ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХПРОЦЕССА ПУТЁМ СОЗДАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ЕГО СТРУКТУРЫ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.91.01

Н.В. Ларин, А.Н. Селиванов

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХПРОЦЕССА ПУТЁМ СОЗДАНИЯ

ОПТИМАЛЬНОЙ ЕГО СТРУКТУРЫ

В статье рассматриваются этапы развития технологии и приёмы по её совершенствованию.

Ключевые слова: развитие технологии, эволюционное развитие, революционное развитие.

Проектирование технологических процессов (ТП) является мультивариантной задачей. Разработка ТП на механическую обработку детали проводится согласно определённому алгоритму действий (рис. 1), где на каждом его этапе (1б ^ 3в) определяется наиболее приемлемый параметр и его показатели.

Рис. 1. Алгоритм разработки ТП на механическую обработку

При этом в расчёт берутся многие параметры, начиная от технологических - тип производства, схемы базирования, марка оборудования, режущего инструмента, режимы резания, габариты детали и заканчивая организационными - графиком работы участков цеха и т. п. Количество возможных комбинаций учитываемых параметров даёт огромное число вариантов ТП и на выходе каждый из них имеет различные показатели: производительность, себестоимость, расход металла, загрузку оборудования и др.

Одним из распространённых методов оптимизации ТП является метод граф, его основоположником стал Мордвин Б. С. Суть данного метода состоит в том, что при разработке ТП составляется его граф-структура в виде цепочки последовательно выполняемых операций. Цель заключается в том, чтобы разработать граф-структуру ТП изготовления детали с минимальным числом звеньев данной цепи [1].

Оптимизация ТП помогает сделать наиболее эффективный выбор варианта интересующего параметра в конкретной ситуации и обеспечивает:

1.выполнение системы ограничений, отражающих условия протекания ТП и требования, предъявляемые к нему и детали.

2.экстремум целевой функции.

Часто ТП оптимальный по одному критерию, может быть далеко не оптимальным по-другому. При этом максимум производительности операции может не соответствовать минимуму ее себестоимости. Поэтому при постановке задачи проектирования оптимального ТП весьма важным является выбор критерия оптимальности.

Известен и применяется ряд различных критериев оптимальности, используемых для оптимизации как ТП в целом, так и при решении отдельных частных технологических задач. Наиболее часто используются такие критерии оптимальности ТП как [2]:

1.Штучное время - Тшт (целевая функция Тшт ^ min);

2.Производительность Q (целевая функция Q ^ max);

3. Себестоимость детали С (целевая функция С ^ min).

При этом различают три вида оптимизации ТП:

1. Структурную - это определение оптимальной структуры ТП (вида заготовки, технологического маршрута, модели оборудования, типоразмера инструмента и т.д.);

© Ларин Н.В., Селиванов А.Н., 2019.

Вестник магистратуры. 2019. № 10-2 (97)

ISSN 2223-4047

2.Параметрическую - расчёт оптимальных припусков и межпереходных размеров, режимов резания

и т. д;

3. Структурно-параметрическую - представляет собой комбинацию двух первых.

Стоит отметить, что главным образом при решении проблемы оптимизации ТП используется структурная оптимизация как наиболее сильно влияющая на критерий оптимизации (производительность/себестоимость). Варьирование структурой процесса может в несколько раз изменить себестоимость ТП. Параметрическая оптимизация носит подчиненный характер и ее влияние на себестоимость ТП не превышает 10 - 20 % [3].

Рассмотрим подробнее структурный метод оптимизации. Его принципиальное отличие от параметрической оптимизации состоит в сущности оптимизируемых параметров. При структурной оптимизации они по своей природе являются неупорядоченными переменными. В параметрической оптимизации параметры представляют собой переменные, для которых существует понятие больше или меньше и которые естественным образом могут быть размещены в координатной системе. В структурной же оптимизации эти параметры не являются по существу числовыми. Параметрами структурной оптимизации являются, например, модели станков, типы инструментов, схемы базирования, т.е. варианты типовых решений.

Структурная оптимизация рассматривает последовательно каждую задачу технологического проектирования. Таким образом, весь процесс проектирования расчленяется на несколько взаимосвязанных уровней. Процесс проектирования на каждом уровне представляет собой многовариантную процедуру. В результате на всех уровнях образуется граф допустимых вариантов ТП, отвечающих заданным ограничениям (рис.2) [4].

Рис. 2. Граф допустимых вариантов техпроцессов

Следовательно, целью структурной оптимизации является поиск ветви графа, обеспечивающей экстремум целевой функции. Это осуществляется путём последовательного перебора возможных вариантов. Чтобы выбрать один оптимальный вариант, необходимо до конца спроектировать очень большое количество допустимых техническими и технологическими ограничениями вариантов ТП.

Для реального ТП изготовления деталей даже средней сложности таких вариантов может быть огромное множество. Перебор всех вариантов даже при помощи современных компьютеров занимает большое количество времени. Хотя такой метод является самым очевидным, но и самым трудоёмким. Его эффективность можно резко повысить, если организовать отбор рациональных вариантов проектных решений на каждом уровне проектирования. При этом наиболее благоприятными условиями при решении данной задачи будут являться:

- разработка ТП для действующего производства;

- наличие производственного опыта изготовления данной детали или деталей аналогов;

- наличие и знание корпоративных методов и приёмов работы.

Общая модель процесса технологического проектирования с поэтапным отсечением решений на каждом уровне может быть представлена в виде схемы (рис. 3) [4].

О ► Выбор

О

решения (варианта Iii)

оптимального

- рациональные варианты

Рис. 3. Общая модель процесса технологического проектирования с поэтапным отсечением решений на каждом уровне

Библиографический список

2. Кондратьев М.А. Анализ методов построения размерных структур технологических процессов механической обработки / М.А Кондратьев, Д.П. Мовчун, В.Б. Масягин // Молодежный научный форум. Электронный сборник статей по материалам IX студенческой международной научно-практической конференции. - Москва: Изд. «МЦНО». -2018. - № 8 (9) - С. 79-90.

3. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности " Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты". - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние,

4. https://de. ifmo .ru/bk_netra/page.php?tutmdex=4&mdex= 16

5. https://studfiles.net/preview/5639047/page:12/

ЛАРИН НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - магистрант, Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина, Россия.

СЕЛИВАНОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ - кандидат технических наук, инженер-технолог АО ЭОКБ Сигнал им. А.И. Глухарёва Саратовская обл. г. Энгельс, Россия.

1985 - 496 с.