Аналіз виробничої ситуації на заводі «ФЕД» показав, що основними проблемами даного виробництва є нестабільність точності обробки виробу, висока енергоємність і тривалість виробничого процесу. Було вирішено сконцентрувати зусилля в процесі модернізації виробництва на збільшенні рівня його автоматизації і інтенсифікації допоміжних переходів й операцій. Використання методики формування маршрутів обробки поверхонь дозволило виконати аналіз області використання методів обробки високоточних деталей по точності їхнього виготовлення. На основі аналітичного аналізу зроблений висновок про необхідність розбивки процесу обробки на стадії та визначений коефіцієнт уточнення кожного методу. Розглянуто можливість застосування для рішення завдання ієрархічного кластерного аналізу, що дозволило вибрати метод обробки поверхні за 4 кроки послідовної кластеризации безлічі інформаційних об'єктів.

Синтез організаційно-технологічної структури модернізованої ділянки обробки деталі «ГП 25.380 Блок циліндрів» виконаний на основі методики імітаційного моделювання. При цьому виконане перепланування виробничої системи, змінена схема планування виробничого процесу, визначені основні тимчасові й енергетичні показники модернізованої системи обробки деталі «ГП 25.380 Блок циліндрів».

Результати порівняння характеристик діючих і модернізованого виробництв деталі «ГП 25.380 Блок циліндрів» представлені в таблиці 2.

Розрахунок економічної ефективності впровадження результатів і рекомендацій дослідження на ДП ХМЗ «ФЕД» виконаний для комплексу деталей виробів авіаційної техніки, обробка яких переведена з універсального устаткування на прогресивне устаткування з ЧПУ 5-го покоління. Сумарний економічний ефект у розмірі 1,349 млн.грн досягнутий за рахунок зниження трудомісткості виготовлення деталей і витрат на оплату праці, зниження витрат на експлуатацію устаткування, зниження витрат на оснащення та інструмент.

У додатку представлені таблиці допоміжного характеру, що є частиною інформаційного забезпечення методик проектування, деякі результати практичного використання проектних процедур, а також акти впровадження результатів дисертаційної роботи.

Таблиця 2 - Порівняльні характеристики базових і модернізованого технологічних процесів виготовлення «ГП 25.380 Блок циліндрів»

ВИСНОВКИ

1. Виконаний при проведенні дисертаційних досліджень комплекс теоретичних і прикладних розробок, висунуті наукові положення, прогнозовані і впроваджені в промислових умовах технології механічної обробки і реалізуюче їх металорізальне устаткування склали базу вперше сформульованих наукових основ створення високоефективних процесів формоутворення і формотворних систем (верстатів, інструментів, засобів технологічного оснащення і виміру), що забезпечує рішення важливої і актуальної науково-технічної проблеми - підвищення ефективності механічної обробки високоточних деталей за рахунок спрямованого вибору структури і параметрів технологічного впливу при формоутворенні на основі оцінок прийнятих технологічних рішень об'єктивними критеріями, що характеризують об'єкт обробки, технологічний процес і устаткування.

2. Запропонована і теоретично обґрунтована система об'єктивних критеріїв оцінки технологічних рішень, якими є приведені довжина обробки Lпр (обсяг роботи формоутворення), інтенсивність технологічного впливу при формоутворення Wпр (енергетична характеристика процесу) і час Тпр (продуктивність обробки), що характеризують об'єкт обробки, технологічний процес формоутворення і формотворне устаткування і що дозволяють здійснювати синтез і аналіз технологічних систем механічної обробки в точному машинобудуванні і технологічне прогнозування в металообробці.

3. У результаті виконаних теоретичних досліджень, створення розрахункових методик і алгоритмів, підготовки відповідної інформаційної бази розроблена перша складова методології технологічного приведення - параметричне приведення систем механічної обробки до єдиних порівнянних умов, що базується на теорії подібності і розмірностей, що враховує параметри процесу різання, геометрію ріжучого клина, кількість ріжучих клинів (зубів) інструмента або ймовірність зміни геометрії ріжучих клинів і нестаціонарність їхнього розподілу по поверхні інструмента (при шліфуванні), кінематику формоутворення, шорсткість обробленої поверхні, характеристики оброблюваного матеріалу і матеріалу інструмента.

4. Другою складовою методології технологічного приведення систем механічної обробки до єдиних порівнянних умов є структурне приведення, що базується на виявленні характеру взаємодії при формоутворенні елементарних поверхонь і відповідних різальних інструментів, що може бути паралельним, послідовним і паралельно-послідовним, що викликає, у свою чергу, зміну методики розрахунку приведених характеристик технологічних систем: довжини переміщення ріжучих крайок інструментів Lпр, інтенсивності (енергії) формоутворення Wпр і часу обробки Тпр.

5. Методологія синтезу структури і параметрів систем механічної обробки, розроблена на базі теорії технологічного приведення, пов'язана з необхідністю введення ряду обмежень, що накладаються послідовністю обробки кожної поверхні, питаннями технологічної спадковості, взаємозв'язками між поверхнями в групі, розмірами, просторовим розташуванням. Процес синтезу можна представити у вигляді алгоритму, у якому поетапно формулюється вихідне завдання в термінах теорії технологічного приведення, уводяться вихідні дані на проектування, виконуються розрахункові процедури, проектування елементів структури технологічного переходу, розрахунок припусків на обробку, параметрична оптимізація і т.д.

6. На основі теорії технологічного приведення розроблені методологія і розрахунковий апарат технологічного аналізу, що спрямований на встановлення резервів підвищення техніко-економічної ефективності підрозділів машинобудівного виробництва з метою їхньої реалізації при модернізації або реконструкції і базується на порівнянні структурно-параметричних характеристик діючих систем механічної обробки і синтезованих варіантів, які є еталонами.

7. Загальний напрямок установлення і реалізації резервів технологічних систем механічної обробки може бути виявлене при експрес-аналізі, що складається в порівнянні приведених структурно-параметричних характеристик підрозділів діючого виробництва та статистичної інформації, отриманої при аналізі аналогічних виробництв.

8. Розроблено прикладні основи автоматизованих систем синтезу і аналізу структурно-параметричних характеристик технологічних систем механічної обробки, що базуються на запропонованих алгоритмах комплексних і локальних САПР, методологічну і інформаційну основу яких склали результати виконаних досліджень і організована інформаційна база.

9. Створення принципів гарантованої технології механічної обробки, характерної при виготовленні високоточних деталей, базується на технологічному прогнозуванні, метою якого є визначення на перспективу змін структурно-параметричних характеристик технологічних процесів і реалізуючих їхніх устаткувань і засобів оснащення, які формуються на основі аналізу структури і параметрів об'єкта обробки, а також адекватних змін витрат на виробництво.

10. Розроблена методика технологічного прогнозування розвитку ДП ХМЗ «ФЕД» дозволила ефективно підійти до виробітку перспективного плану розвитку сложноструктурного промислового підприємства, до складання щорічних бізнес-планів модернізації виробництва і комплектації сучасним металорізальним устаткуванням, інструментом і вимірювальною технікою.

11. Підвищення техніко-економічної ефективності технологічних систем механічної обробки забезпечується, зокрема, при використанні в проектуванні технологічних маршрутів методики, розробленої на основі кластерного аналізу. Основним напрямком рішення завдання прийняте поступове наближення до параметра якості через коефіцієнт уточнення, що у реальному виробництві пов'язаний зі станом конкретної технологічної системи і може бути визначений статистичними методами кореляційного аналізу по зміні досліджуваного параметра якості.

12. Результати всіх складових комплексу виконаних теоретичних і експериментальних досліджень реалізовані в розроблених в роботі нових технологічних рішеннях, методиках проектування і організації технологічних процесів механічної обробки, у комплексі сучасного металорізального і вимірювального устаткування, скомплектованому відповідно до виконаного технологічного прогнозу, системі його експлуатації і кваліфікаційного забезпечення, регламентованої рекомендаціями дисертації. Більшість розробок впроваджена у виробництво, що забезпечило сумарний фактичний економічний ефект у розмірі 1,349 млн.грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Фадеев В.А. Механика резания материалов. Том 1. (монография) /Под.ред. Новикова Ф.В., Якимова А.В. - Одесса, 2002. - 579 с.

Здобувачем розроблені теоретичні положення по керуванню автоколебаниями й впливу їх на точність й якість обробки.

Фадеев В.А. Резание материалов лезвийным инструментом. Том 3. (монография) /Под ред. Новикова Ф.В., Якимова А.В. - Одесса, 2003. - 545 с.

Здобувачем розроблені питання зв'язку величини пружних переміщень із точністю й продуктивністю обробки.

Фадеев В.А. Синтез технологических систем механической обработки (Монография). - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2007. - 192 с.

Фадеев В.А. Рельеф алмазного шлифовального круга //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ. - 1997. - Вып.51. - С.229-233.

Беззубенко Н.В., Фадеев В.А., Гуцаленко Ю.Г. О многоуровневом электроэнергетическом воздействии в зоне алмазно-искрового шлифования //Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сборник научных трудов ХГПУ. - Харьков: ХГПУ, 1998. - Вып.6. - С.224-226.

Здобувач виконав теоретичний аналіз багаторівневого електроенергетичного впливу в зоні алмазно-іскрового шліфування.

Фадеев В.А., Набока Е.В. Комбинированное алмазно-искровое шлифование с наложением ультразвука //Высокие технологии в машиностроении. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - С.288-291.

Здобувачем розроблена технологія комбінованого алмазно-іскрового шліфування з накладенням ультразвуку.

Фадеев В.А. Повышение эффективности внутреннего алмазно-искрового шлифования твердых сплавов //Вестник Инженерной Академии Украины. - Харьков. -2000. - С.25-28.

Фадеев В.А. Научный подход к выбору оптимальных способов и условий финишной обработки агрегатов авиационной техники //Авиационно-космическая техника и технология. Труды Государственного аэрокосмического университета им.Жуковского "ХАИ". - Харьков. - 2000 Вып.14. - С36-40.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Теоретический анализ процесса стабилизации режущего рельефа алмазного круга //Вестник Инженерной Академии Украины. - Киев. - 2001. - №3. - С.562-568.

Здобувачем узагальнені результати дослідження.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Режущая способность алмазных кругов при внутреннем шлифовании твердосплавных изделий //Высокие технологии в машиностроении. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2002. - С.277-281.

Здобувачем проведена обробка отриманих результатів експериментальних досліджень.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Управление упругими перемещениями при финишной обработке //Вісник Національного техніческого університета «ХПІ». - Харків: НТУ «ХПІ». - 2002. - №19. - С.153-159.

Здобувачем розроблена методологія керування пружними переміщеннями при фінішній обробці.

Фадеев В.А. Проблемы повышения эффективности механической обработки деталей авиационной техники на финишных операциях //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2002. - Вып.63. - С.180-183.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Функциональные связи производительности обработки и величины упругого перемещения при шлифовании //Вестник Харьковского государственного технического университета сельского хозяйства. - Харьков: ХГТУСХ. - 2002. - Вып.10. - С.88-94.

Здобувачем сформульоване завдання досліджень, проведене теоретичне дослідження.

Фадеев В.А., Кучеренко Е.И. Прикладные аспекты интеллектуализации производств машиностроения //Автоматизированные системы управления и приборы автоматики - Харьков. - 2002. - Вып.120. - С.123-127.

Здобувачем розроблена методологія інтелектуалізації виробництв машинобудування.

Фадеев В.А. Повышение эффективности финишной механической обработки //Технологические системы - 2003. - №1(17). - С.25-27.

Фадеев В.А. Теоретическое обоснование взаимосвязи точности, шероховатости и производительности при механической обработке //Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. - Краматорськ: ДДМА. - Вип.14. - 2003. - С.134-140.

Фадеев В.А. Условия эффективного использования упругих свойств технологической системы при финишной механической обработке агрегатов авиационной техники //Высокие технологии в машиностроении. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2003. - Вып.1. - С.277-281.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Математическая модель погрешности обработки при шлифовании по жесткой схеме //Вестник Харьковского государственного технического университета сельского хозяйства. - Харьков: ХГТУСХ. - 2003. - Вып.18. - С.15-21.

Здобувачем проведена експериментальна обробка отриманих результатів досліджень.

Фадеев В.А. О балансе перемещений в технологической системе при механической обработке //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2003. - Вып.65. - С.166-174.

Фадеев В.А. Математическое моделирование процесса формирования параметров точности и шероховатости при финишной обработке //Вестник Инженерной Академии Украины. - Киев. - 2004. - №4. - С.183-189.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Упрощенный расчет и анализ параметров точности механической обработки //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2004. - Вып.67. - С.9-18.

Здобувачем сформульоване завдання дослідження, узагальнені результати.

Фадеев В.А., Кучеренко Е.И. Об автоматизации процессов принятия решений в производственных системах машиностроительного предприятия //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2004. - Вып.67. - С.187-195.

Здобувачем розроблена методологія прийняття технологічних рішень.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Физическая сущность формирования шероховатости и точности поверхности при алмазно-абразивной обработке //Вестник Харьковского государственного технического университета сельского хозяйства. - Харьков: ХГТУСХ. - 2004. - Вып.26. - С.16-21.

Здобувачем виконане теоретичне обґрунтування процесу формування шорсткості й точності поверхні при алмазно-абразивній обробці.

Фадеев В.А., Кучеренко Е.И., Бодянский Е.В. Об интеллектуальных технологиях в задачах компьютерной диагностики высокоавтоматизированных производств // Вопросы проектирования и производства летательных аппаратов - Харьков: ХАИ. - 2004. - Вып.37. - С.49-59.

Здобувачем розроблена методологія комп'ютерної діагностики високоавтоматизованих виробництв.

Фадеев В.А., Кучеренко Е.И., Удовенко С.Г.. Принятие решений в задачах автоматизации проектирования сложных объектов // Вопросы проектирования и производства летательных аппаратов - Харьков: ХАИ. - 2004. - Вып.39. - С.11-20.

Здобувачем сформульовані загальні принципи прийняття рішень у завданнях автоматизації проектування складних об'єктів.

Фадеев В.А., Новиков Ф.В. Повышение эффективности финишной абразивной обработки //Высокие технологии в машиностроении. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2005. - Вып.1. - С.22-28.

Здобувачем узагальнені результати дослідження.

Фадеев В.А., Набока Е.В. Условия снижения температуры резания при глубинном алмазном шлифовании //Высокие технологии в машиностроении. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2006. - Вып.1. - С.513-517.

Здобувачем сформульоване завдання дослідження й узагальнені результати.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Степанов М.С. Применение р-теоремы для оценки энергетических параметров процесса обработки //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2006. - Вып.71. - С.129-132.

Здобувачем запропонована методологія кількісної оцінки енергетичних параметрів процесу обробки.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Степанов М.С. Сравнительный анализ энергопотребления при механической обработке //Вісник Національного техніческого університета «ХПІ». - Харків: НТУ «ХПІ». - 2006. - №11. - С.111-122.

Здобувачем розроблені теоретичні положення порівняльного аналізу енергоспоживання.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Степанов М.С. Энергетические критерии процесса обработки //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2007. - Вып.72. - С.14-18.

Здобувачем виконана систематизація енергетичних критеріїв.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Степанов М.С. Сравнительный анализ энергии резания при использовании различных схем шлифования //Вісник Національного техніческого університета «ХПІ». - Харків: НТУ «ХПІ». - 2007. - №12. - С.81-86.

Здобувачем проведена експериментальна обробка отриманих результатів досліджень.

Фадеев В.А., Набока Е.В. Наследственность при управлении качеством технологических процессов //Вестник Харьковского государственного технического университета сельского хозяйства. - Харьков: ХГТУСХ. - 2007. - Вып.61. - С.217-221.

Здобувачем запропонована методологія керування якістю.

Фадеев В.А., Лосев А.В. Отделочно-зачистные технологии в производстве летательных аппаратов и в машиностроении //Авиационно-космическая техника и технология. Труды Государственного аэрокосмического университета им.Жуковского "ХАИ". - Харьков. - 2007. - Вып.4. - С.6-12.

Здобувачем виконаний аналіз технологічних особливостей отделочно-зачистных операцій.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Степанов М.С. Оценка технологического процесса механической обработки при помощи критериев подобия //Высокие технологии в машиностроении. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2007. - Вып.2. - С.219-223.

Здобувачем запропонована методика кількісної оцінки технологічних процесів.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Степанов М.С. Проблемы и тенденции развития современного точного машиностроения //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2007. - Вып.73. - С.311-316.

Здобувачем виявлені й систематизовані тенденції розвитку технологічних систем механообработки.

Фадеев В.А., Тимофеев Ю.В., Пермяков А.А. Методология технологического прогнозирования в точном машиностроении //Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2008. - Вып.74. - С.212-218.

Здобувачем виконане прогнозування технологічних характеристик металорізальних верстатів розглянутих типів.

Фадеев В.А., Набока Е.В. Анализ процесса управления параметрами качества // Вісник Національного техніческого університета «ХПІ». - Харків: НТУ «ХПІ». - 2008. - №4. - С.58-63.

Здобувачем розроблена методологія аналізу процесу керування параметрами якості механічної обробки.

АНОТАЦІЇ

Фадєєв В.А. Наукові основи вибору структури та параметрів технологічних систем механічної обробки високоточних деталей. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. - Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2008.

В дисертації вирішена важлива та актуальна науково-технічна проблема підвищення ефективності механічної обробки високоточних деталей за рахунок спрямованого вибору структури і параметрів технологічного впливу при формоутворенні на підставі оцінок технологічних рішень, що приймаються, об'єктивними критеріями, які характеризують об'єкт обробки, технологічний процес та обладнання.

Для досягнення мети в роботі розробляються основи системного похода к проектуванню технологічних систем механічної обробки, які полягають в формулюванні системи технологічного приведення, що базується на теорії подібності та розмірностей. На основі цього розроблені методології синтезу структури та параметрів технологічних систем механічної обробки в точному машинобудуванні і аналізу, спрямованого на встановлення резервів підвищення технологічної ефективності підрозділів виробництва при співвідношенні діючого варіанта технологічної системи і еталонного. Розроблена також на цих засадах методологія технологічного прогнозування для підтримання на підприємствах точного машинобудування функціонування гарантованої технології.

Рекомендації дисертації прийняті при розробці програми розвитку Державного підприємства „Харківський машинобудівний завод „ФЕД”, а також при комплектуванні виробництва прогресивними технологічними системами обробки високоточних деталей.

Ключові слова: технологічна система механічної обробки, технологічний процес, технологічне обладнання, формоутворення різанням, синтез, аналіз, технологічне приведення, приведені характеристики, технологічне прогнозування.

Фадеев В.А. Научные основы выбора структуры и параметров технологических систем механической обработки высокоточных деталей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, 2008.

В диссертации решена важная и актуальная научно-техническая проблема повышения эффективности механической обработки высокоточных деталей за счет направленного выбора структуры и параметров технологического воздействия при формообразовании на основе оценки принимаемых технологических решений объективными критериями, характеризующими объект обработки, технологический процесс и оборудование.

Для достижения цели в работе разрабатываются основы системного подхода к проектированию технологических систем механической обработки, который состоит в формулировании и доведении до принятия численных решений методологии технологического приведения, которая базируется на теории подобия и размерностей. Любой процесс механической обработки резанием можно свести к множеству элементарных технологических процессов, описывающих взаимодействие между режущим клином и элементарной поверхностью заготовки, в результате которого формируется новая поверхность с наперед заданными свойствами. Структурная модель технологической системы механической обработки показывает возможность перехода от оценки эффективности макросистемы с различными уровнями интеграции к оценке эффективности микросистем и связей между ними. Параметрическая модель методологии технологического приведения состоит в анализе энергетических затрат при физическом взаимодействии элементарной поверхности с элементарным режущим инструментом.

Методология синтеза структуры и параметров систем механической обработки высокоточных деталей, разработанная на основе теории технологического приведения, связана с необходимостью введения ряда ограничений, накладываемых последовательностью обработки каждой поверхности, вопросами технологической наследственности, взаимосвязями между поверхностями в группе, размерами, пространственным расположением. Процесс синтеза можно представить в виде алгоритма, в котором поэтапно формулируется исходная задача в терминах теории технологического приведения, вводятся исходные данные на проектирование, выполняются расчетные процедуры, проектирование элементов структуры технологического перехода, расчет припусков на обработку, параметрическая оптимизация, выбор структуры и т.д.

Технологический анализ, методология которого также разработана на основе теории технологического приведения, направлен на установление резервов повышения технико-экономической эффективности соответствующих подразделений машиностроительного производства с целью их реализации при реконструкции, так как структурно-параметрические характеристики действующих технологических систем механической обработки сравниваются с синтезированным эталоном.

Последней составляющей в системном подходе в технологическом проектировании металлообработки является методология технологического прогнозирования, реализуемого для поддержания на производствах точного машиностроения функционирования гарантированной технологии механической обработки.

Рекомендации диссертации использованы при разработке программы развития Государственного предприятия «Харьковский машиностроительный завод «ФЭД», разработке ежегодных бизнес-планов завода, при составлении планов совершенствования технологии, обновления металлорежущего оборудования и средств технологического и измерительного обеспечения.

Ключевые слова: технологическая система механической обработки, технологический процесс, технологическое оборудование, формообразование резанием, синтез, анализ, технологическое приведение, приведенные характеристики, технологическое прогнозирование.

Fadeyev V.A. Scientific basis of choice structure and operation factors technological systems of mechanical operation high-precision detail.

The dissertation as the manuscript on competition of a scientific degree of the doctor of engineering science on a speciality 05.02.08 - technology of machine building/ National engineering university “The Kharkov polytechnic institute”, Kharkov. 2008/

In dissertation solve relevant and important scientific and technical problem to increase of effectiveness of mechanical operation high-precision detail at the expense of directional choice structure and operation to technological influence at shaping of basis estimation technological decision of objective criterions describe which describe object processing, technological process and equipment.

Key words: technological system mechanical operation, technological process, manufacturing equipment, shaping of cutting, synthesis, analysis, technological bringing, bringing characteristics, technological forecast.

Відповідальний за випуск канд.техн.наук, доцент Яковенко І.Е

Підписано до друку 26.05.2008. Формат 60х90 1/16.

Папір Copy Paper. Друк - ризографія. Гарнітура Таймс. Умов.друк.арк. 1,9.

Обл.вид.арк. 1,9. Наклад 100 прим. Зам. №1382

Друкарня ДП ХМЗ „ФЕД”

61023, м. Харків, вул..Сумська, 132

Размещено на Allbest.ru