Помощь студентам в учебе
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ПРОЦЕССАМИ
|
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ
ПРОЦЕССОВ И ВОПРОСОВ ИХ УПРАВЛЯЕМОСТИ . . . . . . . . . . . . 10
1.1. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С
РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ КРЕПЕЖНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ . . . . . 12
1.1.1. Соединения с резьбообразующими шпильками . . . . 13
1.1.2. Соединения с резьбоформирующими и сверлящерезьбоформирующими винтами . . . . . . . . . . . . . 15
1.1.3. Соединения с резьбоформирующими и
самоустанавливающимися втулками . . . . . . . . . . 18
1.2. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ 19
1.3. СОСТОЯНИЕ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИИ В
РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . 28
1.4. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ . . . . . . . . 32
1.5. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2. ВЫБОР КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ И ОБРАЗЦОВ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОЦЕССА СБОРКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.1. Контролируемые параметры и контрольноизмерительная аппаратура . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3.2. Тарировка измерителей электрических параметров . . . . 47
2.3.3. Динамометр крутящего момента . . . . . . . . . . . . . . 49
2.3.4. Тарировка динамометра и точность измерения силовых
параметров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4. СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ . . . . . . . . . . . 51
2.5. СПОСОБ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ СТОПОРЯЩИХ И
НЕСУЩИХ СВОЙСТВ СОЕДИНЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
ВЫВОДЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМ ПРОЦЕССОМ . . . . . . . . . . . . . 55
3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ РАЗМЕРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАЧАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ . . . . . . 623
3.3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.1. Закон изменения скорости на этапе наживления . . . . . 70
3.3.2. Обеспечение устойчивости крепежных элементов в
начальный момент завинчивания . . . . . . . . . . . . . 72
3.3.3. Обоснование скорости на этапе завинчивания . . . . . . . 78
3.4. СИЛОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА . . . . . . . . . 80
3.4.1. Крутящие моменты, возникающие при установке винтов 81
3.4.2. Сборка пакета разнородных листовых материалов . . . . 84
3.4.3. Усилие затяжки соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ
СБОРКОЙ СОЕДИНЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1. ВЫБОР ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И ИНТЕРВАЛОВ ИХ
ВАРЬИРОВАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2. СРАВНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИИ
ОПТИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ СВИНЧИВАНИЯ. . . . . . . . . . . . . 101
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТОПОРЯЩИХ СВОЙСТВ ОБРАЗУЕМЫХ
СОЕДИНЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.5. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ . . . . 115
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5. ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ . . . . . . . . . . . . 122
5.1. ЭТАПЫ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ И ИХ
РЕАЛИЗАЦИЯ В СРЕДЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ . . . . . . . . . . 124
5.2. ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА . . . . . . . . . . . . . 127
5.3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ БЛОКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.4. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ . . . . . . . . 135
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.1. РЕКОМЕНДАЦИИ И ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА СБОРКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ . . . . . . . . . . . 138
6.2. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМ ПРОЦЕССОМ . . . . . . . . . . 142
6.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ . . . . . . . . . . . 144
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1494
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ
ПРОЦЕССОВ И ВОПРОСОВ ИХ УПРАВЛЯЕМОСТИ . . . . . . . . . . . . 10
1.1. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С
РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ КРЕПЕЖНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ . . . . . 12
1.1.1. Соединения с резьбообразующими шпильками . . . . 13
1.1.2. Соединения с резьбоформирующими и сверлящерезьбоформирующими винтами . . . . . . . . . . . . . 15
1.1.3. Соединения с резьбоформирующими и
самоустанавливающимися втулками . . . . . . . . . . 18
1.2. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ 19
1.3. СОСТОЯНИЕ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИИ В
РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . 28
1.4. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ . . . . . . . . 32
1.5. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2. ВЫБОР КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ И ОБРАЗЦОВ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОЦЕССА СБОРКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.1. Контролируемые параметры и контрольноизмерительная аппаратура . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3.2. Тарировка измерителей электрических параметров . . . . 47
2.3.3. Динамометр крутящего момента . . . . . . . . . . . . . . 49
2.3.4. Тарировка динамометра и точность измерения силовых
параметров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4. СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ . . . . . . . . . . . 51
2.5. СПОСОБ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ СТОПОРЯЩИХ И
НЕСУЩИХ СВОЙСТВ СОЕДИНЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
ВЫВОДЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМ ПРОЦЕССОМ . . . . . . . . . . . . . 55
3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ РАЗМЕРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАЧАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ . . . . . . 623
3.3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.1. Закон изменения скорости на этапе наживления . . . . . 70
3.3.2. Обеспечение устойчивости крепежных элементов в
начальный момент завинчивания . . . . . . . . . . . . . 72
3.3.3. Обоснование скорости на этапе завинчивания . . . . . . . 78
3.4. СИЛОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА . . . . . . . . . 80
3.4.1. Крутящие моменты, возникающие при установке винтов 81
3.4.2. Сборка пакета разнородных листовых материалов . . . . 84
3.4.3. Усилие затяжки соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ
СБОРКОЙ СОЕДИНЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1. ВЫБОР ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И ИНТЕРВАЛОВ ИХ
ВАРЬИРОВАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2. СРАВНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИИ
ОПТИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ СВИНЧИВАНИЯ. . . . . . . . . . . . . 101
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТОПОРЯЩИХ СВОЙСТВ ОБРАЗУЕМЫХ
СОЕДИНЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.5. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ . . . . 115
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5. ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ . . . . . . . . . . . . 122
5.1. ЭТАПЫ СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ И ИХ
РЕАЛИЗАЦИЯ В СРЕДЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ . . . . . . . . . . 124
5.2. ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА . . . . . . . . . . . . . 127
5.3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ БЛОКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.4. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМИ ОПЕРАЦИЯМИ . . . . . . . . 135
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.1. РЕКОМЕНДАЦИИ И ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА СБОРКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ . . . . . . . . . . . 138
6.2. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИМ ПРОЦЕССОМ . . . . . . . . . . 142
6.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СБОРОЧНО-РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ . . . . . . . . . . . 144
ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1494
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
В процессе сборки резьбовых соединений широко используется современное высокопроизводительное оборудование, средства автоматизации и
интенсификации, системы контроля параметров сборочных операций и получаемых соединений.
Однако, несмотря на прогресс в развитии резьбосборочных технологий,
трудоемкость основных операций сборки резьбовых деталей по-прежнему
остается в пределах 35-40 % [79]. Эффективность технологий определяется
суммарным техническим эффектом, получаемым от их реализации [99].
Применительно к сборке резьбовых соединений эффективность определяется
показателями:
– производительности и экономичности операций сопряжения;
– трудоемкости;
– качества получаемых соединений;
Одним из направлений улучшения данных показателей является внедрение сборочно–резьбообразующих процессов, основанных на применении
в конструкциях изделий резьбообразующих крепежных деталей [15]. Широкое внедрение их в производство началось с технологии сборки так называемых «гладко–резьбовых соединений» и самонарезающих винтов. Этот этап
связан с именами известных ученых и специалистов, таких как Г.Б. Иосилевич, Г.Г. Иноземцев, Н.С. Буткин, Б.И. Пикалов, И.Ф. Молохов, В.А. Оконешников, И.У. Заиров, А.Н. Пахоменко, В.М. Лабецкий, Г.А. Семичевский,
А. Готлинг, Г. Кретчмер, К. Миколаш, Х. Ингер и других.
Резьбоформирующие винты, шпильки, втулки завинчиваются в гладкие
отверстия и сами образуют резьбовой профиль резанием или деформированием. Снижение трудоемкости достигается устранением операции предварительного резьбообразования, а получаемые соединения обладают высокими
эксплуатационно–техническими показателями [43, 49, 53, 61, 91, 92, 124,
134].6
Расширение номенклатуры крепежно–резьбообразующих элементов
(КРЭ), внедрение специальных технологий, снижающих силовую напряженность операций сопряжения, и автоматизированного оборудования для сборки [10, 11, 14] позволили значительно расширить область применения сборочно–резьбообразующих процессов, создать их научную основу и элементы
системного анализа, однако остается ряд нерешенных вопросов, ограничивающих эффективность их реализации в промышленности.
Одна из таких проблем связана с решением задач комплексного управления операциями сборки крепежно–резьбообразующих элементов на всех
этапах их осуществления.
Большой объем информации в области резьбосборочных технологий
создает значительные трудности специалисту в выборе оптимального варианта формирования соединения. Кроме того, известные способы реализации
сборочно–резьбообразующих процессов носят пассивный характер, не позволяя активно вмешиваться в их ход и формировать параметры, как самого
соединительного этапа, так и получаемых соединений.
Известные работы в области управления завинчивающими операциями
касаются как правило контроля какого-то одного из параметров: совмещения
осей, скорости свинчивания, момента затяжки и других [21, 28, 40, 41, 109,
118]. Формирование же технологического процесса сборки и качественных
показателей получаемых соединений происходит как в определенном информационно–технологическом пространстве, так и на разных этапах разработки процесса сборки соединений. Первая составляющая включает [3, 15,
40, 105]:
– типы крепежных элементов;
– технология сборки соединений;
– оборудование и оснащение для сборочных операций;
Этапы формирования охватывают: ознакомительный период, аналитический этап и принятие технического решения, проектный этап конструкторско–технологической подготовки операции, производство самой операции и7
получение готового соединения, послесборочные этапы, включая анализ
процесса эксплуатации.
Информационное обеспечение сборочно–резьбообразующих процессов
недостаточно для решения задачи организации системных принципов управления их показателями и формирование характеристик получаемых соединений. Имеющиеся разработки в области создания блоков оптимизационного
моделирования параметров сопряжения и подсистем подготовки технологических данных (САПТД) [15] носят локальный характер и позволяют автоматизировать только отдельные этапы разработки технологических процессов
сборки.
Задачей комплексного управления является создание системы оперативного взаимодействия специалиста как с информационно–аналитическим и
проектным пространством, так и с физическими объектами (оборудованием,
оснасткой), реализующими сам сборочный процесс. Такая система позволит
не только обеспечить надежную сборку, но и целенаправленно формировать
параметры готовых соединений, а также совершенствовать собственную
структуру.
Таким образом разработка системных принципов управления параметрами сборочно–резьбообразующих процессов на всех этапах их реализации
является актуальной задачей.
В ходе исследований, проводимых в данном направлении были разработаны:
1. Комплексная информацонно–управляющая система сборочнорезьбообразующих технологий [17]. Она состоит из следующих блоков:
– Информационно-поисковая система выбора крепежных элементов, способов их постановки и фиксации;
– Блок логического вывода (экспертная компонента);
– Блок многопараметрического оптимизационного моделирования
режимов сборки;8
– Базы данных по типам крепежных элементов и способов сборки
2. Экспериментальные установки для исследования технологических
показателей сборочных операций.
3. Система технико–экономического анализа сборочно–
резьбообразующих операций.
Сформированы также классификационные признаки крепежно–
резьбообразующих деталей и элементов вспомогательной оснастки.
Полученные результаты стали основой представленной диссертационной работы, целью которой становится повышение эффективности сборочно–резьбообразующих операций на основе принципов управления с использованием информационно–поисковых и управляющих систем с экспертной
компонентой.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
1. Разработка обобщенной структуры информационно–управляющей
системы.
2. Обоснование принципов управления на каждом из этапов реализации сборки.
3. Анализ динамики процесса сопряжения и силовых показателей.
4. Разработка алгоритмов и систем активного управления режимами
сборки.
5. Проведение экспериментальных исследований для подтверждения
соответствия теоретических положений.
6. Разработка систем аналитического моделирования режимов сопряжения для формирования оптимальных показателей на аналитическом этапе разработки.
7. Модернизация имеющейся подсистемы САПТД путем введения новых систем ограничений, баз данных по крепежным изделиям, оборудованию и оснащению.
8. Разработка систем технико–экономического анализа эффективности
сборочно–резьбообразующих процессов.9
9. Обоснование технологических рекомендаций для промышленности
и создания программных продуктов для внедрения.
В представленной работе защищаются:
1. Новые принципы комплексного управления сборочно–
резьбообразующими процессами с целевым формированием параметров процесса сопряжения и получаемых соединений.
2. Структура информационных блоков управляющей системы с элементами экспертной оценки вариантов реализации сборочных процессов.
3. Аналитические зависимости динамических показателей операции
сопряжения для различных конфигураций резьбовых частей посадочного участка.
4. Принципы, структура и конструкции систем управления режимами
сборки деталей.
5. Результаты экспериментальных исследований основных технологических показателей завинчивающих операций.
6. Конструкции экспериментальных установок для исследования показателей завинчивающих операций.
7. Системы оптимизационного моделирования режимов сборочного
процесса и технико–экономического обоснования технологической
реализации.
8. Система автоматизированной подготовки технологических данных.
Работа выполнена в Читинском государственном техническом университете. Ее актуальность подтверждается выполнением в рамках региональной программы развития промышленного потенциала и конверсии оборонного комплекса Забайкалья, а также по программе госбюджетных НИР ЧитГТУ
№ 01–98, 03–2001.
интенсификации, системы контроля параметров сборочных операций и получаемых соединений.
Однако, несмотря на прогресс в развитии резьбосборочных технологий,
трудоемкость основных операций сборки резьбовых деталей по-прежнему
остается в пределах 35-40 % [79]. Эффективность технологий определяется
суммарным техническим эффектом, получаемым от их реализации [99].
Применительно к сборке резьбовых соединений эффективность определяется
показателями:
– производительности и экономичности операций сопряжения;
– трудоемкости;
– качества получаемых соединений;
Одним из направлений улучшения данных показателей является внедрение сборочно–резьбообразующих процессов, основанных на применении
в конструкциях изделий резьбообразующих крепежных деталей [15]. Широкое внедрение их в производство началось с технологии сборки так называемых «гладко–резьбовых соединений» и самонарезающих винтов. Этот этап
связан с именами известных ученых и специалистов, таких как Г.Б. Иосилевич, Г.Г. Иноземцев, Н.С. Буткин, Б.И. Пикалов, И.Ф. Молохов, В.А. Оконешников, И.У. Заиров, А.Н. Пахоменко, В.М. Лабецкий, Г.А. Семичевский,
А. Готлинг, Г. Кретчмер, К. Миколаш, Х. Ингер и других.
Резьбоформирующие винты, шпильки, втулки завинчиваются в гладкие
отверстия и сами образуют резьбовой профиль резанием или деформированием. Снижение трудоемкости достигается устранением операции предварительного резьбообразования, а получаемые соединения обладают высокими
эксплуатационно–техническими показателями [43, 49, 53, 61, 91, 92, 124,
134].6
Расширение номенклатуры крепежно–резьбообразующих элементов
(КРЭ), внедрение специальных технологий, снижающих силовую напряженность операций сопряжения, и автоматизированного оборудования для сборки [10, 11, 14] позволили значительно расширить область применения сборочно–резьбообразующих процессов, создать их научную основу и элементы
системного анализа, однако остается ряд нерешенных вопросов, ограничивающих эффективность их реализации в промышленности.
Одна из таких проблем связана с решением задач комплексного управления операциями сборки крепежно–резьбообразующих элементов на всех
этапах их осуществления.
Большой объем информации в области резьбосборочных технологий
создает значительные трудности специалисту в выборе оптимального варианта формирования соединения. Кроме того, известные способы реализации
сборочно–резьбообразующих процессов носят пассивный характер, не позволяя активно вмешиваться в их ход и формировать параметры, как самого
соединительного этапа, так и получаемых соединений.
Известные работы в области управления завинчивающими операциями
касаются как правило контроля какого-то одного из параметров: совмещения
осей, скорости свинчивания, момента затяжки и других [21, 28, 40, 41, 109,
118]. Формирование же технологического процесса сборки и качественных
показателей получаемых соединений происходит как в определенном информационно–технологическом пространстве, так и на разных этапах разработки процесса сборки соединений. Первая составляющая включает [3, 15,
40, 105]:
– типы крепежных элементов;
– технология сборки соединений;
– оборудование и оснащение для сборочных операций;
Этапы формирования охватывают: ознакомительный период, аналитический этап и принятие технического решения, проектный этап конструкторско–технологической подготовки операции, производство самой операции и7
получение готового соединения, послесборочные этапы, включая анализ
процесса эксплуатации.
Информационное обеспечение сборочно–резьбообразующих процессов
недостаточно для решения задачи организации системных принципов управления их показателями и формирование характеристик получаемых соединений. Имеющиеся разработки в области создания блоков оптимизационного
моделирования параметров сопряжения и подсистем подготовки технологических данных (САПТД) [15] носят локальный характер и позволяют автоматизировать только отдельные этапы разработки технологических процессов
сборки.
Задачей комплексного управления является создание системы оперативного взаимодействия специалиста как с информационно–аналитическим и
проектным пространством, так и с физическими объектами (оборудованием,
оснасткой), реализующими сам сборочный процесс. Такая система позволит
не только обеспечить надежную сборку, но и целенаправленно формировать
параметры готовых соединений, а также совершенствовать собственную
структуру.
Таким образом разработка системных принципов управления параметрами сборочно–резьбообразующих процессов на всех этапах их реализации
является актуальной задачей.
В ходе исследований, проводимых в данном направлении были разработаны:
1. Комплексная информацонно–управляющая система сборочнорезьбообразующих технологий [17]. Она состоит из следующих блоков:
– Информационно-поисковая система выбора крепежных элементов, способов их постановки и фиксации;
– Блок логического вывода (экспертная компонента);
– Блок многопараметрического оптимизационного моделирования
режимов сборки;8
– Базы данных по типам крепежных элементов и способов сборки
2. Экспериментальные установки для исследования технологических
показателей сборочных операций.
3. Система технико–экономического анализа сборочно–
резьбообразующих операций.
Сформированы также классификационные признаки крепежно–
резьбообразующих деталей и элементов вспомогательной оснастки.
Полученные результаты стали основой представленной диссертационной работы, целью которой становится повышение эффективности сборочно–резьбообразующих операций на основе принципов управления с использованием информационно–поисковых и управляющих систем с экспертной
компонентой.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
1. Разработка обобщенной структуры информационно–управляющей
системы.
2. Обоснование принципов управления на каждом из этапов реализации сборки.
3. Анализ динамики процесса сопряжения и силовых показателей.
4. Разработка алгоритмов и систем активного управления режимами
сборки.
5. Проведение экспериментальных исследований для подтверждения
соответствия теоретических положений.
6. Разработка систем аналитического моделирования режимов сопряжения для формирования оптимальных показателей на аналитическом этапе разработки.
7. Модернизация имеющейся подсистемы САПТД путем введения новых систем ограничений, баз данных по крепежным изделиям, оборудованию и оснащению.
8. Разработка систем технико–экономического анализа эффективности
сборочно–резьбообразующих процессов.9
9. Обоснование технологических рекомендаций для промышленности
и создания программных продуктов для внедрения.
В представленной работе защищаются:
1. Новые принципы комплексного управления сборочно–
резьбообразующими процессами с целевым формированием параметров процесса сопряжения и получаемых соединений.
2. Структура информационных блоков управляющей системы с элементами экспертной оценки вариантов реализации сборочных процессов.
3. Аналитические зависимости динамических показателей операции
сопряжения для различных конфигураций резьбовых частей посадочного участка.
4. Принципы, структура и конструкции систем управления режимами
сборки деталей.
5. Результаты экспериментальных исследований основных технологических показателей завинчивающих операций.
6. Конструкции экспериментальных установок для исследования показателей завинчивающих операций.
7. Системы оптимизационного моделирования режимов сборочного
процесса и технико–экономического обоснования технологической
реализации.
8. Система автоматизированной подготовки технологических данных.
Работа выполнена в Читинском государственном техническом университете. Ее актуальность подтверждается выполнением в рамках региональной программы развития промышленного потенциала и конверсии оборонного комплекса Забайкалья, а также по программе госбюджетных НИР ЧитГТУ
№ 01–98, 03–2001.
Работа представляет комплекс теоретических и экспериментальных исследований технологических принципов управления сборочнорезьбообразующих процессов, направленных на снижение трудоемкости
процесса сборки и получение резьбовых соединений с высокими эксплуатационно-техническими характеристиками. Основные научные и практические
результаты состоят в следующем:
1. Исследован процесс сборки резьбовых соединений с использование
принципов управления, которые позволяют повысить эффективность сборочного процесса, снизить трудоемкость основных операций, улучшить качество получаемых соединений. Для снижения крутящих моментов предложено использовать адаптивное управление скоростью завинчивания на основных переходах резьбообразования. Разработана технология получения
резьбовых соединений с заданными свойствами.
2. Проанализированы основные достижения в области управления
сборочно-резьбообразующими процессами. Особенностью данной технологии является широкая номенклатура крепежных изделий и способов монтажа. Бессистемность информации в литературных источниках вызывает значительные трудности в разработке технологического процесса сборки резьбовых соединений. Установлены области применения сборочнорезьбообразующих технологий на предприятиях Забайкалья, значительную
долю которых занимают ремонтные заводы. В ремонтном производстве широко используются самонарезающие и резьбовыдавливающие винты, например, при ремонте одного вертолета типа МИ-8 расход самонарезающих винтов составляет около 1500 шт.
3. Для исследования условий сборки резьбовых соединений разработана экспериментальная установка, на которой проведен комплекс исследо150
ваний. Установлено, что наибольшее влияние на крутящий момент резьбообразования оказывают: скорость свинчивания, шаг резьбы, диаметр винта,
длина завинченной резьбовой части.
4. На основе теоретического анализа получены зависимости силовых
показателей резьбообразования при сборке в корпусный и листовой материал. Впервые исследована сборка пакета листовых материалов, включая многослойный пакет из разнородных материалов типа «металл-пластмасса» и
разработаны соответствующие рекомендации.
5. Исследованы силовые, точностные и эксплуатационно-технические
характеристики соединений, экспериментально установлен закон изменения
скорости на этапе завинчивания, обеспечивающий оптимальные условия
сборочного процесса. Для пакета листов определено усилие сдвига, характеризующее несущую способность соединения.
6. Разработана система автоматизированной подготовки технологического процесса на основе информационно-аналитической системы с элементами экспертной оценки. В информационном блоке системы собраны обширные данные по резьбосборочным технологиям, а блок логического вывода позволяет быстро определить оптимальную конструкцию крепежного
элемента для заданных начальных условий. Аналитический блок автоматизирует технологические расчеты. Расчет оптимальных режимов сборки производится в блоке оптимизации. Разработаны рекомендации по применению
данной системы.
7. Результаты исследований внедрены в промышленное производство
АО «Машзавод» г. Читы, экономический эффект от внедрения технологии
автоматизированной подготовки сборочно-резьбообразующих процессов составил 24,6 тыс. руб. в ценах 2000 год
процесса сборки и получение резьбовых соединений с высокими эксплуатационно-техническими характеристиками. Основные научные и практические
результаты состоят в следующем:
1. Исследован процесс сборки резьбовых соединений с использование
принципов управления, которые позволяют повысить эффективность сборочного процесса, снизить трудоемкость основных операций, улучшить качество получаемых соединений. Для снижения крутящих моментов предложено использовать адаптивное управление скоростью завинчивания на основных переходах резьбообразования. Разработана технология получения
резьбовых соединений с заданными свойствами.
2. Проанализированы основные достижения в области управления
сборочно-резьбообразующими процессами. Особенностью данной технологии является широкая номенклатура крепежных изделий и способов монтажа. Бессистемность информации в литературных источниках вызывает значительные трудности в разработке технологического процесса сборки резьбовых соединений. Установлены области применения сборочнорезьбообразующих технологий на предприятиях Забайкалья, значительную
долю которых занимают ремонтные заводы. В ремонтном производстве широко используются самонарезающие и резьбовыдавливающие винты, например, при ремонте одного вертолета типа МИ-8 расход самонарезающих винтов составляет около 1500 шт.
3. Для исследования условий сборки резьбовых соединений разработана экспериментальная установка, на которой проведен комплекс исследо150
ваний. Установлено, что наибольшее влияние на крутящий момент резьбообразования оказывают: скорость свинчивания, шаг резьбы, диаметр винта,
длина завинченной резьбовой части.
4. На основе теоретического анализа получены зависимости силовых
показателей резьбообразования при сборке в корпусный и листовой материал. Впервые исследована сборка пакета листовых материалов, включая многослойный пакет из разнородных материалов типа «металл-пластмасса» и
разработаны соответствующие рекомендации.
5. Исследованы силовые, точностные и эксплуатационно-технические
характеристики соединений, экспериментально установлен закон изменения
скорости на этапе завинчивания, обеспечивающий оптимальные условия
сборочного процесса. Для пакета листов определено усилие сдвига, характеризующее несущую способность соединения.
6. Разработана система автоматизированной подготовки технологического процесса на основе информационно-аналитической системы с элементами экспертной оценки. В информационном блоке системы собраны обширные данные по резьбосборочным технологиям, а блок логического вывода позволяет быстро определить оптимальную конструкцию крепежного
элемента для заданных начальных условий. Аналитический блок автоматизирует технологические расчеты. Расчет оптимальных режимов сборки производится в блоке оптимизации. Разработаны рекомендации по применению
данной системы.
7. Результаты исследований внедрены в промышленное производство
АО «Машзавод» г. Читы, экономический эффект от внедрения технологии
автоматизированной подготовки сборочно-резьбообразующих процессов составил 24,6 тыс. руб. в ценах 2000 год
Подобные работы
- Технологические принципы управления сборочно-резьбообразующими процессами
Диссертации (РГБ), технология машиностроения. Язык работы: Русский. Цена: 470 р. Год сдачи: 2002 - Участок групповой механической обработки деталей типа «Ось»
Дипломные работы, ВКР, технология машиностроения. Язык работы: Русский. Цена: 4260 р. Год сдачи: 2016 - Участок групповой механической обработки деталей типа «Штуцер
Дипломные работы, ВКР, механика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018