WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Большинство эксплуатационных свойств изготавливаемых деталей машин зависят от комплекса прочностных свойств, которые в наибольшей степени влияют на функциональные характеристики изделия, т.е. от материала и его конструктивной прочности.

Надо также отметить, что, несмотря на большое разнообразие материалов, в машиностроении зачастую требуется такое сочетание различных свойств, которые возможно достичь только дополнительной обработкой.

Большинство эксплуатационных характеристик деталей и узлов машин определяются качественным состоянием поверхностного слоя деталей, формируемых на финишных операциях технологических процессов. Качество деталей, их механические и физико-механические свойства в значительной степени зависят от отделочно-упрочняющей обработки, применяемой на различных стадиях производства.

В период разработки конструкции идёт формирование не только геометрического облика и служебных характеристик детали, но и концепция технологического процесса её изготовления, так как именно здесь в рабочей конструкторской документации закладываются основные признаки детали, определяющие эту концепцию (метод получения заготовки, технологические канавки для выхода режущего инструмента, центровые отверстия, требования к упрочняющей обработке (УО) материала детали и отдельных поверхностей и т.д.).

Спроектировав для определённых условий эксплуатации конструкцию детали, конструктор должен определить – есть ли необходимость в УО детали, и отразить эти требования в рабочих чертежах детали.

Выбор оптимального вида материала и технологии УО деталей на стадиях конструкторского и технологического проектирования сопряжён с поиском и анализом больших объёмов информации. Однако, выбор методов и технологии УО деталей недостаточно формализован, что при частой смене моделей объектов производства приводит к необходимости длительной отработки технологии упрочняющей обработки новых деталей уже на стадии их производства. В современном производстве при использовании интегрированных САПР эта задача должна эффективно решаться ещё на стадии проектирования и технологической подготовки производства новых изделий. В связи с вышеизложенным, актуальным является комплексное исследование процедур системного анализа при выборе метода УО деталей на стадии проектирования машин в интегрированных САПР.

Данная работа является частью исследований, входящих в комплексные научно-технические программы по развитию авиастроения, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, что подтверждает её актуальность.

3 Степень разработанности проблемы. Исследованиям в области методов УО посвящены работы Одинцова Л.Г., Шнейдера Ю.Г., Аверченкова В.И., Бабчиева А.П., Тамаркина М.А., Рыжова Э.В, Попова М.Е., Сулимы А.М., Рыковского Б.П., Суслова А.Г, Тополянского П. А., Смелянского В.М. и других ученых.

В этих исследованиях выявлены технологические возможности методов УО, области их эффективного применения. Однако, вся информация о рассматриваемых в настоящее время методах УО недостаточно систематизирована и не адаптирована для включения ее в системы автоматизированного проектирования.

Цель и основные задачи диссертационной работы. Целью работы является обеспечение требуемых эксплуатационных свойств деталей на основе выбора рационального метода УО на стадии проектирования машин.

На основании изучения состояния вопроса и предварительного анализа перспективных путей автоматизации выбора метода УО деталей установлено, что для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Дать анализ современного состояния вопросов выбора методов УО при проектировании и изготовлении деталей машин;

2. Разработать информационные модели методов УО деталей машин и установить области их эффективного применения;

3. Разработать структуру банка данных для формализованного выбора рациональных методов УО на стадии проектирования машин;

4. Разработать информационное и методическое обеспечение решения задач поддержки принятия решения при выборе метода УО деталей на стадии проектирования машин;

5. Разработать пробную версию автоматизированной системы поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей в интегрированных САПР.

Объектом исследования являются методы и технология УО поверхностного слоя деталей.

Предметом исследования является технологическое обеспечение качества поверхностного слоя и долговечности деталей на стадии проектирования машин.

Методологической базой исследований является научные основы технологии машиностроения и методология системного анализа.

Теоретической базой исследований является теория множеств, теория кластерного анализа и теория графов.

Экспериментальной базой исследований является систематизация существующих в технологии методов УО и экспериментальные исследования методов УО, проводимые на кафедре "Технология 4 машиностроения" ДГТУ, экспериментальное тестирование банка данных методов УО.

Научные результаты, выносимые на защиту:

- метод формализованного решения задачи выбора метода УО поверхностного слоя деталей на стадии проектирования машин;

- комплекс процедурных моделей принятия решений при автоматизированном выборе метода УО деталей машин;

- математические модели решения задачи выбора при булевом описании технологических возможностей методов УО и параметров качества поверхностного слоя деталей машин;

- разработка автоматизированного банка данных методов УО деталей машин;

- методика создания информационного обеспечения автоматизированной системы поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей машин в интегрированных САПР.

Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к достижению поставленной цели, учитывающем:

- разработку и апробацию на практике формализованного метода решения задачи выбора метода УО поверхностного слоя деталей на стадии проектирования машин;

- разработку комплекса процедурных моделей принятия решений при автоматизированном выборе метода УО деталей машин;

- решение аналитическим методом задачи по определению комплексного критерия выбора при булевом описании технологических возможностей методов УО и качества поверхностного слоя деталей машин;

- разработку структуры автоматизированного банка данных методов УО деталей машин;

- разработку методики создания информационного обеспечения автоматизированной системы поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей машин в интегрированных САПР.

Практическая значимость:

Разработанная методология автоматизированного выбора метода УО деталей при проектировании машин в интегрированных САПР позволяет обеспечить комплекс заданных эксплуатационных и технологических параметров качества деталей машин. Разработанная программа системы поддержки принятия решения позволяет комплексно решать задачи выбора метода УО при конструкторской и технологической подготовке производства с учётом требуемого качества изготовляемых деталей.

Работа прошла апробацию на практике при решении тестовых задач автоматизированного выбора метода УО деталей авиационного машиностроения, а также при проведении лабораторных работ по дисциплине «САПР технологических процессов» в учебном процессе ДГТУ.

5 Соответствие диссертации паспорту научной специальности:

Диссертационная работа представляет собой решение актуальной научной технической задачи технологического обеспечения и повышения качества поверхностного слоя и долговечности деталей машин за счет рационального выбора методов УО на стадии проектирования машин.

Содержание исследований соответствует специальности 05.02.08 "Технология машиностроения". Области исследований № 2 (технологические процессы и операции, обеспечивающие качество изделий, снижение их себестоимости), и № 7 (технологическое обеспечение качества поверхностного слоя и долговечности деталей машин).

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях профессорскопреподавательского состава, сотрудников и студентов ДГТУ, г. Ростов-наДону, 2010-2012 г.;17-й Междун. открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации». - Москва, 2011;

Международном семинаре «Системный анализ, управление и обработка информации» (27 сент. – 2 октября 2011 г.) – Ростов-на-Дону, 2011 г.; 2-й Межд. научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» - Кемерово, 2011г.; IХ региональной научнопрактической конференции учреждений высшего и среднего профессионального образования «Аспекты развития наук

и, образования и модернизации промышленности» - Ростов-на-Дону, 2011 г.; 1-й Всерос.

с междун. участием научно-техн. конф. «Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации)» (Иркутск, 2829 апреля 2011 г.);3-й Международной научно-технической конференции «Модернизация машиностроительного комплекса России на научных основах технологии машиностроения (ТМ-2011)», Брянск, 2011 г.;1-й Междун. научно-практ. конф. «Инновации в машиностроении» - Бийск, 2010 г.; Международной научно-технической конференции «Методы отделочно-упрочняющей и стабилизирующей обработки ППД в технологии изготовления деталей машин и инструментов», г. Ростов-наДону, 2010 г.

Результаты диссертации внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет» при подготовке студентов по специальности 151001 – Технология машиностроения при изучении дисциплины «САПР технологических процессов», и в производство ОАО "РОСТВЕРТОЛ".

Соответствие научному плану и целевым комплексным программам:

Данная работа является частью исследований, входящих в комплексные научно-технические программы по развитию авиастроения, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, что подтверждает её актуальность. А также в соответствии с планом научных исследований ДГТУ.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, библиографического списка из 110 наименований, и 5 приложений. Диссертация изложена на 145 страницах (без приложений и библиографического списка), содержит 31 рисунок, 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, её научная новизна, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса выбора метода упрочнения деталей машин на различных этапах жизненного цикла машин.

Представлен прогноз развития методов УО поверхностного слоя деталей машин, к которым в основном относятся методы поверхностного пластического деформирования (ППД), методы термической, химико-термической обработки и методы нанесения покрытий. Выполнен обзор литературных источников и исследований, которые посвящаются методам УО. Большой вклад в обеспечение эксплуатационных характеристик деталей машин методами упрочняющей обработки в своих работах внесли: Одинцов Л.Г., Шнейдер Ю.Г., Аверченков В.И., Бабичев А.П., Тамаркин М.А., Попов М.Е., Рыковский Б.П., Тополянский П.А., Смелянский В.М., Рыжов Э.В., Сулима А.М., Суслов А.Г., Проскуряков Ю.Г и др.

В области оптимизации процессов УО большое внимание заслуживают работы Рыковского Б.П., Сулимы А.М., Суслова А.Г, Аверченкова В.И., Проскурякова Ю.Г, Петросова В.В., и других ученых.

Однако в этих работах не достаточно рассматриваются вопросы автоматизации выбора метода УО.

Рассмотрена эффективность применения систем автоматизированного проектирования (САПР) в промышленности для конструкторского и технологического проектирования различных деталей машин, для которых необходимо использовать различные методы УО.

Выявлена и показана роль применения интегрированных САПР для автоматизации выбора метода УО, которые обеспечивают надежный, точный и быстрый доступ к банку данных этих методов.

На основании анализа состояния вопроса выбора метода УО деталей на стадии проектирования машин установлено, что:

- современные машины характеризуются большим разнообразием условий эксплуатации и требуют различного подхода к выбору марки конструкционного материала и методов УО детали.

- в технологии машиностроения используют широкий спектр технологических методов УО, позволяющих достигать требуемых эксплуатационных свойств деталей.

- в современной технической литературе и производственной практике накоплен большой объем информации по методам упрочняющей обработки, который характеризуется большим различием данных и рекомендаций.

Установлено, что для решения задачи выбора метода УО на стадии проектировании с помощью САПР требуется:

- провести анализ современного состояния вопросов использования методов УО при изготовлении деталей машин;

- разработать информационное и методическое обеспечение решения задач поддержки принятия решения при выборе метода УО деталей машин в интегрированных САПР;

- разработать процедурные модели формализованного выбора рациональных методов УО.

В заключительной части главы сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена разработке математической модели решения задач автоматизированного выбора марки материала и метода упрочнения деталей при проектировании машин.

При наличии в настоящее время значительного количества различных методов УО, их выбор представляет сложную с практической точки зрения задачу. Эта задача может быть решена двумя путями:

Первый путь - применение типовых технологических решений.

Второй путь - создание банка методов УО с использованием ЭВМ для поиска и выбора метода, наиболее целесообразного для конкретной обрабатываемой детали.

Пусть имеется некоторый набор методов УО 1, 2, 3, , i, , n ( i - i-й тип метода обработки).

Для каждого из методов УО, принадлежащих к указанной группе n, известен набор технологических параметров, достигаемых этим i i методом:

(1) 1 1 (1) (1) для - 1 : ;

X, X, X, , X, , X 1 2 3 j m 2 2 ( 2) (2) 2 : ;

X1( 2), X, X, , X, , X 2 3 j m............................................................. (1) i i (i) (i) i : ;

X1(i), X, X, , X, , X 2 3 j m..............................................................

n n (n) (n) :.

n X1(n), X, X, , X, , X 2 3 j m n m В пространстве параметров, каждому методу УО i X j i j будет соответствовать точка i с ( i ) i i ( i ) (i ) координатами.

X, X, X, , X, , X 1 2 3 j m Обозначим заданные конструктором числовые характеристики параметров упрочненного слоя детали через ( 0 ) 0 0 ( 0 ) ( 0 ).

X, X, X, , X, , X 1 2 3 j m Тогда идеальным (эталонным) методом УО для рассматриваемой детали был бы метод 0, характеристики которого были бы равны требуемым параметрам упрочняемой детали.

В пространстве параметров m, этому методу упрочнения будет X j j соответствовать точка с ( 0 ) 0 0 ( 0 ) ( 0 ) координатами (рис. 1).

X, X, X, , X, , X 1 2 3 j m Рис.1. Схема выбора метода УО в пространстве параметров состояния поверхностного слоя детали.

Выбирая метод упрочнения трудно обеспечить полное совпадение всех физико-механических и других параметров с эталонными. Поэтому рассматриваемая задача сводится к определению метода упрочнения наиболее близко стоящего по своим параметрам эталонному методу X0, т.е. к удовлетворению условия близости: минимум функционала Fi, 0 - евклидово расстояние.

Процесс минимизации может осуществляться по нескольким типам минимизирующих функционалов, например:

m (i) (0) (2) Fi, 0 X X j j j j(i) (0) где и - параметры упрочненного слоя для рассматриваемого X X j j метода упрочняющей обработки и эталонные, требуемые по условиям эксплуатации детали;

- весовые функции, определяющие степень важности параметра.

j На практике параметры методов обработки являются случайными величинами и могут варьировать относительно номинального значения.

Практически, в очень большом числе реальных случаев, имеет место несимметричное распределение параметров и цены результата. Во всех этих случаях подлежит исследованию вопрос о целесообразном смещении номинала параметров относительно середины допуска, т. е. смещении, создающем наибольшее математическое ожидание цены результата.

Метод оптимума номинала позволяет для любого известного закона распределения отклонений и заданного распределения цен результата определить такое смещение номинала от середины поля допуска, которое дает наибольшее значение математического ожидания цены результата - i наибольшую интегральную потребительскую эффективность U (Х).

Математическое ожидание E (Expectation) интегрального показателя i потребительской ценности по каждой i-ой альтернативе (i=1,2, …,n) U (Х ) m по совокупности показателей может быть определено по X xj j формуле (3):

m 1 i E U ( Х ) ( K w E U ( x ) 1 ) 1, j j j K j 1 (3) x max Е U ( x ) U ( x ) f ( x ) dx ;

j j j j j j x min где f(xj) - функция (закон) распределения плотности вероятности j-го (j=1,2, …,m) единичного критериального показателя (параметра) хj;

U (xj ) - функция потребительской ценности для j-го (j=1,2, …,m) j единичного критериального показателя хj;

хj- требуемый уровень j –го критериального показателя (j=1,2, …,m);

wj- весовой коэффициент каждого j-го (j=1,2, …,m) критериального m показателя,.

j j К – постоянная нормализации.

На практике возможные различные варианты решения задачи выбора метода УО, удовлетворяющего требуемым параметрам (рис. 2):

Рис. 2. Варианты решения задачи выбора метода УО.

а) когда требуемые параметры лежат в области технологических возможностей одного метода УО, решение однозначно - выбор падает именно на этот метод УО;

б) когда требуемые параметры лежат в перекрывающихся областях технологических возможностей нескольких методов УО, то значит, что требуемые параметры можно получить несколькими методами;

в) когда требуемые параметры лишь частично покрываются технологическими возможностями метода;

г) демонстрирует отсутствие метода УО, который своими технологическими возможностями позволил бы получить требуемые параметры.

Для описания и выбора методов УО были созданы структурнофункциональные модели методов УО. Анализ технической литературы по упрочняющей технологии показал, что ряд авторов предлагают модели, характеризующие какое-то одно свойство метода УО, другие только описывают свойства методов, не формируя моделей.

Из множества вариантов описания методов УО необходимо выбрать форму удобную для последующей реализации и разработки на её основе унифицированного программного обеспечения.

В общем виде модель метода УО может быть представлена технологической системой (рис. 3), характеризуемой внутренними свойствами X, внешними свойствами Y, и свойствами внешней окружающей среды Z.

Структура метода УО позволяет проследить две основные задачи, решаемые в процессе производства детали (рис. 4).

Внешняя среда условия Zy функционирования ' Внешние '' Z0 ZВнутренние свойства X свойства свойства заготовки до заготовки после Свойства Y обработки обработки Рис. 3. Структурно - функциональная модель метода УО как технологической системы.

Свойства внешней среды Внешние условия Внешние свойства продукт предмет Внутренние свойства метода УО метода УО Рис. 4. Прямая и обратная задачи выбора метода УО.

Прямая и обратная задачи выбора метода УО могут быть представлены с использованием теории множеств следующим образом (рис.5).

Рис. 5. Прямая (а) и обратная (б) задачи выбора метода УО.

Исходя из вышеперечисленного все сведения можно их подробно описать и свести в таблицу " структурно-функциональная модель метода УО ", табл.1.

Таблица 1. Пример представления структурно-функциональной модели метода УО.

Для использования структурно-функциональной модели методов УО при принятия решения о выборе метода упрочняющей обработки деталей были использованы специальные алгоритмы.

На рис. 6 показана принципиальная схема алгоритма принятия решения при выборе метода УО проектируемой детали на основе минимизирующего функционала по формуле (2), и интегрального показателя потребительской ценности по формуле (3).

По алгоритму (рис. 6), рассчитываются значения минимизирующего функционала для каждого, содержащегося в базе данных, F , i метода УО.

Рис. 6. Схема алгоритма принятия решения при выборе метода УО детали.

Результаты расчётов приведены на рис. 7, а, б, в. Из рис. 7,а видно, что для заданных условий минимальное значение функционала F, i имеет метод. Близкие значения к min Fi, 0 имеют методы обработки 12 и 15, причём из них предпочтение имеет метод 12, так как, он имеет меньшее рассеивания значения интегрального показателя потребительской ценности UX . При изменении условий выбора (см.

рис. 7,б и 7,в) изменяются значения минимизирующего функционала Fi, и результаты выбора.

Рис. 7. Расчётные значения минимизирующего функционала (0) (0) (0) для значений: а) =50; =2; =10; =0,2 при Fi, 0 X1(0) X X X 2 3 (0) (0) =0,5; =0,3; 3 =0,1; =0,1; б) =30; =5; =3; =0,1 2 4 X3(0) X X1(0) X 2 (0) при =0,5; =0,3; 3 =0,1; 4 =0,1; в) =50; =2; =10;

1 2 X X3(0) X1(0) (0) =0,2 при 1 =0,1; 2 =0,1; 3 =0,3; 4 =0,5.

X При решении задач выбора, при описании исходных данных параметры методов УО могут быть заданы в абсолютном или относительном выражении. Для решения весьма широкого класса технологических задач и качественных параметров достаточно использовать булево описание признаков (рис. 8),что значительно упрощает алгоритмическое и программное обеспечение.

Рис. 8. Представление исходных данных с булевым описанием классификационных признаков на ЭВМ.

В заключительной части второй главы изложены основные выводы.

В третьей главе приводится формализованное описание структуры автоматизированного банка данных методов и технологии УО деталей машин.

Для формализованного описания структуры автоматизированного банка данных методов и технологии упрочняющей обработки деталей машин были использованы системные подходы, которые в первую очередь требовали разработки классификации существующих методов УО. Анализ выполняемых исследований в этом направлении показывает, что в настоящее время отсутствует единая точка зрения на классификацию методов обработки. Предложенные рядом авторов классификации, как правило, отличаются одна от другой и охватывают различные виды обработки.

Решение задач, возникающих при выборе метода обработки, особенно в условиях автоматизированных систем проектирования, показывает необходимость создания более общих подходов при разработке этого вида классификации. При этом наиболее важными признаками классификации должны быть: принцип действия метода обработки, его назначение и область применения.

В данной работе при формировании "банка" методов УО установлена неразрывная связь методов упрочнения с формой упрочняющейся детали, поэтому для идентификации вида детали используется классификатор ЕСКД.

Разработка классификации методов упрочняющей обработки позволила перейти к задаче алгоритмизации выбора метода УО деталей.

Такая задача для поиска рационального метода УО детали в данной системе сводится к последовательному перебору имеющихся исходных характеристик требуемого качества детали и выбору удовлетворяющих данным характеристикам методов УО. При этом результат может представлять собой: одно решение, несколько решений, либо ни одного решения. Решение задачи делится на две части:

1) задание исходных данных;

2) поиск оптимальных методов упрочняющей обработки.

Изначально пользователь должен определить тип детали по имеющемуся в системе классификатору, причем совершенно не обязательно классифицировать деталь по всем уровням, чаще всего достаточно определить класс, подкласс и группу исходной детали.

Следующий этап ввода исходной информации - задание марки материала, из которого изготовляется упрочняемая поверхность детали.

Завершающим этапом ввода является задание технических характеристик рассматриваемой детали.

Под техническими характеристиками понимаются характеристики качества, такие как твердость, шероховатость, остаточное напряжение и т.

д. Следует заметить, что чем больше будет задано технических характеристик, тем продолжительнее будет процесс поиска и меньше круг методов УО, удовлетворяющих заданным требованиям. Все технические характеристики детали во многих случаях задавать не обязательно, тогда поиск будет вестись лишь по конкретной величине достигаемого качества детали.

Вторая часть задачи - это поиск, производимый непосредственно на ЭВМ в имеющемся у нее "банке данных" методов УО, удовлетворяющих заданным пользователем требованиям. Поиск производится также поэтапно, сужая на каждом этапе количеств методов упрочнения. При этом уже на каком-то промежуточном этапе поиска может выясниться, что для заданных требований в "банке данных" ЭВМ не содержится информации. В этом случае пользователю нужно пересмотреть исходные данные и по возможности уменьшить круг задаваемых требований, оставив только самые важные.

В заключительной части главы изложены основные выводы по формализованному описанию методов и технологии упрочняющей обработки.

В четвертой главе разработана методика создания информационного обеспечения автоматизированной системы поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей машин в интегрированных САПР.

Описанные в отечественной литературе классификации методов УО, предлагаемые разными авторами как Одинцов Л.Г., Шнейдер Ю.Г., Аверченков В.И., Сулима А.М., Рыковский Б.П. и другими учеными, сложно поддаются формализации и поэтому не совсем удобны для использования их в системах автоматизированного проектирования.

Как и выбор метода получения заготовки, выбор метода УО в значительной степени определяется конструктором при проектировании изделия.

Для обеспечения рационального выбора методов УО на стадии проектирования машин и разработки пробной версии автоматизированной системы поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей в интегрированных САПР, был создан соответствующий "банк данных". Под таким "банком" подразумеваются хранящиеся в памяти машины описания большинства методов УО с перечислением их технологических параметров и стандартные программы, допускающие обновление и необходимую обработку имеющейся информации.

Созданный банк данных методов УО поверхностного слоя включает в себя методы поверхностного пластического деформирования (ППД), методы термической и химико-термической обработки, методы нанесения покрытий.

Для каждого метода из вышеуказанных разработана отдельная база данных, в которую занесена информация о технологических параметрах методов УО, которые перечислены на схеме автоматизированного банка данных для методов УО (см. рис. 9).

Рис. 9. Схема автоматизированного банка данных для методов УО.

Разработка банка данных методов УО позволила создать экспериментальную автоматизированную систему поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей в интегрированных САПР.

Основой этой системы является информационная база технологических методов УО:

, B Tk ;Vp где Tk - тип показателя качества, накладываемого на изготавливаемое изделие данным технологическим методом;

Vp - значение параметра метода упрочняющей обработки, влияющего на достижение требуемого параметра качества.

Структурированная запись метода УО в этой базе имеет вид показанный на рис. 10.

Условия: Параметр качества, достигаемый данным методом УО:

1 2 3 4 5 6 Условие 1 Х Х Х Х Х Х Х … … … … … … … … Условие N Х Х Х Х Х Х Х Рис. 10. Пример реализации записи в базе методов УО.

Изготавливаемое изделие описывается базой знаний структуры:

Detal N ; T ; V , k k Detal где Nk - номер требуемого показателя качества в заданной системе отсчёта;

Tk - тип показателя качества, накладываемого на изготавливаемое изделие данным технологическим методом;

V Detal - значение требуемого показателя качества.

В рамках проводимого исследования, для созданной автоматизированной системы поддержки принятия решений (АСППР) (рис.

11) разработан и заполнен демонстрационный комплект баз, необходимый для проведения экспериментальных исследований и проведения опытно-промышленной эксплуатации системы с целью подтверждения эффективности разработанных методик.

Рис. 11. Автоматизированная система поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей в интегрированных САПР.

Автоматизированная система поддержки принятия решений (АСППР) представляет из себя компьютерную программу, позволяющую автоматизировать достоверные рассуждения человека-эксперта в конкретной предметной области. АСППР – это диалоговая экспертная система; содержание и форма диалога соответствует «беседе» эксперта с «заказчиком» или пользователем системы с целью получения экспертного заключения по обсуждаемой проблеме. В результате такой беседы человекэксперт приходит к определённым выводам и рекомендациям, позволяющим ответить на основной вопрос пользователя. В частности, пользователя может интересовать проблема выбора решения из заданного множества альтернатив. К такому же результату мы приходим, общаясь и с АСППР, которая моделирует поведение человека-эксперта.

Основная цель, достигаемая при использовании АСППР, состоит в тиражировании знаний высококвалифицированных экспертов. Это приводит к удешевлению процесса экспертизы (обращение к высококвалифицированному человеку-эксперту не всегда возможно и стоит достаточно дорого), а также, вообще говоря, к повышению достоверности и надёжности результатов экспертизы.

АСППР при выборе метода УО деталей в интегрированных САПР позволяет:

1. Конструктору изделия - производить анализ существующих методов УО деталей машин при выборе конструкционного материала и требований к его УО с учётом служебного назначения и условий работы деталей, а также с учётом технологических возможностей производства, на котором планируется организация выпуска изделий.

2. Технологу - при технологической подготовке производства в максимальной степени учитывать требования конструктора к конструкционному материалу и его УО, обосновывать необходимость введения операций УО при проектировании технологических процессов изготовления деталей.

3. Конструкторам и технологам производить оптимизацию конструкторскотехнологических решений для обеспечения оптимальной надёжности и долговечности машин исходя из минимальной стоимости изготовления и эксплуатации изделия.

4. Представленная в работе АСППР использует, для реализации заложенных в неё задач, разработанные алгоритмы и математические модели, рассмотренные выше. В основе этих алгоритмов и математических моделей лежат: теория множеств, теория распознавания образов, теория кластерного анализа, теория баз и банков данных и знаний. Средой разработки системы стала среда программирования компании Inprise/Borland- Delphi 7, являющаяся ведущей при разработках современных приложений.

Основные выводы и рекомендации:

Выводы:

1.Разработаны и исследованы вопросы технологического обеспечения качества поверхностного слоя и долговечности деталей, позволяющие формализовать задачу рационального выбора метода УО на стадии проектирования машин.

2. Разработано систематизированное представление о методах УО, позволившее преобразовать ее к виду, удобному для использования в системах автоматизированного проектирования.

3. Теоретически доказана и экспериментально подтверждена гипотеза о возможности решения задачи выбора метода УО в интегрированных САПР путём создания интеллектуальных автоматизированных систем поддержки принятия решений (АСППР) на основе автоматизированных банков данных и банков знаний методов УО.

4. Впервые разработана формализованная структура банка данных методов и технологии УО, отличающаяся тем, что позволило дать информационное описание большинства существующих методов УО и разработать информационное обеспечение решения задач автоматизированного выбора метода УО деталей машин в интегрированных САПР.

5. Впервые решена задача системной идентификации методов УО деталей машин в АСППР на основе формализации проектных процедур с использованием математических методов теории множеств и теории кластерного анализа, позволяющая по заданному набору свойств поверхности детали производить однозначный выбор наиболее рационального метода ее УО.

6. Разработана автоматизированная система поддержки принятия решений при выборе метода УО деталей машин позволяющая обоснованно назначать требования к УО материала детали, и обосновано проектировать операционную технологию для выбранного метода УО.

7. Результаты проведенных исследований и апробация пробной версии АСППР в учебном процессе при проведении лабораторных работ по дисциплине «САПР технологических процессов» и в производственных условиях ОАО "РОСТВЕРТОЛ" для решения задач обеспечения качества поверхностного слоя и долговечности деталей при конструкторскотехнологической подготовке производства изделий.

Рекомендации по диссертационной работе:

- Для повышения эффективности процесса выбора метода УО рекомендуется задавать требуемые параметры по упрочняемой поверхности в виде номинального значения и предельных отклонений. Это обеспечит более объективный выбор рациональных методов УО.

- При использовании автоматизированной системы поддержки принятия решений (АСППР) желательно обеспечить информационную и методическую стыковку данной системы с применяемыми системами конструкторско-технологического проектирования (CAD/CAM).

- Для адаптации базы данных методов УО к конкретному предприятию, необходимо администратору баз данных дополнить базу методами УО, которые применяются на данном предприятии, или модифицировать существующую базу данных с учетом особенностей конкретных методов УО, применяемых на предприятии, а также с учетом конструкторскотехнологических особенностей изготавливаемых деталей.

- Дальнейшее совершенствование предложенных алгоритмов и программ должно быть направлено на создание методов технико-экономической оценки выбора наиболее эффективного метода УО, что требует проведение дальнейших исследований технологических возможностей существующих методов УО.

Публикации по теме диссертационной работы:

Статьи в изданиях перечня ВАК РФ 1. Абухарб, М. Поддержка принятия решения при выборе метода упрочняющей обработки деталей машин в интегрированных САПР / М.

Абухарб, М. Е. Попов //Упрочняющие технологии и покрытия.-2012.- № 5.- 1,1 п.л. (лично автором 0,7 п.л.).

2. Абухарб, М.Выбор метода упрочняющей обработки деталей машин в интегрированных САПР/ М. Абухарб, М. Е. Попов, А. М. Попов // Научное обозрение. – 2012.-№ 1.- 1,1 п.л. (лично автором 0,6 п.л.).

3. Абухарб, М.Формализация процедур системного анализа при выборе материала и требований к упрочняющей обработки деталей в интегрированных САПР/ М. Абухарб, М. Е. Попов, А. М. Попов // Вестник Дон.гос. тех. ун-та.-2012.-№ 4.- 0,72 п.л. (лично автором 0,36 п.л.).

Статьи в других изданиях 4. Абухарб, М. Формализация задач выбора метода упрочняющей обработки деталей в интегрированных САПР/ М. Абухарб, М. Е. Попов// Вопросы вибрационной технологии: межвуз. сб. науч. ст./ ДГТУ.-Ростов н/Д, 2010.- 0,36 п.л. (лично автором 0,24 п.л.).

5. Абухарб, М. Выбор материала и технологии упрочняющей обработки деталей при проектировании машин в интегрированных САПР / М.

Абухарб, М. Е. Попов //Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации): материалы докл. 1-й Всерос. с междунар.

участием науч.-техн. конф., 28-29 апр. / ИрГТУ. - Иркутск, 2011. - 0,3 п.л.

(лично автором 0,18 п.л.).

6. Система поддержки принятия решения при выборе материала и технологии упрочняющей обработки авиационных деталей/ М. Абухарб [и др.] // Инновации в машиностроении: сб. тр.2-й междунар. науч.-практ.

конф./ КузГТУ. - Кемерово, 2011.- 0,36 п.л. (лично автором 0,18 п.л.).

7. Абухарб, М. Алгоритм выбора метода упрочняющей обработки деталей при булевом описании классификационных признаков / М. Абухарб, М. Е.

Попов // Системный анализ, управление и обработка информации: сб. тр. II междунар. науч. семинара, 27 сент.-2 окт. [Электронный ресурс]/ ДГТУ.– Ростов н/Д, 2011.- 1 электрон.опт. диск (CD-ROM). - № гос. регистрации 0321103695.- 0,96 п.л. (лично автором 0,6 п.л.).

8. Абухарб, М. Выбор метода упрочняющей обработки деталей на стадии проектирования в интегрированных САПР/ М. Абухарб, М. Е. Попов //Модернизация машиностроительного комплекса России на научных основах технологии машиностроения (ТМ-2011): тр. 3-й Междунар. науч.техн. конф.- Брянск, 2011.- 0,18 п.л. (лично автором 0,12 п.л.).

________________________________________________ В печать ____.____._______.

Объем ______ усл. п.л. Офсет. Формат 6084/Бумага тип №3. Заказ № ______. Тираж 100 экз.

________________________________________________ Издательский центр ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.




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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.