CC BY
22
мелких дефектов во впадинах резьбы уменьшается Поверхности профиля резьбы во впадинах витков гладкая, приглаженная, без следов шероховатостей и воздействий режущего инструмента. Необходимо заметить, что процесс обкатки впадины витков резьбы не приводит к существенному изменению твердости и толщины наклёпанного слоя. Преимущество этого процесса состоит в том, что поверхностный слой материала изделия становиться ровным, равномерным по профилю и сглаженным по рельефу.
.Испытания на сопротивление усталости при знакопеременном изгибе резьбового соединения проводились на стендовых установках при плоском или круговом изгибе по согласованной мето-дике(рис.16).
При анализе сравнительных усталосных испытаний установлено увеличение наработки обкатанного резьбового соединения над неупрочненным в 2,7...3,7 раза, с 700 тыс. циклов до 3900тыс. циклов. Таким образом, применение разработанной технологии упрочняющей обработки повышает усталостную прочность и надежность бурильных труб более чем в 3 раза.
Выводы
В процессе профильной механической обработки поверхностей сложного профиля деталей, работающих в эксплуатации при больших знакопеременных нагрузках, в критических переходных зонах сопряженных поверхностей профиля образуются локальные технологические концентраторы напряжений, способствующие зарождению, росту усталостных трещин и последующему разрушению деталей в эксплуатации.
Такие явления обнаружены, например, при обработке высоконагруженных зубьев шестерен, при обработке профильных поверхностей лопаток турбин, при изготовлении крупномодульных конических резьб и других деталей, имеющих сложные профильные поверхности.
Разработаны и внедрены методы снижения величины таких концентраторов напряжений на основе применения различных методов локального поверхностно пластического деформирования поверхностного слоя переходных зон профилей.
В результате значительно сократилась вероятность образования усталостных трещин и существенно повысилось сопротивление усталости обработанных деталей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Макаров В.Ф., Горбунов А.С. Повышение ресурса и надежности работы спирально-конических шестерен путем применения упрочняющей обработки с учетом влияния технологической наследственности. Труды международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии, оборудование и инструменты в машиностроении», СПбГПУ, 17-19 сентября 2014г., С. 369-378.
2. Горбунов А.С., Макаров В.Ф. Влияние последовательности обработки спирально-конических шестерен на распределение остаточных напряжений и величину наклепа поверхностного слоя зубьев // Технология машиностроения. 2012. №3. C. 9-12.
3. Тамаркин М.А. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами. Дис... докт. техн. наук . Ростов-на-Дону, 1995 г.
4. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. -М.: Машиностроение, 1978. - 152 с.
5. Полетаев В. А., Волков Д.И. Глубинное шлифование лопаток турбин: библиотека технолога. -М.: Машиностроение, 2009. - 272 с.
6. Никитин С.П. Теоретическое исследование устойчивости при обработке шлифованием./ Вестник УГАТУ. Уфа, Россия, 2013. Т. 17, №8(61), стр. 38-4 4.
7. Афонин А.Н., Киричек А.В. Схемы деформирования при накатывании резьб УДК 621.99 [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.google.ru/
8. Повышение эффективности накатывания резьб: Автореф. дис. д.т.н. : (05.02.07) / А.Н.Афонин.— Орёл : Изд-во ОГТУ, 2010.— 32 с.
УДК 06.04
Макушина. Н.В., Сергеева М.Д.
ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им.Н.Э.Баумана», Москва, Россия
АНАЛИЗ РОЛИ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ В КОНЦЕПЦИИ «БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВА»
В статье показано, что разработка технологических процессов, как правило, носит субъективный характер, и качество спроектированных технологических процессов зависит от опыта и квалификации технолога, который их разработал. Рассмотрены возможности для преодоления проблемы влияния субъективного фактора при создании наилучшего технологического процесса. Приведены основные подходы, позволяющие сократить количество проектируемых вариантов ТП при экономически оправданных затратах на компьютерное моделирование Ключевые слова:
оптимизация, технологичность, производственные системы.
Введение
В условиях сокращения времени вывода продукции на рынок и, следовательно, технологической подготовки производства все большую актуальность приобретают вопросы улучшения показателей производственных процессов в рамках реализации комплексной концепции "Бережливого производства" [1-4]. Для оценки показателей качества при технологическом проектировании могут быть выбраны различные величины [5-8]. Традиционно основным критерием выбора наилучшего варианта ТП являются затраты, т.е. себестоимость готового изделия. Таким образом наилучшим называется тот вариант технологического процесса, который обеспечивает минимальную величину себестоимости продукции. Однако, целевой функционал качества продукции является многофакторной величиной и учет только стоимостных оценок при синтезе технологического процесса может не обеспечивать получение заданных показателей качества продукции. Можно сделать заключение, что синтез производственного процесса предполагает анализ множества допусти-
мых вариантов (сотни возможных вариантов), поэтому задача поиска наилучшего ТП является весьма неоднозначной, трудоемкой и сложной. Необходимо отметить, что в современных условиях технолог физически не может проанализировать доступное количество вариантов. Разработка технологических процессов как правило носит субъективный характер и качество спроектированных технологических процессов зависит от опыта и квалификации технолога, который их разработал [9].
Для преодоления проблемы влияния субъективного фактора при создании наилучшего технологического процесса предлагается использовать унифицированную методику генерации ТП по параметрам технологичности [10, 11].
Под технологичностью изделий (ТИ) будем понимать: технологичность конструкции изделия-критерий определяющий пригодность аппаратуры к промышленному выпуску, определяющийся совокупностью её свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства,
изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества. При этом следует отметить все большее преобладание тенденций перехода от обеспечения технологичности к управлению основными параметрами, определяющими технологичность (экстенсивный путь и интенсивный путь развития производства). Оценка технологичности изделия в общем виде подразделяется на качественную и количественную.
ГОСТ 14.202-73, отраслевые стандарты и регламенты рекомендуют использовать качественную оценку, характеризующую ТИ "... обобщенно на основании опыта исполнителя", перед основной количественной оценкой. Для качественной оценки рекомендуется использовать по-прежнему критерии типа "хорошо-плохо", "допустимо-недопустимо", "технологично - не технологично".
Впервые предложенная и обоснованная идея Н. А. Бородачева о количественной оценке ТИ позднее была развита и регламентирована в виде стандартов и методик ЕСТПП по системе количественных оценок ТИ [12]. Количественные оценки являются контрольной проверкой ранее проведенных качественных оценок и принимаемых на их основе технических решений.
Оценка технологичности крайне важна и в рамках современной концепции «Бережливого производства», которая подразумевает реализацию управления организацией, ставящий перед собой цель минимизировать потери, повысив при этом качество выпускаемой продукции и совершенствование рабочего процесса. На сегодняшний день "бережливое производство" - это одна из самых востребованных методологий управления предприятием. Она предполагает ориентацию на заказчиков продукции, сокращение издержек производства, повышение качества продукции и непрерывное совершенствование технологических процессов [1-4].
1. Постановка задачи поиска наилучшего технологического процесса
Анализируя методы оценки технологичности можно рассмотреть следующую их классификацию [10-19]:
1) качественные (примерно):
- эмпирические (на основе опыта);
- метод экспертных оценок;
- статистические.
2) количественные (примерно):
- по частным показателям;
- по базовым показателям;
- метод парных коэффициентов;
- по комплексным показателям.
Рассмотрим аспекты применения различных критериев для поиска наилучшего варианта ТП в общем случае.
Рисунок 1 - Классификация методов оценки ТИ
Процесс проектирования технологического процесса в общем представляет собой иерархическую декомпозицию маршрутов, операций, переходов и установов, направленных на получение требуемого изделия с заданными показатели качества [20-22]. При этом процесс поиска наилучшего решения имеет
многоуровневый характер: уровень маршрута, уровень операции, уровень перехода. Для его системного анализа могут быть использованы визуальные модели в нотациях IDEF.
Поиск наилучшего варианта ТП выполняется по уровням: улучшение операций осуществляется на основе наилучших переходов, а улучшение процесса в целом (уровень маршрута) выполняется на основе наилучших операций. При таком иерархическом подходе поиск лучшего варианта на заданном уровне имеет глобальный характер по отношению к более низкому уровню и локальный характер по отношению к более высокому уровню.
Улучшение на уровне маршрута и операции является структурным, так как связана в основном с выбором структуры процесса или операции, в тоже время улучшение на уровне перехода является параметрической, так как достигается путем варьирования параметрами перехода [9].
Множество допустимых вариантов является очень большим и может быть задано не только аналитически, но и алгоритмически, т. е. в виде правил, имеющих как формальный так и неформальный характер. При этом возникают сложности с применением различных методов оптимизации. При структурном подходе наиболее общими методами являются поисковые методы. При параметрическом могут быть применены известные методы линейного и нелинейного программирования [9, 23, 24].
2. Анализ стратегий, применяемые при синтезе технологических процессов
Классические стратегии синтеза технологических процессов подробно проанализированы в [8, 9].
Следует подчеркнуть, что поисковые методы часто используются, так как не накладывают особых ограничений на критерий и область существования решений. Суть поисковых методов заключается в нахождении последовательности вариантов технологических процессов Ti,..,T±,..,Tn, где каждый последующий вариант предпочтительнее предыдущего, т. е. стоимость (Т±) > стоимость (T±+i). В пределе указанная последовательность должна сходится к достаточно малой окрестности решения, т. е. варианту близкому к оптимальному. Наиболее часто применяют следующие поисковые методы оптимизации:
- метод случайного поиска;
- метод регулярного поиска;
- метод направленного поиска.
Выбор наилучшего варианта ТП методом случайного поиска предполагает проектирование случайной последовательности вариантов технологического процесса с отбором вариантов, имеющих минимальную себестоимость по сравнению с предшествующими. Если провести усредненную кривую через точки для отобранных вариантов, то кривая себестоимости постепенно приближается к оптимальному в заданных условиях значению себестоимости процесса.
Сложность применения алгоритмов случайного поиска заключается в большой вариантности технологических процессов. Неформализованный во многих случаях характер принятия решения, особенно при проектировании структуры процесса, не позволяет автоматически проектировать каждый вариант технологического процесса, поэтому для оперативного принятия решений требуется вмешательство технолога.
В настоящее время используются следующие
направления, сокращения вариантности проектируемых процессов:
- типизация технологических решений;
- изменение стратегии поиска;
- усиление режима диалога.
Стратегия поиска для метода случайного поиска представляет собой парадигму: "сначала вглубь, а затем вширь."- Она предполагает, что каждый вариант рассчитывается до конца (движение вглубь) независимо от того, будет ли он использоваться в будущем. После полного прохода осуществляется переход к следующему варианту (движение вширь).
Другой стратегией является стратегия " сначала вширь, а затем вглубь", которая предполагает для каждого уровня дерева решения получение оценки решений, выбор лучшего решения и переход на следующий нижний уровень. Сложность применения этой методики заключается в том, что обычно невозможна точная оценка полученных на ] -ом уровне решений. Используя приближенные и укрупненные оценки, можно выбрать не одно решение, а несколько. На следующем уровне происходит уточнение отобранных решений с последующей уже более точной оценкой. Варианты решения, не отвечающие оценочным критериям, отбрасываются. Таким образом, осуществляется направленный поиск варианта и первый найденный вариант должен быть близок к оптимальному. Однако из-за приближенных оценок, область расплывается, и в нее попадают несколько вариантов технологических процессов, имеющих наилучшие оценки [1-5].
Типовые значения комплексного
Использование указанных подходов позволяет сократить количество проектируемых вариантов при экономически оправданных затратах на компьютерное моделирование.
Заключение
Необходимо обратить внимание на то, что главным в проблеме поиска наилучшего технологического процесса является структурный синтез, как
Если система оценок на каком-либо уровне слабо формализована, то необходимо вмешательство технолога в процесс автоматизированного сопровождения проектирования, которое позволяет осуществить направленный поиск наилучшего варианта, учитывающего, также оперативную обстановку на предприятии и комплексные аналитические показатели, формируемые системой сквозного информационного сопровождения жизненного цикла изделий [25]. Однако при этом, в процесс проектирования ТП вносится субъективный фактор.
Количественные методы оценки технологичности конструкции заключаются в определении соответствия расчетного комплексного показателя технологичности изделия нормативному комплексному показателю технологичности. Типовые значения комплексного показателя технологичности представлены в табл. 1. [23, 24].
казателя технологичности Таблица 1
наиболее сильно влияющий на оценку критериев выбора. Варьирование структурой техпроцесса может в несколько раз изменить себестоимость продукции. Параметрический синтез носит подчиненный характер, и его влияние на себестоимость не превышает 10 - 2 0 %.
по
Вид изделия Нормативный комплексный показатель технологичности, Кп
Опытный образец Установочная серия Серийное производство
Электронные блоки 0,4-0,7 0,45-0,75 0,50-0,80
Радиотехнические блоки 0,4-0,6 0,75-0,80 0,80-0,85
Электромеханические блоки 0,3-0,5 0,40-0,55 0,45-0,60
ЛИТЕРАТУРА
1. Власов А.И., Ганев Ю.М., Карпунин А.А. ^стемный анализ "бережливого производства" инструментами визуального моделирования // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2015. № 4 (160). С. 19-24.
2. Власов А.И., Ганев Ю.М., Карпунин А.А. ^стема 5S-технология создания эффективного рабочего места в концепции "Бережливого производства" // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2016. № 1 (161). С. 65-68.
3. Власов А.И., Ганев Ю.М., Карпунин А.А. Картирование потока создания ценностей в концепции "Бережливого производства" // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2016. № 2 (162). С. 23-27.
4. Ганев Ю.М., Карпунин А.А., Сергеева Н.А. Анализ технологии RFID в концепции «Бережливого производства» // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2016. № 2. С. 190-193.
5. Юрков Н.К., Гришко А.К., Кочегаров И.И. Методология управления качеством сложных систем // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
6. Гриднев В.Н., Гриднева Г.Н. Проектирование коммутационных структур электронных средств -Москва, Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана. 2014. 344 с. Сер. «Конструирование и технология электронных средств». Том 2.
7. Маркелов В.В., Кабаева А.С. Управление качеством электронных средств - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана. 2014. Том 2.Сер. Библиотека «Конструирование и технология электронных средств».
272 с.
8. Куликов Д.Д. САПР технологических процессов. - СПбГУ ИТМО. Часть 1. Электронный ресурс (проверено 16.02.2017).
9. А. С. Алиев, Л. С. Восков, В. Н. Ильин и др. Интеллектуальные САПР технологических процессов в радиоэлектронике. Под ред. В. Н. Ильина. - М. : Радио и связь, 1991. 258 с. : ил.
10. Камышная Э.Н., Маркелов В.В., Соловьев В.А. Методика расчета технологичности конструкций электронной аппаратуры// Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2003. № 1. С. 116-125.
11. Камышная Э.Н., Маркелов В.В., Соловьев В.А. Методика отработки изделий электронной аппаратуры на технологичность // Наука - производству. 2000. № 7. С. 11-16.
12. Бородачев Н.А. Количественные критерии технологичности конструкций // Общее машиностроение. 1941. №3. С.4-8.
13. Адамов А.П., Ирзаев Г.Х., Адамова А.А. Методологические основы обеспечения технологичности электронных средств: модели, алгоритмы, программные комплексы, механизмы реализации, прогнозирование - Санкт-Петербург, Изд-во Политехника. 2008. 312 с.
14. Адамова А.А., Адамов А.П. Многоуровневая модель формирования технологичности электронных средств на этапах проектирования и производства // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 11 (23). С. 12.
15. Адамов А.П., Адамова А.А., Власов А.И. Дифференциальные коэффициенты оценки технологичности электронных средств и их применение при структурно-функциональном моделировании производственных систем // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2015. № 5 (104). С. 109-123.
16. Адамова А.А., Адамов А.П., Шахнов В.А. Методика оценки технологичности электронных изделий на этапах проектирования и производства // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2015. Т. 2. С. 352-356.
17. Адамов А.П., Ирзаев Г.Х., Адамова А.А. К проблеме автоматизированной количественной оценки технологичности современных электронных средств // Проектирование и технология электронных средств. 2006. № 1. С. 19-22.
18. Ирзаев Г.Х., Адамова А.А. Автоматизация процесса формирования системы показателей для оценки технологичности конструкции изделия // Автоматизация. Современные технологии. 2014. № 11. С. 2733.
19. Адамова А.А., Адамов А.П. Автоматизация формирования показателей для оценки технологичности изделий // В сборнике: Будущее машиностроения России Сборник докладов Восьмой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов. 2015. С. 362-366.
20. Адамова А.А., Власов А.И. Визуальное моделирование адаптации подготовки производства к выпуску новой продукции // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2014. № 2 (154). С. 46-56.
21. Журавлева Л.В., Власов А.И. Визуализация творческих стратегий с использованием ментальных карт // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 1 (21). С. 133-140.
22. Маркелов В.В., Власов А.И., Зотьева Д.Е. Функциональная визуальная модель контроля качества ЭС // Проектирование и технология электронных средств. 2014. № 1. С. 25-30.
23. Гриднев В.Н., Яншин А.А. Технология элементов ЭВА - Москва, Издательство "Высшая Школа". 1978. 288 с.
24. Гриднев В.Н., Емельянов Е.И., Власов А.И., Карпунин А.А. Методика автоматизированного проектирования электронных коммутационных структур в среде ALTIUM DESIGNER: управление проектом // Датчики и системы. 2016. № 6 (204). С. 46-52.
25. Власов А.И., Михненко А.Е. Принципы построения и развертывания информационной системы предприятия электронной отрасли // Производство электроники. 2006. № 4. С. 5-12.
УДК 621.787
Родимов Г.А., Лаптев В.А., Батищева О.М,
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», Самара, Россия
ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СБОРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Разработаны методики и оборудование для исследования контактного взаимодействия поверхностей деталей при ультразвуковой сборке, позволившее моделировать ультразвуковое трение и изнашивание в широком диапазоне скоростей относительного перемещения, удельных давлений и ультразвуковых параметров Ключевые слова:
методика эксперимента, ультразвуковые колебания, экспериментальные установки
С целью определения влияния ультразвука на механические характеристики сборочных соединений [1] разрабатывались специальные установки изображенные на рис.1 и рис. 2. Основными элементами установки изображенной на рис. 1, являются: станина, механизм нагружения и контрольно-измерительная аппаратура.
На станине 1 закрепляется гидроцилиндр 2 с распределителем, шток которого через шаровую опору 3 связан с ползуном, имеющим возможность вертикального перемещения по регулируемым направляющим.
Рисунок 1 - Установка для исследования механических характеристик сборочных соединений 1 - станина; 2 - гидроцилиндр с распределителем; 3 - шаровая опора; 4 -магнитострикционный преобразователь
К ползуну крепится магнитострикционный преобразователь 4 ПМС-2,5-18. В качестве источника ультразвуковых колебаний используется генератор УЗГЗ-4 с номинальной выходной мощностью 4,5 квт.
1
Рисунок 2 - Установка для реализации процесса ультразвуковой сборки 1 - пневмоцилиндр; 2 - верхняя балка станины; 3
- магнитострикционный преобразователь; 4 - трехкулачковый патрон; 5 - электродвигатель
Контрольно-измерительная аппаратура включает в себя динамометрическое устройство, основным узлом которого является упругое основание с размещенными на нем тензорезисторами. Тензорези-сторы включаются в мостовую схему, сигнал от них поступает через усилитель на аналого-цифровой
