Автоматизированная система оценки трудоемкости изготовления деталей на стадии конструкторской подготовки производства Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

дежности обработки (результат работы подмодуля 11.1, рис.1) и выборки, получаемой моделированием величины и расположения элементарных структурных составляющих, в соответствии с положенной в основу стохастической модели определения надежности обеспечения требуемых параметров точности зубчатых колес методики определения погрешностей [3].

Промежуточные значения элементарных структурных составляющих погрешностей, дискретно распределенных на интервалах возможных значений (расположенных на границах полей допусков, либо значений точности имеющегося оборудования и оснастки), принимаются из действительной базы данных технико-экономической информации [4] при помощи алгоритмов стохастической оптимизации ("вторичная" оптимизация).

Выходной информацией внутреннего модуля (блок II, рис.1) является оптимальная комбинация точностных параметров элементов технологической системы, идентифицируемых диапазонам соответствующих предельных отклонений нормируемых величин искомых элементарных структурных составляющих погрешностей.

Оптимальные точностные параметры элементов технологической системы, соответствующие наименьшей величине затрат на выпуск продукции, определяют требуемые значения квалитетов и степеней точности средств технологического оснащения и базовых поверхностей обрабатываемой детали.

Разработанная модель позволяет осуществлять оптимизацию однородных технологических систем, а так же вариантов их параметрической организации, соответствующих различным уровням надежности функционирования обеспечения требуемых норм точности изготовляемой продукции.

Список литературы

1. Реклейтис Г. Оптимизация в технике/Г. Реклейтис, А. Рейвиндран,

К. Рэкгсдел; Пер. с англ. - М.: Мир, 1986,- Кн.1. - 352 с.

2. Граничная оптимизация параметров точности элементов технологи-

ческих систем по уровню надежности обработки / П. А. Гудков, C.B. Хрипунов, С.Ю. Моисеев и др. //Новые материалы и технологии - НМТ-2002: Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конф., 22-23 окт. 2002 г. - М/.МАТИ; РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2002. - Т.2. - С. 15-16.

3. Метод оценки параметров кинематической точности зубчатых колес

и надежности систем технологического процесса зубообработки/

B.П. Пономарев, П.А. Гудков, C.B. Хрипунов и др. //Известия. Тульского гос. ун-та. Сер. «Машиностроение» (спец.): Сб. избр. тр. конф. Автоматизация и информатизация в машиностроении 2000 (АИМ 2000).- Тула, 2000. - Вып. 6. - С 149-155.

4. Информационное обеспечение процедур оптимизации точности

технологических систем зубообработки/П.А. Гудков,

C.B. Хрипунов, A.M. Михалев, С.Ю. Моисеев // Современные информационные технологии: Тр. междунар. науч.-техн. конф. (Computer - based conference). - Пенза, 2002. - С. 76-79.

Давыдова М.В.

Курганский государственный университет, г. Курган

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НА СТАДИИ КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

В статье описывается разработанная автоматизированная система "АСОТ" оценки трудоемкости изготовления деталей по конструкторско-техноло-

гическим признакам на стадии конструкторской подготовки производства. Рассматриваются используемые математические модели, алгоритмы и особенности реализации ПЭВМ.

Повышение конкурентоспособности машиностроительных предприятий в условиях частой обновляемости продукции в значительной степени зависит от правильности и обоснованности расчета трудоемкости изготовления новых изделий на стадии конструкторской подготовки производства.

Разработана автоматизированная система оценки трудоемкости изготовления деталей, реализованная в виде книги табличного процессора Microsoft Excel. Программа обработки данных написана на встроенном в Microsoft Excel языке программирования Visual Basic.

Система предназначена для автоматизации исследовательских работ в области прогнозирования трудоемкости изготовления новых деталей на стадии конструкторской подготовки производства.

За математическую модель принято выражение, показывающее связь между трудоемкостью изготовления изделия (Y) и определяющими ее факторами - кон-структорско-технологическими параметрами детали (Х^ Xj, Хз...Хп), т.е.

Y=F(X1,X2,X3...Xn). (1)

Отбор факторов начинался с рассмотрения специфических для анализируемой группы деталей конструк-торско-технологических параметров (табл.1), предположительно оказывающих влияние на трудоемкость.

Затем определялись наиболее значимые факторы для последующего включения их в математическую модель.

Для решения поставленной задачи устанавливались характер и степень влияния факторов на функцию. В результате корреляционного анализа, проведенного с помощью пакета Microsoft Excel, была получена корреляционная матрица, содержащая коэффициенты парной корреляции всех переменных.

Коэффициент корреляции рассчитывался по формуле:

где

X

гху =

XY

XY-X-Y Sx -Sy 1 "

n i=i

n~f л 1 n It

Sx =

n

i=1 V " ¿=i

(2)

(3)

(4)

(5)

При отборе факторов учитывались следующие требования:

1. Факторы (Х^ Х2 , Х3 ... Хп) не должны находиться между собой в функциональной зависимости.

2. Факторы (Х^ Х2, Хз... Хп) должны оказывать существенное влияние на трудоемкость изготовления деталей (У).

На основе корреляционной матрицы были отобраны факторы, имеющие значимые связи с функцией У (коэффициент корреляции г > 0,7), для последующего включения их в модель.

Таблица 1

Конструкторско-технологические признаки корпусных деталей

Наименование признака Единицы измерения Условное обозначение Математическое обозначение

Масса кг М Xi

Длина мм L x2

Ширина мм В x3

Высота мм Н x4

Количество сторон обработки SIDE x5

Количество обрабатываемых плоскостей PL X6

Количество обрабатываемых цилиндрических поверхностей CYL X7

Количество отверстий BASE Xs

Количество мелких вспомогательных поверхностей SUB x9

Количество резьбовых отверстий REZ Хщ

Количество глубоких отверстий DEEP X„

Количество пазов SLOT Xl2

Количество круговых пазов и канавок RSLOT Xn

Количество уступов LEDGE x14

Количество выемок OPEN Xl5

Количество поверхностей, к которым предъявляются технические требования TT Xi6

Количество внутренних поверхностей с квалитетом точнее 9 ITV Xl7

Количество наружных поверхностей с квалитетом точнее 9 ITN Xl8

Наименьшая шероховатость внутренних поверхностей мкм RaV Xl9

Наименьшая шероховатость наружных поверхностей мкм RaN X20

Уравнение регрессии линейного характера имеет

вид:

у=ь0+ь1х1 + ь2х2+... + ьпхп, (6)

где У - значение функции (трудоемкости) при заданных значениях аргументов (независимых переменных факторов - конструкторско-технологических параметров);

Ь0 - свободный коэффициент, учитывающий влияние факторов, не включенных в модель;

Ь.,, Ь2, Ь3 ... Ьп - коэффициенты регрессии соответственно при X,, ^, Х3... Хп;

X.,, Х2 , Х3 ... Хп - заданные значения независимых переменных (факторов).

Анализ 250 деталей, изготовляемых на АО "Курган-машзавод", позволил создать базу данных различных групп деталей с учетом характерных конструкторско-технологических признаков.

В результате установлено, что наибольшее влияние на трудоемкость изготовления корпусных деталей оказывают следующие факторы:

- количество сторон обработки (side -Х5);

- количество цилиндрических поверхностей (cyl -Х7);

- количество круговых пазов и канавок (rslot - Х13);

- количество уступов (ledge - Х14);

- количество поверхностей, к которым предъявляются технические требования (tt -Х16).

Все вышеперечисленные факторы были включены в математическую модель оценки трудоемкости изготовления корпусных деталей. Значения коэффициентов Ь0, b2, ... bn с оценкой их значимости определены методом регрессионного анализа. Аналогичные исследования проведены для других групп деталей (валов, зубчатых колес, втулок).

Программа поиска деталей-аналогов использует встроенную процедуру Microsoft Excel "Расширенный фильтр", а для расчета теоретического прогнозируемого значения трудоемкости изготовления детали - функцию "Тенденция".

Работа программы основана на взаимодействии шести основных объектов: окна команд "MainWin" и листов книги Microsoft Excel -"Исходная группа" (Source), "Рабочий лист" (Work), "Результаты" (Resuit), "Далее..." (Cont) и "Пуск". Общая схема взаимодействия показана на рис.1.

Входными данными программы являются:

- исходная база данных корпусных деталей;

- параметры новой детали, вводимые в таблицу 2 с чертежа детали;

- критический коэффициент корреляции;

- допустимые отклонения автопоиска.

Допустимые отклонения автопоиска (А) позволяют

задать определенную область значений параметров Х± А. Если задать А=0, то поиск будет проведен по строго заданному значению признака X. Если допустимое отклонение опустить, то поиск по данному признаку не осуществляется.

Выходные данные размещаются на листе "Результаты оценки трудоемкости изготовления новой детали" (табл.2). К ним относятся:

1. Выборка деталей-аналогов.

2. Среднее значение трудоемкости.

3. Минимальное значение трудоемкости.

4. Максимальное значение трудоемкости.

5. Теоретическое прогнозируемое значение трудоемкости, рассчитанное по линейному уравнению регрессии для исходной группы деталей.

6. Коэффициенты корреляции для исходной группы деталей.

Анализ результатов расчета трудоемкости изготовления деталей по разработанной методике свидетельствует о достаточно большой сходимости с фактическими значениями. Таким образом, созданная автоматизированная система может быть использована для укрупненной оценки трудоемкости изготовления деталей на стадии конструкторской подготовки производства.

134

ВЕСТНИК КГУ, 2005. №2.

Be од параметров нввой детали; допустимы;, отклонений, критического коэф фш^гента корр елкции

Изменение неходкой базы данных рассматриваемой группы деталей

Команды

Евт синение

rip оде дуры поилка

деталей- аналогов

1 г

Выполнение

процедуры расчета

теоретического

значения

трудоемкости с

пемощмо

регеессмгеного

I* Н165Ч деталь!

Г гьхк

f Со5Д5П"ь,:И?менчг& исходную БД Г Г^осиотр pesyjbisros

Далее:,..

Ььияд

Завершение работы

Рис. 1. Схема взаимодействия основных объектов программы

Таблица 2

Результаты оценки трудоемкости изготовления новой детали

6 Новая деталь Но PartName Mat М L В Н Side PL CYL 1772 КОРПУС 15X23H18J 2.800 105,0 150,0 100,0 6 4 1

7 Параметры

8 Допустимые отклонения 1

9 Крит. коэф. корреляции 0,7

10

11

12

13 Коэффициенты корреляции 0,119 0,019 0,096 0,221 0,8 0.5 0,86

14 Детали-аналоги Но PartName Mat М L В Н Side PL CYL 1773 КОРПУС 15X23H18J 2.800 165,0 150,0 100,0 6 4 1 47 КОРПУС 12Х18Н9Т. 1,856 150,0 144,0 85,0 5 3 1 232 КОРПУС 12Х18Н9Т. 1,856 150,0 144,0 85,0 5 3 1 1 КОРПУС АЛ-9 3.350 185,0 189,0 150,0 6 5 0

15

16

17

18

S Новая деталь No PartName BASE SUB REZ DEEP SLOT RSLOTLEDGE OPEN TT ITv ITn Rav Ran Treal 1772 КОРПУС 3 13 3 0 1 6 6 0 13 1 1 1.60 0.80 103,020

7 Параметры

8 Допустимые отклонения 4 4

9 Крит. коэф. корреляции 0,7 Теоретическое значение (регрессия 100,2

10 Среднее значение трудоемкости 86,75

11 Минимальное значение трудоемкое! 43,55

12 Максимальное значение трудоемкое 103,02

13 Коэффициенты корреляции 0,38 0,31 0,05 0,2 0,72 0,799 0,77 0,073 0,56 0,19 0,22 -0,4 -0,6

14 Детали-аналоги No PartName BASE SUB REZ DEEPSLOTRSLOTLEDGE OPEN TT ITv ITn Rav Ran Treal 1773 КОРПУС 3 13 3 0 1 6 6 0 13 1 1 1,60 0,80 103,020 47 КОРПУС 212 04 2 8 0410 3,20 0,30 100,220 232 КОРПУС 212 04 2 8 0410 3.20 S.30 100,220 1 КОРПУС 7 21 21 1 0 2 4 2 3 15 0 1,60 3,20 43,555

15

1в

17

1S