2.ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Объектами исследования в технологических КНИР могут быть : технологический процесс изготовления детали  , отдельная технологическая операция , технологический переход. Иногда объектом исследования может быть технологический метод , например метод обработки отверстий с криволинейной осью и т.д.

            Собственно деталь, ее конструктивно-технологические параметры объектом технологического исследования бывает сравнительно редко .

  Объект исследования в основном выделяют при анализе состояния проблемы и корректируют , если необходимо , при определении основной цели и задач работы.

            Пример №1  Тема КНИР, соответствующий данному направлению : “Исследование точности  обработки системы координированных отверстий корпусной детали на автоматической линии из станков ЧПУ”.  При задании этой темы обязательно указывают деталь-представитель и сведения об линии для ее обработки .

            Объектом исследования является технологическая операция обработки корпусной детали на автоматической линии либо , по согласованию с руководителем ,часть технологической операции , выполняемая на одной или нескольких позициях автоматической линии ,состоящей из станков ЧПУ .

            Целью КНИР является обеспечение качества изготовления корпусных деталей при максимальной производительности автоматической линии.

            Основные задачи исследования :

            а) исследовать изменение точности изготовления системы координированных отверстий в ходе технологической операции.

            б) выявить параметры технологической операции ,оказывающие доминирующее влияние на точность ;

            в) получить закономерности, описывающие взаимосвязь  выделенных параметров технологической операции и точности ;

            г) предложить конкретные технологические мероприятия , позволяющие обеспечивать заданную точность обработки при максимальной производительности линии за счет целенаправленного воздействия на выделенные параметры технологической операции .

            Пример №2    “ Исследование динамики формообразования цилиндрических поверхностей при отделочных методах обработки “.

 Объект исследования – технологический метод (операция) отделочной обработки наружной цилиндрической поверхности . По указанию руководителя может быть выбран один из методов : тонкое точение и растачивание , круглое шлифование , алмазное выглаживание .

Целью КНИР является повышение точности ,достигаемой при использовании исследуемого метода обработки , либо , более конкретно , уменьшение погрешности формы поверхности обработанной детали .

            Основные задачи исследования :

            а) разработать математическую модель исследуемого метода;

            б) исследовать математическую модель метода ;

            в) обосновать и выбрать мероприятия , обеспечивающие повышение точности обработки;

            г)  экспериментально  проверить  принятые решения.

 

Оптимизация технологических процессов

изготовления деталей.

В исследованиях этого направления осуществляется поиск условий реализации технологических процессов , операций , методов , оптимальных по достижимому качеству обработки , производительности , затратам .

            Пример №3    “Оптимизация обработки наружных цилиндрических поверхностей на токарных  станках с ЧПУ ”.

  Объект исследования – технологическая операция (переход ) обработки наружных цилиндрических поверхностей на токарных  станках с ЧПУ.

 Цель исследования – обеспечение качества обработки при минимальных приведенных затратах на изготовление детали.

            Основные задачи исследования :

            а) разработать математическую модель исследуемого процесса;

            б) исследовать математическую модель, выявить параметры ,оказывающие доминирующее влияние на качество обработки ;

            в) оптимизировать выделенные параметры по критерию минимума приведенных затрат на производство;

            г)  экспериментально  проверить найденные технологические  решения.

            Студент должен самостоятельно выбрать наиболее подходящий метод оптимизации и по согласованию с преподавателем решить одно или многокритериальную задачу оптимизации.

Технологическое обеспечение качества прецизионных деталей.

            В работах, проводимых по данному направлению , решаются задачи , аналогичные задачам в исследованиях первых двух направлений .Однако конструктивно- технологические особенности прецизионных (высокоточных) деталей часто требуют иных , нестандартных технологических приемов , в отличие от приемов , используемых для общемашиностроительных  деталей .

            Пример №4   “Технологическое обеспечение качества изготовления валов высокооборотных электрошпинделей”.

  Объект исследования – технологический процесс изготовления валов высокооборотного электрошпинделя.

            Цель работы - обеспечение качества изготовления вала высокооборотного электрошпинделя .

            Основные задачи в целом совпадают с задачами исследований первого направления.

            Работы могут быть посвящены решению задач технологической    наследственности, обоснованию выбора заготовок высокоточных деталей , многофакторных задач исследования собственно процессов обработки высокоточных деталей и т.д.

Проектирование и исследование основных закономерностей

проектирования технологических процессов.

Это направление предусматривает дальнейшую разработку принципов построения типовых , групповых и индивидуальных технологических процессов при их неавтоматизированном и автоматизированном проектировании.

            Пример №5  “Разработка и исследование принципов технологического группирования деталей на основе кластер-анализа”.

 Объект исследования- групповая технология изготовления деталей заданной номенклатуры . Номенклатура деталей и их конструктивно- технологические параметры задаются руководителем .

 Цель исследования – обеспечение качества изготовления деталей данной номенклатуры при обеспечении максимальной производительности участка.

             Основные задачи :

            а) разработать новые принципы группирования деталей для обработки на участке станков с заданной структурой, основанные на кластер-анализе;

            б) выделить основные конструктивно-технологические признаки, которые могут быть использованы для группирования изделий  ;

            в) осуществить группирование деталей и разработать групповой технологический процесс;

            г) оценить полученные решения и дать заключение о возможности и эффективности использования предложенных принципов.

            Работы, проводимые по данному направлению, базируются на широком использовании компьютерной техники и требуют от исполнителя навыков практической работы с ней .

 

Исследование технологичности конструкций деталей.

          Пример №6     “Влияние конструктивно-технологических параметров детали на структуру технологического процесса ее изготовления”. Чертеж детали , технические требования  задаются преподавателем .

  Объект исследования – технологический процесс изготовления детали .Следует четко уяснить ,что, хотя при исследовании будут устанавливаться взаимосвязи между конструктивно- технологическими параметрами детали и структурой технологического процесса , а также , возможно, даваться рекомендации по желательному изменению конструкции детали , объектом исследования является технологический процесс, а не деталь.

 Цель исследования - снижение затрат на изготовление детали.

            Основные задачи:

            а) выявить основные конструктивно-технологические параметры детали (элементы геометрической формы и их расположения , отклонение размеров , формы , взаимного расположения , параметры шероховатости и т .п.),оказывающие доминирующее влияние на технологический процесс ее изготовления;

            б) установить количественные зависимости между изменением конструктивно-технологических параметров и структурой технологического процесса  ;

            в) провести оптимизацию конструктивно- технологических параметров детали по критерию минимума приведенных затрат на изготовление детали;

            г) оценить полученные решения , дать рекомендации по их практическому использованию.

            Отметим ,что основными задачами предусматривается не только проведение собственно исследования, но и обработка изделия на технологичность (см. п. “в”).

Исследование технологической оснастки .

            Данным направлением предусмотрены работы по совершенствованию и автоматизации проектирования технологической оснастки, совершенствованию ее основных функциональных элементов , повышению переналаживаемой оснастки.

            Кроме работ , выполняемых по рассмотренным направлениям , могут проводиться КНИР по исследованию технологических процессов , использующих нетрадиционные методы обработки (электрический , ультразвуковой  и т.д. ),методы нанесения покрытий и т.д.

            Выше отмечалось , что технологические КНИР носят , как правило , смешанный характер , т.е. имеют развитые теоретическую и экспериментальную части.

            Методика теоретической части должна для каждой поставленной задачи теоретического эксперимента содержать :

1.      Формализованную постановку задачи (в “чистом виде”) с выбором необходимых расчетных схем .

2.      Сведения о выбранном методе решения поставленной задачи :

а) исходные данные для решения ;

б) используемый математический аппарат;

в) ожидаемый результат решения.

          3. Необходимый вид представления решения для дальнейшего использования в работе.

            При формализации технологических задач и выборе расчетных схем не следует их чрезмерно усложнять. Необходимо стремиться к сокращению числа неизвестных (понижению размерности задачи). Так , например , при изучении процессов , происходящих в технологических (механических) системах обычно достаточно рассмотреть систему с одной , чаще – с двумя и реже – с тремя степенями свободы (например , при  бесцентровом шлифовании).

Необходимо помнить об особой практической важности именно первого приближения. Дело

в том , что технологические параметры , являющиеся исходными данными для решения (жесткость элементов технологической системы , приведенные массы , припуск на обработку и т.д.), известны лишь с некоторой ограниченной точностью . Поэтому логично строить приближение лишь до того уровня точности, который соответствует точности задания исходных данных.

            Но, стремясь упростить задачу и расчетную схему, следует иметь в виду , что чрезмерное упрощение может привести к расхождению с реальностью .

            Математический аппарат , используемый для решения технологических задач , определяется характером формально поставленной задачи.

            При исследовании динамики процессов , происходящих в технологических системах , применяют системы дифференциальных уравнений , векторный анализ [7].

            При решении большинства задач удобно использовать аппарат теории матриц [7,8].

            Припуски на обработку и промежуточные размеры детали , размеры заготовок и т.д. могут быть рассчитаны с помощью размерного анализа [9].

            Для описания механизма технологического наследования и в ряде задач проектирования технологических процессов используется теория графов [10].    

            Методика экспериментальной части для каждой поставленной задачи должна содержать :

1.      Цель эксперимента.

2.      План эксперимента или его подробное , поэтапное описание.

3.      Исходные значения параметров , изменяемых в ходе эксперимента , значения постоянных параметров.

4.      Порядок и диапазон изменения  параметров.

5.      Сведения об оборудовании , используемом в эксперименте (металлорежущие станки , специальные установки и т.д.).

6.      Сведения о средствах измерения.

7.      Рабочие чертежи экспериментальных образцов.

8.      Чертежи специального инструмента или подробные сведения о стандартном инструменте .

9.      Протоколы опытов.

При выполнении экспериментов по КНИР студенты могут использовать имеющиеся в лаборатории кафедры оборудование , универсальные средства измерения (индикаторные устройства, микрометры  и др. ), измерительные приборы.