WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

На правах рукописи

САРИЛОВ МИХАИЛЮРЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙОБРАБОТКИ
И КАЧЕСТВАОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
НА ОСНОВЕ ПОДХОДОВ ИСКУССТВЕННОГОИНТЕЛЛЕКТА

Специальность 05.03.01– Технологии иоборудование

механической ифизико-технической обработки

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соисканиеученой степени

доктора техническихнаук

Комсомольск-на-Амуре– 2008

Работа выполнена вгосударственном общеобразовательномучреждении высшего профессиональногообразования «Комсомольский-на-Амурегосударственный технический университет»(ГОУВПО «КНАГТУ»)

Научныйконсультант:

Заслуженныйдеятель науки и техники РФ, академик РИА,доктор технических наук, профессорКАБАЛДИН Юрий Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктортехнических наук, профессор

УШОМИРСКАЯ ЛюдмилаАлексеевна

(СПбГПУ, г.Санкт-Петербург),

доктор технических наук,профессор

ЛИТОВКА ГеннадийВасильевич

(АГУ, г.Благовещенск)

доктор технических наук,профессор

ДАВЫДОВ ВладимирМихайлович

(ТОГУ, г.Хабаровск)

Ведущаяорганизация:

УчреждениеРоссийской Академии Наук «Институтмашиноведения и металлургии ДВО РАН» г.Комсомольск-на-Амуре (УРАН «ИМиМ ДВОРАН»)

Защита состоится 04 июля2008 г. в 14 часов на заседаниидиссертационного совета ДМ 212.092.01 в ГОУВПО«КнАГТУ» по адресу 681013,
г.Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, ГОУВПО«КнАГТУ», ауд. 201-3.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ГОУВПО«КнАГТУ».

Автореферат разослан«»2008 г.

Ученый секретарьдиссертационного Пронин А.И.

совета, к.т.н.,доцент

Актуальностьтемы. Интенсивное использование электроэрозионнойобработки (ЭЭО) внастоящее время обусловлено современнымитенденциями развития, характерными дляотечественного машиностроения. Перед машиностроением остро стоитзадача интенсификации производственныхпроцессов изготовления продукции, при этомвыпускаемаяпродукция должна удовлетворять самымвысокимтребованиям качества. Высокая гибкость итехнологичность методов ЭЭО позволяет успешно решить эти задачи.

ЭЭО вреальных условиях представляет собойсущественно нелинейный стохастический процесс,достаточно полная математическая моделькоторого отсутствует. Поэтому для выбора оптимальныхрежимов ЭЭО,обеспечивающих максимальную производительность и качество обработанныхповерхностей приизмененииплощади, глубины и геометрии рабочей зоны,расхода рабочей жидкости и т.п. требуются обширныетеоретические и экспериментальныеисследования.Известно, чтофизико-химические процессы, протекающиепри электроэрозионной обработке, очень сложны и главное оченьскоротечны, врезультате большинство изних могут бытьописаны только качественно. Неустойчивостьпроцесса ЭЭО снижает ееосновные показатели(производительность обработки, шероховатостьповерхности) и вызывает повышенныйрасходэлектрода-инструмента.

Широкое использованиесредств вычислительной техники всовременномэлектроэрозионном оборудовании (станков сЧПУ) позволяет управлять выходными параметрами процесса ЭЭО на основефундаментальных подходов к устойчивости сложных систем. Кчислу фундаментальных подходов кисследованию устойчивости сложных систем следуетотнести теорию синергетики (самоорганизации). Одним из важнейшихнаправлений теории синергетикиявляется нелинейная динамика. Важным достоинствомнелинейной динамики является то, что онапозволяет проводить количественную оценкуустойчивости сложных систем врежиме реальном времени, их организованность вфазовом пространстве.Другим новым направлением в теории синергетики являются искусственныенейронные сети, которые внастоящее время составляютоснову подходов искусственного интеллекта.Нейронныесети дают возможность не только определять оптимальныеусловия обработки, но и моделировать процессЭЭО при минимальном расходе материальных ивременных затрат. Всвязи с этим, исследованиявзаимосвязи устойчивостипроцессаЭЭО свыходнымихарактеристиками процесса,прогнозирование и управление ими на основенелинейной динамики инейронносетевого моделирования является актуальнойпроблемой современного машиностроения.

Цель и задачиработы – повышение эффективностиразмерной электроэрозионной обработки,путем обеспечения устойчивости рабочихпроцессов и качества обрабатываемойповерхности на основе подходовискусственного интеллекта.

Для решенияпоставленной цели были сформулированыследующие задачи:

–исследовать механизм электрической эрозиии определить его основныехарактеристики, влияющие на эффективностьЭЭО, разработать путии методику оптимизации режимаобъемного электроэрозионногоформообразования;

–экспериментально исследоватьустойчивость процесса ЭЭО, выявитьпараметры, определяющие устойчивостьэтого процесса, предложить и апробироватькритерии оценки устойчивости процессаЭЭО;

–разработать методы повышенияэффективности ЭЭО, обеспечивающиецеленаправленное формированиеобработанной поверхности с заданнымимеханическими свойствами;

– наоснове подходов искусственного интеллектаразработать нейронносетевую модельпроцесса ЭЭО для систем адаптивногоуправления процессом ЭЭО, описывающуюпотерю устойчивости и возникновениережима хаотического состояниясистемы;

– наоснове предложенных критериевустойчивости процесса ЭЭО разработать системуадаптивного управлениятехнологическими параметрамиобработки.

Методы исследования.При выполнении диссертационнойработыиспользованы методы технологиимашиностроения, фундаментальные положенияфизики твердого тела, электрохимии,гидродинамики, теории надежности, теорииуправления, теории искусственногоинтеллекта, теории самоорганизации, теориинелинейной динамики, теории искусственныхнейронных сетей, а также промышленныйопыт применения ЭЭО.

Научная новизна работызаключается вследующем:

–установлены закономерности параметровединичного электроэрозионного разрушенияс производительностью и качествомобработки при ЭЭО. Показано, чтораспределение диаметров единичных лунокпроисходит по закону равной вероятности,вследствие чего при ЭЭО имеет местосистематическая погрешность, связанная ссамим процессом (непостоянствосопротивления по площади электрода).Анализ экспериментальныхданных по коэффициенту сосредоточенияпоказал, чтоон подчиняется закону нормальногораспределения, что свидетельствует отом, что сам процесс образования единичных лунок реализуется бездоминирующей погрешности;

–предложены подходы к оптимизации режимовобъемного электроэрозионногоформообразования отверстий в заготовкахиз различных материалов на основеэкономических показателей ЭЭО.Установлено, что производительность икачество обработанной поверхности при ЭЭОв значительной степени определяетсяустойчивостью ЭЭО. В этой связи предложеныи экспериментально подтверждены критерииоценки устойчивости процесса ЭЭО,определяющие его производительность икачество поверхности – фрактальнаяразмерность, информационная энтропия ипоказатели Ляпунова сигналов акустическойэмиссии (АЭ), регистрируемой в процессеобработки. Степень потериустойчивости процессаЭЭО определяется свойствамиобрабатываемого материала и режимомобработки;

–установлена корреляционная связь междуфрактальной размерностью шероховатостиповерхности обработаннойэлектроэрозионным методом и фрактальнойразмерностью структуры этой жеповерхности, а также между фрактальнойразмерностью сигнала АЭ как прирегистрации сигнала сэлектрода-инструмента иэлектрода-заготовки. Показано, что фрактальная размерностьшероховатости поверхности существенно зависитот свойствобрабатываемого материала. С увеличениемшероховатости возрастает и значениефрактальной размерности, т.е. возрастает степеньхаотичности процессаЭЭО вне зависимости отмарки обрабатываемогоматериала.Поэтомуфрактальная размерность может являтьсятакже диагностирующим параметром динамики процессаЭЭО;

– показаночто, характер зависимостей шероховатостиRa поверхностейобработанных электроэрозионным методом ифрактальной размерности шероховатостиD0 от параметров обработкисамоподобны, т.е. между ними такжесуществует корреляция, причем для всехисследуемых материалов. Вэтой связи,фрактальнуюразмерность можно использовать вкачестве диагностирующего признака при оценкешероховатости поверхностного слоя приЭЭО;

– наоснове предложенных критериевустойчивости ЭЭО и, в частности,фрактальной размерности, путем анализа еев режиме реального времени, разработанасистема адаптивного управлениятехнологическими параметрами процессаЭЭО. Показано, что адаптивная системауправления процесса ЭЭО способствуетповышению качества обработаннойповерхности, а также уменьшения износаэлектрода-инструмента, и увеличенияпроизводительности и основана наопределении оптимальных режимов работыоборудования, обеспечивающих повышениеэффективности ЭЭО.

Обоснованность научных положений, рекомендацийи достоверностьрезультатов исследований подтверждается:использованием хорошо известных втехнологии машиностроения методов иметодик планирования и проведениятеоретических и экспериментальныхисследований, применением современныхметодик физических измерений,сертифицированной измерительнойаппаратуры, качественных средств анализаэкспериментальных данных, современнойвычислительной техники и программныхсредств для автоматизации эксперимента,согласованность теоретическихрезультатов с экспериментальными данными,полученными автором идругими исследователями; успешнойреализацией разработанных рекомендаций ипрограммных средств намашиностроительныхпредприятияхгорода и края, в частности наОАО КнААПО им. Ю.А.Гагарина, Амурском судостроительномзаводе, Комсомольском-на-Амуре ТЭЦ-2, ФГУП ПО «Вымпел»г. Амурск, а также в учебномпроцессе Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Практическая ценностьработы заключается в следующем:

- разработаны методики иалгоритмы, позволяющие определитьоптимальные режимы обработки,обеспечивающие формирование обработаннойповерхности с заданными механическимисвойствами.

- разработан комплекспрограмм, для расчета оптимальных режимовЭЭО для различных материалов, позволяющийпо заданным значениям шероховатости,свойств обработанной поверхности, площадии глубины обработки, определитьоптимальные параметры режимаобработки.

- разработан алгоритм ипрограмма его реализации, позволяющаямоделировать динамику процессаэлектроэрозионной обработки методомреконструкции аттракторов повиброакустическим сигналам ипрофилограммам шероховатостиобработанной поверхности с целью выявления корреляции междухарактером динамики процесса и качествомполучаемой поверхности.

- предложенныерекомендации по оптимизации режимовобработки, расчета технологическихпараметров обработки и профилирующейчасти электрода-инструмента и управленияпроцессом внедрены на ОАО«Комсомольское-на-Амуре авиационноепроизводственное объединение им. Ю.А.Гагарина», на ряде других предприятийгорода и края.

Реализация работы.Результатынаучно-исследовательской работы«Исследование и отработка ТП изготовленияэлектродов для ЭЭ перфорирования панелизащитного устройства с использованиемметода ЭЭ вырезки» внедрены на ОАО«Комсомольское-на-Амуре авиационноепроизводственное объединение им. Ю.А.Гагарина», в рамках выполненияхоздоговора. Результатынаучно-исследовательской работы«Исследование влияния режимов ЭЭО накачество поверхностного слоя» внедренына ФГУП производственном объединении«Вымпел» г. Амурск, общий экономическийэффект составил 54500 рублей в ценах 2004 г.Результаты исследования влияния ЭЭО накачество поверхностного слоя внедрены наКТЭЦ-2 г. Комсомольск-на-Амуре, в результатевнедрения достигли уменьшения износаэлектрода-инструмента в 1,43 раза иувеличение производительности труда в 1,78раза по сравнению со стандартнойпроизводственной программой. Результатынаучно-технической продукции по теме«Повышение эффективности и надежностипроцесса размерной ЭЭО в условияхавтоматизированного производства наоснове теории самоорганизациипроцессов» внедрены на ОАО«Амурский судостроительный завод» г.Комсомольск-на-Амуре, в результатевнедрения достигается значительноесокращение времени на технологическуюподготовку производства при разработкетехнологий сиспользованием ЭЭО.

Разработан, апробировани внедрен пакет программ «Оптимизациятехнологических режимовэлектроэрозионного объемного копированиязаготовок из стали «Расчет режимов ЭЭОК»»,«Оптимизация режимов ЭЭО «Techno EDM»» на ОАО«Комсомольское-на-Амуре авиационноепроизводственное объединение», на рядедругих предприятий.

Результаты научныхразработок используются в учебномпроцессе на кафедрах«МТНМ»,«ТМ», «БЖД»ГОУ ВПО «КнАГТУ», при изучении дисциплин«Прогрессивные методыобработки», «Повышение надежностипроцессов механообработки в автоматизированномпроизводстве», «Системы управлениятехнологическим оборудованием», «Управлениепроцессами и объектами в машиностроении».

Личный вклад автора.Теоретические иэкспериментальные исследования,обобщенные в представленной работе,выполнены автором как самостоятельно, так и всоавторстве со своими учениками. При этомавтору принадлежит: постановка проблемы в целом ипостановка задач аналитических и экспериментальных исследований;научное руководство и непосредственноеучастие в экспериментах, весь комплексэкспериментов и теоретических данных,включая обработку результатови их интерпретацию;написание большинства статей и выводов по ним,тезисов докладов, отчетов и описаний, атакже разработка и верификацияалгоритмов,используемыхв зарегистрированных программныхпродуктах. Сформулирована функция цели прирешении задачи оптимизации режимов ЭЭО и их апробации, атакже их внедрении. При личном инепосредственном участии автораразработаны рекомендации и методики по разработкетехнологии и управленияэлектроэрозионнойобработкой.

Экспериментыпроводились совместно с аспирантами,соискателями и магистрами Бобошко А.И., Плешаковым.Ю.,Соболевым.Б., Захаровым Е.К., Бреевым С.В., Покотило М.А.научным руководителемкоторых являлся автор.Совместными являются научно-исследовательскиерезультаты, связанные с выполнением бюджетных идоговорных НИР, проводимых на ОАО«Комсомольское-на-Амуре авиационноепроизводственное объединение им. Ю.А.Гагарина» ина рядедругих предприятий, где автор такжеявлялсянаучным руководителем.

На защиту выносятся:

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»