РАЗРАБОТКА ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МГКМ
DEVELOPMENT TYPICAL TECHNOLOGICAL PROCESSES MAKING PARTS OF MULTIPURPOSE CRAWLER AND WHEEL MACHINES
Эдигаров В.Р., Шудыкин А.С., Дегтярь В.В.
(ВУНЦ СВ «ОВА ВС РФ» (филиал, г. Омск))
Edigarov V.R., Shudykin A.S., Degtyar V.V. (Military educational scientific centre of Land forces «General academy armed forces of Russian Federation» (the branch of the city of Omsk))
Рассмотрены вопросы типизации и усовершенствования технологического процесса. Предложена классификация деталей по конструктивно-технологическим признакам.
In this article questions of typification and improvement technological process were considered. Classification of parts according to reconstructive engineering indications was suggested.
Ключевые слова: технологический процесс, классификация, типизация, деталь, признак
Keywords: technological process, classification, typification, part, indication.
Проектирование и освоение технологических процессов изготовления деталей многоцелевых гусеничных и колесных машин (МГКМ) могут быть значительно ускорены в случае использования типовых решений – типовых технологических процессов. Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательного выполнения операций и переходов для группы деталей с общими конструктивными признаками.
Типизация технологических процессов заключается в классификации деталей и в комплексном решении задач, возникающих при выполнении процессов обработки заготовки каждой классификационной группы. При типизации в первую очередь выполняется разделение деталей машин на классы (классификация) по общности технологических задач, решаемых при их изготовлении. Существует множество технологических классификаторов деталей машиностроения. Наиболее распространено деление деталей на следующие классы: валы, втулки, диски, эксцентричные детали (например коленчатые валы), крестовины, рычаги, плоские детали (например плиты, плашки и др.), зубчатые колеса; корпусные детали; стойки и т. д. Каждый класс деталей подразделяется на группы и подгруппы с учетом их конфигурации и размеров, требований к качеству изготовления, используемых материалов и термической обработки. Производя классификацию, в один тип объединяют детали, при изготовлении которых применяются однотипный маршрут выполнения операций, однотипные оборудование и технологическая оснастка. Вторым этапом типизации является разработка типовой технологии. Если детали очень схожи по конструктивно-технологическим признакам, то для них может быть разработан единый технологический процесс, при этом может использоваться и единая типовая оснастка. Типизация позволяет унифицировать типоразмеры деталей, сократить их число и, как следствие, увеличить размеры партий деталей и использовать методы серийного производства с более высоким уровнем механизации и автоматизации операций. Использование типовых проектов упрощает разработку процессов для конкретной детали, позволяет изыскать время на эту разработку, а также ускоряет технологическую подготовку производства.
Подобно абсолютному большинству методов решения задач, классификация требует, чтобы классификационные признаки, прежде всего, были представлены определенным образом. При этом возникает необходимость оперирования не с самим объектом, а лишь с некоторым понятием, связанным с признаками рассматриваемого объекта (детали). В качестве детерминированных признаков для описания и классификации большинства классов деталей наиболее подходят конструктивно-технологические признаки [1].
К конструктивным признакам деталей относятся те, с помощью которых описываются топологические свойства (геометрическая форма, взаимное расположение конструктивных элементов и т.д.); размерные характеристики (габариты, размеры отдельных элементов, относительные размеры детали и её элементов); шероховатость поверхностей; характеристики материала детали и другие параметры, известные из чертежа детали.
В качестве технологических признаков детали используются параметры, включающие последовательность и состав операций технологического процесса штамповки, вид и способы получения заготовки, параметры применяемой технологической оснастки, стойкость инструмента, параметры применяемого оборудования и др. [1].
Следует отметить, что в большинстве случаев классификация деталей производится по геометрической форме [1], которая определяет вид технологического процесса в целом, состав операций и технологического оборудования.
Число классификационных признаков, характеризующих одну и ту же деталь, может быть бесконечно большим, но обычно выбирается некоторое ограниченное количество признаков, связанных с деталью. Таким образом, при определении количества классификационных показателей необходимо решить задачу сокращения размерности признакового пространства, поскольку не все признаки несут полезную информацию о детали, существенно не влияя на технологический процесс ее производства.
Одним из основных принципов классификации большинства деталей МГКМ в настоящее время является разбиение на классы по общности технологических процессов изготовления деталей, входящих в эти классы. Благодаря известным классификационным системам, предложенным рядом авторов [1, 2, 3], задачу классификации удалось четко структурировать. По видам применяемых операций механической обработки подмножество деталей можно разделить на n классов [2, 3].
Анализ топологии большинства деталей изделий МГКМ позволил определить часто встречающиеся признаки, которые в большей степени влияют на классификационные характеристики деталей.
Разбиение деталей на подмножества в соответствии с величиной отношения их габаритных размеров (например, максимальная длина детали и максимальный диаметр детали) позволяет произвести предварительную классификационную оценку деталей, что, в свою очередь, соответствует принципам общности технологических процессов. Такое разбиение удобно с точки зрения наглядности, облегчающей контроль за правильностью принимаемых решений.
Информация о линейных размерах осевых сечений и их элементов, а также об относительных характеристиках деталей является наиболее существенной при разработке технологических процессов, поэтому априорный набор таких признаков должен отражать возможность инвариантных технологических решений.
К разделяющим признакам относятся также относительные характеристики, материал детали и рассчитываемые признаки: объем детали, периметр и площадь осевого сечения детали, а также критерий учета геометрической сложности детали [3]. В качестве характеристик материала детали могут быть использованы величины относительного сужения образца при испытании на растяжение ψ, %, и временного сопротивления σв, МПа.
Таким образом, конкретная деталь описывается n-мерным вектором с компонентами, представляющими собой конструктивно-технологические и эксплуатационные признаки.
Определение априорного набора конструктивно-технологических и эксплуатационных признаков детали МГКМ позволяет перейти от чертежа конкретной детали к ее отображению в векторной форме в евклидовом гиперпространстве определенной размерности. Такой набор признаков очень часто является избыточным, но общим для всех деталей в пределах рассматриваемых классов. Векторы содержат необходимую для классификации и разработки технологии информацию о деталях.
При классификации деталей желательно использовать минимально возможное количество признаков, что существенно облегчит процедуру составления классификатора. Это, с одной стороны, позволит существенно облегчить подготовку исходных данных при классификации деталей, уменьшив размерность признакового пространства, с другой – разделить классифицируемые детали на классы с последующей оценкой эффективности классификации.
Для оценки относительной важности
каждого классификационного признака априорного набора можно использовать
свойство аддитивности дивергенции. Признаки, которым соответствуют большие
значения дивергенции, являются более важными, так как несут больше различающей
информации. Признаками, вклад которых в общую дивергенцию невелик, можно
пренебречь. Согласно разработанному алгоритму классификации деталей количество
классов может быть значительно сокращено. Для классификации деталей
определяются информативные признаки, с помощью которых детали можно распределить
по заданным классам с минимальной вероятностью ошибки. Далее, после проведения численного
эксперимента устанавливается [3] минимальное и достаточное количество втулки полые
с дном
наиболее информативных
сочетаний признаков, являющихся совокупностью объединенных конструктивно-информативных
признаков деталей с максимальным значением дивергенции.
Определение численных значений найденных информативных признаков
по всем деталям выборки может производиться программными средствами с
сохранением организованного массива.
Анализ эксплуатации МГКМ показывает, что их детали (рабочие поверхности деталей) подвергаются силовому, температурному и химическому воздействию. Поэтому в какой-то степени процесс эксплуатации может рассматриваться как продолжение технологии обработки, и очень важным является обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин в заданных пределах технологическими методами. Часто возникает необходимость повышения эксплуатационных свойств деталей по результатам испытаний или длительной эксплуатации МГКМ, когда установлено, что детали, изготовленные по существующей технологии, не в полной мере обеспечивают заданную долговечность и надежность узла, агрегата и машины в целом.
В этих случаях возникает необходимость совершенствования существующего технологического процесса, использования различных методов упрочняющей, комбинированной, электрофизической и электрохимической обработки. Причем для повышения каждого эксплуатационного свойства существуют свои технологические методы.
Таким образом, методика разработки классификатора деталей МГКМ с целью их классификации с помощью информативного набора конструктивно-технологических признаков позволяет находить и распространять общие технологические решения на определенные совокупности деталей на основе предварительного изучения и анализа частных особенностей, свойственных обработке отдельных деталей, при этом возможно, обобщение опыта эксплуатации МГКМ, которым придается характер технологических закономерностей, распространяемых затем на соответствующие классификационные группы.
Список использованных источников
1. Жуков Э. Л. Технология машиностроения. В 2 и Ч. 1. Производство деталей и машин: учебное пособие / Э. Л. Жуков [и др.]; под ред. С. Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003.
2. Базык А. С. О классификации деталей, получаемых холодной объемной штамповкой. / А. С. Базык, В. А. Головин // Кузнечно-штамповочное производство. – 1973. - № 9. – С. 4-8.
3. Евстифеев В. В. Артес A. Э. Классификация технологических процессов холодной объемной штамповки. Вопросы групповой технологии / В. В. Евстифеев, А. Э. Артес. – М.: Машиностроение, 1987. – 80 с.