CC BY
6
УДК 004.942
Комлева И.А.,
преподаватель математики ОУЧ Школа «Лидер», г. Москва, РФ Юдина О.А., преподаватель математики и информатики ОУЧ Школа «Лидер»
г. Москва, РФ
СОЗДАНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Аннотация
Точность обработки отверстий играет очень важную роль на производстве, поэтому так необходимо быть уверенным в правильном выборе режимов резания. Программа, написанная на Java языке, позволяет с точностью до микрон, определить увод оси отверстия при обработке зенкером с МНП. Подобные программы необходимы для совершенствования производственного процесса в машиностроении. В рамках сотрудничества с одним из предприятий для написания технологического процесса и выполнялась данная задача.
Ключевые слова
Математическая модель, обработка данных, увод оси, Java, технологический процесс.
При написании любого технологического процесса важно правильно назначить режимы обработки. Они оказывают влияние на показатели производства как технические, так и экономические. В связи с этим расчет режимов резания является одной из самых массовых задач в машиностроении. Режимы должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить требуемую точность размеров и качество поверхности при наименьшей стоимости обработки.
В связи с возникшей необходимостью более высокой точности обработки стали применять математические модели, рассчитываемые на ЭВМ.
Моделирование - это процесс замещения некоторого объекта оригинала объектом моделью и изучение свойств оригинала путём исследования свойств модели. Все модели делятся на два вида: физическая и математическая. Физическая модель - система, подобная оригиналу. Процесс физического моделирования состоит в изучении системы посредством анализа некоторого макета, сохраняющего физическую природу системы. Математическая модель (ММ) - совокупность математических объектов и отношений между ними, которая адекватно отображает свойства системы. Поскольку эти знания никогда не бывают абсолютными, модель приближенно описывает поведение реальной системы. Все полученные с помощью ММ теоретические результаты будут справедливы только в рамках, оговоренных при построении модели. Модель обязана быть адекватной и давать возможность извлекать из её анализа достоверные сведения. Сложность математического моделирования определяется с одной стороны сложностью исследуемого объекта, с другой - точностью, предъявляемой к расчетам.
Важным преимуществом ММ является возможность исследования поведения объектов с помощью математических методов ещё на стадии проектирования - с целью выбора наилучших, функциональных характеристик.
Для моделирования процесса резания, расчета его составляющих или других ММ используется, как правило, система компьютерной алгебры ptcMathcad или программа для работы с электронными таблицами MicrosoftExcel. Конечно, обе эти программы удобны для расчета по формулам. Существуют определенные ограничения и минусы их использования, вследствие чего происходит путаница с входными и выходными данными, размерностями величин, местонахождением той или иной
необходимой формулы (рисунок 1).
Рисунок 1 - Расчет математической модели в ptcMathcad Источник: разработано авторами
Самым лучшим вариантом является программа, занимающаяся только нуждами конкретной математической модели и функционал, выполняющийся только под необходимые цели. Целью работы является разработка необходимой программы. Программа написана на языке программирования Java.
Java широко известна как объектно-ориентированный язык. Язык похож на упрощенный С++ с добавлением автоматического сборщика "мусора", так называют механизм освобождения памяти, которая больше не используется программой. Программы на Java транслируются в байт-код. И выполняются (JVM) или виртуальной машиной Java. Достоинством подобного способа выполнения программ является полная независимость байт - кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java - приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Java отличается быстротой, высоким уровнем защиты и надежностью.
По данным компании TIOBE, которая ведет исследования в области использования языков программирования с 2001 года, язык программирования Java не опускался ниже третьей строчки рейтинга с момента ведения этой статистики.
февраль 2022 г. февраль 2021 г. Изменять Язык программирования Рейтинги Изменять
1 3 Л I» питон 15,33% +4,47%
2 1 V э с 14,08% -2.26%
3 2 V м Джава 12,13% +0,34%
4 4 © С++ 8,01% + 1,13%
5 5 ® с# 5,37% +0,93%
Рисунок 2. Рейтинг ТЮВЕ использования языков программирования в мире за февраль 2022 года Источник: www.tiobe.com
Пример интерфейса программы представлен на рисунке 3. В начале вводим необходимые данные и получаем искомое отклонение оси зенкера. При необходимости получить промежуточные расчеты нажимаем на кнопку «Показать вычисления» тем самым открывается дополнительное окно со всеми имеющимися данными.
(?) Рассчет увода оси при зенкеровании Площадь срезаемого слоя первым лезвием 0.824 Дт, мм2 X
Площадь срезаемого слоя вторым лезвием 0.775 Дз, мм2
Площадь срезаемого слоя третим лезвием 0.027 Дз; мм2
Диаметр зенкера - с1, мм 25
Вылет зенкера -1, мм 100
Отклонение оси зенкера - ДР, мм 0,0002154
Рассчитать Показать вычисления
(ь) Подробные вычисления Площадь срезаемого слоя первым лезвием 0,8240 ¿1, мм2 Ср 420
Площадь срезаемого слоя вторым лезвием 0,7750 Дг, мм1 Кф 0,89
Площадь срезаемого слоя третим лезвием 0,0270 Дз, ммг Ку 1,00
Сила 1 - Р1, Н 338,8 кл 1,10
Сила 2 - Рг, Н 318,7
СилаЗ - Рз, Н
11,1
Суммарная сила - ZP, Н 318,1
Диаметр зенкера - й, мм 25
Вылет зенкера - и мм 100
Момент инерции сечения - I, мм1 7031,25
Жесткость зенкера -1, Н/мм 1477
Отклонение оси зенкера ■ ¿Р, мм 0,0002154
0,01В
Е, Г Па
70
Рисунок 2 - Интерфейс для действующей математической модели Источник: разработано авторами
Программа в дальнейшем будет совершенствоваться по нескольким направлениям - доработка конкретной математической модели и доведения её до итогового состояния со всеми рассчитанными формулами и на всю длину обработки. Вторым направлением является расширение базы и добавление математических моделей на другие режущие инструменты по заказу предприятия. Третьим - доработка программы в ключе помощника, который в зависимости от максимального вводимого увода оси зенкера предлагает свои рекомендации по уменьшению этого увода путем изменения входных параметров, если это необходимо.
Результатом создания интерфейса для математической модели является готовая программа по расчету увода оси зенкера при обработке. Программа не содержит в себе лишнего функционала, тем самым шанс сделать ошибку при вводе данных или определении размерности величины сводится к нулю. Список использованной литературы:
1. Пестрецов, С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация процессов резания: учеб. пособие / С.И. Пестрецов. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009 - 104 с. - 100 экз. - ISBN978-5-8265-0795-7.
2. Петрушин, С.И. Основы формообразования резанием лезвийными инструментами / С. И. Петрушин. Учебное пособие. Томск: Изд. ТГУ, 2003. - 172с.
© Комлева И.А., Юдина О.А., 2022
