втулку плунжера.

6. Разработаны новые конструкции автоматических загрузочно-разгрузочных, измерительных, контрольно-сортировочных и других устройств, способных работать в малолюдном режиме работы.

7. Предложен метод автоматической калибровки измерительных приборов для устранения дрейфа нуля и нелинейности шкалы.

8. Разработаны алгоритмы аналитического моделирования динамики за-грузочно-разгрузочных устройств АИСК.

9. Проведены производственные испытания механических подсистем АИСК втулки плунжера и пружины сжатия в оптимальных вариантах конфигурации их оборудования.

10. При непосредственном участии автора выполнены работы по созданию и внедрению в производство АИСК для контроля размеров, овальности и конусности сквозного отверстия втулки плунжера и пяти параметров качества пружины сжатия ТНВД дизеля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тихомиров, Олег Евгеньевич, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизация проектирования оптико-электронных приборов / Л.П. Лазарев, Д,Я. Колючкин, А.Н. Метелкин и др. - М.: Машиностроение, 1986. -216 с.

2. Автоматизация процессов машиностроения / Я. Буда, В. Гановски, ВС. Вихман и др.; Под ред. А.И. Дащенко. - М.: Высшая школа, 1991. 480 с.

3. Автоматизированное проектирование робототехнологических измерительных комплексов для контроля геометрических параметров деталей топливной аппаратуры: - Отчет по НИР / Яросл. политехи, ин-т; Руководитель В.К. Мясников. -N 0188.0010202, инв. Н ВНТИЦ 0290.0045349. Ярославль, 1989. - 80 с.

4. Автоматические линии в машиностроении: Справочник. В 3-х т. Т.1. Этапы проектирования и расчет / Под ред. Л.И. Волчкевича. - М.: Машиностроение, 1985. - 312 с.

5. Александрова А.Т., Ермаков Е.С. Гибкие производственные системы электронной техники. -М.: Высш. шк., 1989. -319 с.

6. Андре П., Кофман Ж.-М., Лоте Ф., Тайар Ж.-П. Конструирование роботов: Пер. с франц. - М.: Мир, 1986. - 358 с.

7. Артоболевский И,И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие: - М.: Наука, 1979-1981. -Т.1-7.

8. АртоболевскийИ,И. Теория механизмов и машин. -М.: Наука, 1988. -640 с.

9. Асфаль Р. Роботы и автоматизация производства: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1989. -448 с.

10. Балашов Е.П., Долженков В.А. Статистический контроль и регулирование качества массовой продукции. - М.: Машиностроение, 1984. 231 с.

11. Бахтиаров Н.И., Логинов В.Е. Производство и эксплуатация прецизионных пар. -М.: Машиностроение, 1979. -"205 с.

11. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение: Робототехника для машиностроения. - М.: Машиностроение, 1983. - 311 с.

12. Бененсон А.Б. Повышение точности сборки плунжерных пар топливных насосов высокого давления // Исследование и расчет топливной аппаратуры автотракторных двигателей / Сб. науч. трудов ЦНИИТА. - Л.: ЦНИИТА, 1988. - С. 297 - 304.

13. Бененсон А.Б.,. Королев А.В. Технологическое обеспечение автоматический сборки плунжерных пар // Конструирование и производство топливной аппаратуры автотракторных двигателей / Сб. науч. трудов ЦНИИТА. - Л.: ЦНИИТА, 1989. - С. 304 -310.

14. Бергхаузер Т., Шли в П. Система автоматизированного проектирования AutoCAD. - М.: Радио и связь, 1989. - 256 с.

15. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов ГМ. : Высш. шк., 4986. - 264 е.

16. Вальков В.М. Контроль в ГАП. - Л.: Машиностроение, 1986. 232 с.

17. Вибрации в технике: Справочник. - М.: Машиностроение, 1979-1981. -Т.1-6.

18. Власов С.Н., Позднеев Б.М., Черпаков Б.И. Транспортные и загрузочные устройства и робототехника. - М. : Машиностроение, 1988. - 144 с.

19. Волосов С.С., Гейлер З.Ш. Управление качеством продукции средствами активного контроля. - М : Изд-во стандартов, 1989. - 264 с;

20. Воробьев Е.И. и др. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа. - М.: Машиностроение, 1988.- 240 с.

21. Воронцов Л.Н., Корндорф С.Ф. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении. - М : Машиностроение, 1988. - 280 с.

22. Гибкие производственные системы сборки / Под общ. ред.

A.И.Федотова. - Л. : Машиностроение, 1989. - 349 с.

23. Глазунов Л.П., Смирнов А.Н. Проектирование технических систем диагностирования. - Л : Энергоатомиздат, 1982. - 168 с.

24. ГОСТ 14.323-84. Роботизация технологических процессов. Правила проектирования роботизированных технологических процессов. М.: Из-во стандартов. - 1984. - 10 с.

25. ГОСТ 25378-82. Роботы промышленные. Номенклатура основных показателей. - М.: Из-во стандартов. - 1982. - 4 с.

26. Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства: Пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 528 с.

27. Динамика машин и управление машинами / Под ред. Г.В.Крейнина. -М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

28. Динамика управления роботами /Под ред. Е.И.ТОревича. - М.: Наука, 1984. - 336 с.

29. Дистанционно-управляемые роботы и манипуляторы 7 Под ред.

B.С.Кулешова, Н.А.Лакоты. - М.: Машиностроение, 1986. - 328 с.

30. Довбня Н.М., Кондратьев А Н., Юревич Е.И. Роботизированные технологические комплексы в ГПС. - Л.: Машиностроение, 1990. - 303 с.

31. Егоров В.А., Лузанов В.Д., Щербаков С.М. Траненортно-накопительные системы для ГПС. - Л.: Машиностроение, 1989. - 293 с.

32. Емеличев В.А. Лекции по теории графов. - М.: Наука, 1990. 384 с.

33 . Инструкция по оценке экономической эффективности создания и использования автоматических манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов). - М. : НИИмаш Минстанкопрома СССР, 1983. - 84 с.

34. Исаченко В. А., Касаев К.С. О методологии развития технологии // Вестник машиностроения. - N 5. - 1990. - С. 7-9.

35. Исии Т. и др. Мехатроника: Пер. с япон. -М.: Мир, 1988. 318 с.

36. Испытания, контроль и диагностирование гибких производственных систем / Под ред. И.М.Макарова, Е.Г.Нахапетяна. - М.: Наука, 1988, - 286 с.

37. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. - М.: Машиностроение, 19.88..- 392 с.

38. Козырев Ю.Г. Методика оценки экономической эффективности промышленных роботов и роботизированных технологических комплексов // Станки и инструмент. - N 4. - 1990. - С. 2 - 4.

39. Координатно-измерительные машины и их применение / В.-А.Гапшис, А.Ю.Каспарайтис, М.Б.Модестов и др. - М.: Машиностроение, 1988. 32ас.

40. Кравченко Н.Ф. Выбор оптимальных технологических схем модульных промышленных роботов // Вестник мапшностроения. -1986, - N 11, С. 3 - 7.

41. Кулебякин A.A., Тихомиров O.E., Мясников В.К. Разработкамеха-тронных модулей.для ГПС машиностроения: Тез. докл. науч.-техн. конф. ЯГТУ - Ярославль: ЯГТУ, 1996. - С. 54.

42. Кулешов B.C., Дакота H.A. Динамика систем управления манипуляторами. - М.: Энергия, 1971. - 304 с.

43. Лескин A.A. Алгебраические модели гибких производственных систем. -Л.: Наука, 1986 - 150с.

44. Лищинский Л.Ю. Структурный и параметрический синтез гибких производственных систем. -М.: Машиностроение, 1990. - 312 с.

45. Малышев В.М., Механиков А.И. Гибкие измерительные системы в метрологии. - М.: Изд-во стандартов, 1988. -175 с.

46. Марков Б.Ф. Автоматизация контроля качества испытаний ^ сертификации продукции // Автоматизация средств метрологического обеспечения народного хозяйства: Материалы Всесоюз. науч.-техн. конф. - Тбилиси: НПО "Исари", 1989. - С. 335 - 338.

47. Медведев B.C., Лесков A.F., Ющенко A.C. Системы управления ма-нипуляционных роботов / Под ред. Е.П.Попова. -М.: Наука, 1978. 416 с.

48. Менеджмент организации. / Румянцева З.П., Саломатин H.A., Акбер-дин Р.З. и др. - М.: ИПФРА-М, 1996. - 432 с.

49. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным: Методические указания РД 50-690-89. - М.: Изд-во стандартов, 1990. -134 с.

50. Механика промышленных роботов / Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьёва. - М.: Высш. шк., 1988. - Кн.1. Кинематика и динамика. - 304 е., Кн.2. Расчет и проектирование механизмов. - 367 е., Кн.З. Основы конструирования. - 383 с.

51 . Монтаж средств измерений и автоматизации: Справочник / К.А.Алексеев, В.С.Антипов, А.Л.Ганашев и„др.; Под ред. А.С.Клюева. М.: Энергоатом из дат, 1988. - 488 с.

52. Мясников B.K. Автоматизированное проектирование конструктивных модулей робототехнического назначения для ГПС // 35 науч.-техн. конф. ЯрПИ: Тез.докл. - Ярославль: ЯрПИ, 1989. - С. 85.

53. Мясников В.К. Роботизированные технологические измерительные комплексы для интегрированной производственной системы //35 науч.-техн. конф. ЯрПИ: Тез. докл. - Ярославль: ЯрПИ, 1989. - С. 86.

54. Мясников В.К. Автоматизированное проектирование робототехнологических измерительных комплексов для контроля деталей в машиностроении и приборостроении // Итоги, проблемы и перспективы комплексно-автоматизированных производств в машиностроении и приборостроении: Тез. докл. науч.-техн. конф. - Горький: ГПИ, 1990. - С. 124 - 125.

55. Мясников В.К. Автоматизированное проектирование роботизированных измерительных комплексов для машиностроения // Комплексная автоматизация проектных и конструкторских работ в машиностроении / Материалы науч.- техн. семинара. - Л.: ЛДНТП, 1990. - С. 42 - 47.

56. Мясников В.К. Интеллектуальная робототехническая система контроля деталей в машиностроении // Интеллектуальные системы в машиностроении / Материалы Всесоюз. науч.-тех. конф. - Самара: ИМАШ АН СССР, 1991,- 4.1. -С. 94-98.

57. Мясников В.К., Тихомиров O.E., Широков И.Ю. Автоматизация контрольно-измерительных операций в интегрированном производстве изделий машиностроения// Автоматизация средств метрологического обеспечения народного хозяйства: Материалы Всесоюз. научн.-техн. конф. - Тбилиси: НПО "Исари", 1989,- С. 357-368.

58. Мясников В.К., Тихомиров O.E. Интеллектуальная интегрированная САПР технологических модулей// Комплексная автоматизация проектных и конструкторских работ в машиностроении/ Материалы науч.- техн. семинара. - Л.: ЛДНТП, 1990. - С. 59 - 60.

59. Мясников В.К, Тихомиров O.E., Широков И.Ю. Имитационное и аналитическое моделирование измерительных РТК // Прогнозирование создания ГПС РТК в условиях интенсификации производства: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. - К.: УкрНИИНТИ, 1990. - С. 54 - 55.

60. Мясников В.К., Тихомиров O.E., Широков И.Ю., Колтин И.П. Робо-тотехнические измерительные комплексы для контроля геометрических параметров деталей топливной аппаратуры // Двигателестроение. - 1990. - N12. -С.15-17,30.

61. Мясников В.К. Тихомиров O.E., Широков И.Ю., Магдалинский С.Н. Построение структурных моделей контрольно-измерительных РТК // Многопроцессорные вычислительные системы и параллельные алгоритмы: Сб. науч. тр. - Ярославль: ЯрГУ, 1991. - С. 28 - 35.

62. Мясников В.К, Тихомиров O.E., Широков И.Ю. Робототехнический измерительный комплекс для контроля параметров пружин сжатия // Вестник машиностроения - 1992. - N 5. - С. 35 - 38.

63. Мясников В.К., Тимошкин JI.A. Проектирование механизмов автоматических манипуляторов. - Ярославль: ЯрПИ, 1982. - 81 с.

64. Мясников В.К. Расчет электромеханических модулей промышленных роботов. - Ярославль: ЯрПИ, 1984. - 92с.

65. Мясников В.К., Буслов И.В., Алексеев A.C. Расчет несущих конструкций манипуляторов и промышленных роботов. - Ярославль: ЯрПИ, 1987. -79 с.

66. Мясников В.К. Основы построения мехатронных систем автоматизации: Учебное пособие. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 1997. - 66 с,

67. Мымрин Ю Н., Малахов И.Н. Выбор и оптимизация технико-экономических показателей машин при разработке технического задания. -М.: Машиностроение, 1987. - 152 с.

68. Нахапетян Е.Г. Контроль и диагностирование автоматического оборудования: - М.: Наука, 1990. - 272 с.

69. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории проектирования САПР. - М.: Высш. шк., 1990. - 335 с.

70. Основы проектирования следящих систем / Под ред. Н.А.Лакоты. -М.: Машиностроение, 1978. - 391 с.

71. Пиотровский Я. Теория измерения для инженеров: Пер. с польск. -М.: Мир, 1989. -335 с.

72. Правила проектирования роботизированных технологических комплексов: ДУктодическиерекомендации (MP-53--S5). - М.: ВНИИНМАШ, 1935. 104 с.

73. Проектирование следящих систем двустороннего действия / Под ред. В.С.Кулешова. - М.: Машиностроение, 1980. -300 с.

74. Промышленная робототехника/ Под ред. Я.Н.Шифрина. - М.: Машиностроение, 1982. - 415 с.

75. Пфанцагль И. Теория измерений: Пер. с англ. - М.: Мир, 1976. - 248

с.

76. Литвиненко А.М. Робот и ротор - альтернатива или синтез? // Изобретатель и рационализатор. - 1988. - N 10. -С. 12 -13.

77. Роботизированные производственные комплексы / Под ред. Ю.Г.Козырева, А.А.Кудинова. - М.: Машиностроение, 1987,- 272 с.

78 . Роботизированные технологические комплексы в ГПС / Н.М. Довбня, А.Н.Кондратьев, Е.И.Юревич - М.; Машиностроение, 1990.-300 с.

79: Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей /Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева. - М.: Машиностроение, 1989.- 272 с.

80. Робототехника и гибкие автоматизированные производства / Под ред. И.М.Макарова. - М.:Высш. шк., 1986. - Кн. 1-9.

81. Рыбкина Л.И., Старостин А.К., Чинаев П.И. Основные концепции мехатроники // Пробл.машиностроения и автоматизациии - 1990. - N 6. С. 3 -7, 80, 82, 83, 85, 86.

82. Робототехника / Под ред. Е.П.Попова, Е.И.Юревича. - М.: Машиностроение, 1984. - 288 с.

83. Сборка и монтаж изделий машиностроения: Справочник.В 2-х т./ Под ред. В.С.Корсакова и др. - T.L -М.: Машиностроение, 1983, 480 с.

84. Сидоренко С.М., Сидоренко B.C. Методы контроля качества изделий в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1989. - 288 с.

85. Системное проектирование интегрированных АСУ ГПС машиностроения / Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева и др. - М.: Машиностроение, 1988,-488 с.

86. Системы автоматизированного проектирования / Под ред. И.П.Норенкова. - М.: Высш.ж, 1986. -.Т..1-9.

87. Современные промышленные роботы: Каталог / Под ред. Ю.Г.Козырева., Я.А.Шифрина. - М.: Машиностроение, 1984. - 152 с.

88. Солышцев Р.И., Кононек А.Е., Кулаков Ф.М. Автоматизация проектирования гибких производственных систем. - Д.: Машиностроение, 1990. -415 с.

89. Сорочкин Б.М. Автоматизация измерений и контроля размеров деталей. - Д.: Машиностроение, 1990. - 365 с.

90. Справочник по промышленной робототехнике: Пер. с англ. В 2-х кн. / Под ред. Щ. Нофа. - М.: Машиностроение, 1989. - Кн. 1. - 480 с., Кн.2,- 480 с.

91. Спыну Г А. Промышленные роботы. Конструирование и применение, - Киек: Выща школа, 1991. - 311с.

92. Старостин А.К. Мехатроника мобильных объектов ГПС //Технология. Серия "Гибкие производственные системы и робототехника". - 1990. -Вып. 5. - С. 12 - 25.

93. Статистический контроль качества продукции на основе принципа распределения приоритетов / В.А.Лапидус, М.И.Розно, А.В.Глазунов и др. -М.: Финансы-и статистика, 1991. - 224 с.

94. Тимофеев A.B. Адаптивные робототехнические комплексы. - Д.: Машиностроение, 1988. - 332 с.

95. Тимофеев A.B. Роботы и искусственный интеллект. -М.: Наука, 1978. - 190 с.

96. Тихомиров O.E., Мясников В.К. Совершенствование конфигурации механических подсистем робототехнологических измерительных комплексов // Тез. докл. Международной науч.-техн. конф. "БАЛТТЕХМАШ-98" - Калининград: КалининградскийГТУ, 1998. - С. 9.

97. Технические средства диагностирования: Справочник/ Под общ. ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

98. Управление гибкими производственными системами: Модели и алгоритмы / Под общ. ред. С.В.Емельянова. - М.: Машиностроение, 1987. 368 с.

99. Управление качеством продукции. ИСО 9000 - ИСО 9004, ИСО 8402. - М.: Изд - во стандартов, 198$. - 95 с.

10fr. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных комплексов на базе микроЭВМ / Под ред. В.С.Медведева. - М.: Высш. шк., 1990. -239 с.

101. Управляющие системы промышленных роботов / Под общ. ред. И.М.Макарова, В.А.Чиганова. - М.: Машиностроение, 1984,- 288 с.

102. Устройство промышленных роботов / Е.И.Юревич, Б.Г.Аветиков , О.Б.Корытко и др. - Л.: Машиностроение, 1980,- 333 с.

103.-Фу-К:, Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 624 с.

104. Харрингтон Дж. Управление качеством^ американских корпорациях. - М.: Экономика, 1990. - 272 с.

105. Хофман Д. Измерительно-вычислительные системы обеспечения качества: Пер. с нем. - М.: Энергоатомиздат, 199L - 272 с.

106т Челпанов И.Б., Колпашников С.Н. Схваты промышленных роботов. -Л.: Машиностроение, 1989. - 287 с.

112 - Чинаев П.И. Основные понятия и концепции мехатроники // Технология. Серия "Гибкие производственные системы и робототехника". 1990. -Вып. 5. - С. 3 - 12.

113. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. - М : Мир, 1990. -527 с.

114. Шпур Г., Краузе Ф.-Л. Автоматизированное проектирование б машиностроении: Пер. с нем./Под ред. Ю.М.Соломенцева, В.П.Диденко. М.: Машиностроение, 1988. - 648 с.

115. Юревич Е.И. Основы робототехники: Учебник для «тузов. - Л. : Машиностроение, 1985. -271 с.

116. A.c. СССР N 1729617, МКИ В07С5/04. - Контрольно-сортировочное устройство для деталей цилиндрической формы / Мясников В.К., Костылев В.М., Тихомиров O.E., Широков И.Ю. // Открытия. Изобретения. 1992. - N 16. - С. 48.

117. A.c. СССР N 1756105, МКИ B23Q7/00. - Загрузочное устройство / Мясникор В.К., Тихомиров O.E., Широков И.Ю. // Открытия. Изобретения. -1992. - N 31. - С. 59.

118. A.c. СССР N 1763861, МКИ G01В5/08. - Устройство для измерения диаметра отверстия / Костылев В.М., Богачев Г.И., Мясников В.К., Тихомиров O.E. // Открытия. Изобретения. - 1992. - N 35. - С. 158.

119. Патент РФ N2023571 кл. МКИ B23Q41/02. - Контрольно-сортировочный комплекс / Мясников В.К., Тихомиров O.E., Широков И.Ю. // Открытия. Изобретения. - 1994. - N 22. - С. 52.

120. BlocHing H. AutomatisierungsmoglicHkeiten bei Federprufung // "DraHtwelf. - 1987. - Vol. 73, N 3. - P. 48 - 51.

121. Bogelsack G., Нонпе G.^ 8снопеБ^ Umbreit R. RecHnerunterstutze Variantenentwicklung von Roboterbaugruppen// FeingeretetecHmk. - 1986. -Vol.35, N 3. - P. 99-101.

122. Hobrecker E. MeSroboter in der Anwendung // WerkstattstecHnik. -1986. - V. 76,N3,- S. 177 - 180.

123. Normen über Federn. - DIN-TascHenbucH29. - Berlin, Köln.: BeutH Verlag GmbH, 1979. - 328 S.

124. SchuIz H., Arnold W. Stand und Tendenzen beim Einsatz flexibler Fertigungssystem // Werkstatt und Betrieb. -1983.. - N 2. - S. 61 - 65.

125: Stauffer R. N. Robot system Simulation// Robotics Today. 1984. - Vol. 6, N3. -P. 81- 90.

126. UedaM. Mecatronic//J. Inst. Elec.Jap. -1985. - 105,N 11.-p. 1083 -1086.

127. Wom H., Stark G.CAD-Simulationtmterstutzt Robotereinsatzt// Robotersysteme. - 1986. - Vol. 2, N 3. - P. 170 - 176.

128. Гусев A.A. Адаптивные устройств сборочных машин.-М. Машиностроение, 1979.-2Т)"8с.

129. Долецкий В. А. Увеличение ресурса машин технологическим методами.-М. Машиностроение,! 978-216с.

Принятые сокращения:

БД - база данных; БЗ - база знаний;

Г ПС - гибкая производственная система;

ИСО - международный стандарт;

ИР - измерительный робот;

ИСАПР- интеллектуальная САПР;

ИУ - исполнительное устройство;

КИМ - контрольно-измерительная машина;

КМ - конструктивный модуль;

ПММ - пневмомеханический модуль;

ПР - промышленный робот;

САПР - система автоматизированного проектирования;

АИСК - автоматизированный измерительно-сортировочный комплекс;

ТНВД - топливный насос высокого давления;

ЭВМ - электронно-вычислительная машина;

ЭС - экспертная система;

ЯЗДА - ОАО "Ярославский завод дизельной аппаратуры".