Файл: Основы автоматизации проектирования технологических процессов.pptx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 42
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Например, для резцов оснащенных твердосплавными режущими пластинами в зависимости от толщины режущей пластины и глубины резания может быть задана предельно допустимая подача.
где Sдоп - подача допустимая прочностью режущей пластины.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Определение ограничений по техническим требованиям, предъявляемым к обработанной поверхности и характеристикам
элементов технологической системы
Ограничения, связанные с четвертым компонентом технологической системы – деталью, должны учитывать требования к точности, качеству обработанной поверхности и к жесткости детали.
Важным ограничением, учитывающим деформацию заготовки в процессе обработки и исключающим изменение формы обрабатываемой поверхности сверх допустимых отклонений, является ограничение по величине составляющей силы резания Py
где Pдоп – сила вызывающая допустимую упругую деформацию заготовки или (и) инструмента в процессе резания.
При обработке поверхностей заготовок с обеспечением требуемой высоты микронеровностей Ra необходимо задавать ограничение по предельному значению шероховатости обработанной поверхности
где Raпов - шероховатость обработанной поверхности, которая задана на чертеже детали или операционном эскизе.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Функциональная модель процесса резания
Параметрическая оптимизация технологических переходов выполняется с использованием функциональных моделей процессов резания.
Функциональная модель, предназначенная для оптимизации режима резания, представляет собой совокупность уравнений, которые описывают влияние оптимизируемых параметров перехода - частоты вращения шпинделя n и подачи S, на различные выходные параметры процесса резания.
К выходным параметрам функциональной модели процесса резания в общем случае относятся, скорость резания V, стойкость режущего инструмента Т, составляющие силы резания Px, Py, Pz, мощность затрачиваемая на резание Nр, шероховатость обработанной поверхности Ra, точность формы и взаимного положения обрабатываемых поверхностей Δф, упругие деформации элементов технологической системы.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Функциональная модель процесса резания
Например, функциональная математическую модель процесса продольного точения представляет собой следующую совокупность уравнений.
Скорость резания V при продольном точении определяется по уравнению
где D – диаметр обрабатываемой поверхности.
Период стойкости инструмента Т при продольном точении
где Cv, Kv ,x, y, m - коэффициенты и показатели степеней для вычисления скорости резания, задаваемые нормативами для заданных условий обработки;
t – глубина резания, определяемая величиной операционного припуска.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Функциональная модель процесса резания
Главная составляющая Pz силы резания при продольном точении
где Cp, kp, xp ,yp, np - коэффициенты и показатели степеней в формулах для вычисления скорости резания и силы резания[10];
Мощность резания при продольном точении
Шероховатость обработанной поверхности [9].
где r – радиус при вершине резца;
ɣ - передний угол режущей пластины;
ρ - радиус при вершине резца;
k0, k1, k2, k3, k4 – эмпирические коэффициенты.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Функциональная модель процесса резания
При точении с большими глубинами резания сила Рдоп, вызывающая допустимую упругую деформацию заготовки, консольно закрепленной в токарном патроне, может быть определена по уравнению
где Δдоп – допустимая упругая деформация заготовки;
Е – модуль упругости материала заготовки;
I – момент инерции поперечного сечения заготовки;
ɭ – вылет заготовки из кулачков токарного патрона.
Pдоп
Δдоп
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Информационное обеспечение процедуры параметрической оптимизации
Информационное обеспечение процедуры параметрической оптимизации представляет собой условно-постоянную информацию, служащую для определения значений правых частей ограничений записанных в виде неравенств или равенств, а также задания численных значений констант функциональной модели процесса резания.
В САПР технологических процессов условно-постоянная информация размещается в таблицах базы данных и может быть представлена в следующем виде.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Информационное обеспечение процедуры параметрической оптимизации
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Информационное обеспечение процедуры параметрической оптимизации
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Информационное обеспечение процедуры параметрической оптимизации
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Информационное обеспечение процедуры параметрической оптимизации
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Выбор метода решения задачи и схема алгоритма
оптимизации режима резания
Анализ уравнений, которые входят в состав функциональных моделей различных процессов резания показывают, что задача нахождения оптимальных ре-жимов резания представляет собой задачу нелинейного математического программирования. Некоторые уравнения, входящие в состав функциональных моде-лей, являются нелинейными. Ограничения, налагаемые на область поиска экстремума целевой функции, представляют собой равенства и неравенства. Поиск экстремума целевой функции может выполняться, как на дискретном множестве не-зависимых переменных ni, Sj, при ступенчатом регулировании частоты вращения шпинделя и подачи инструмента, так и на непрерывном пространстве независимых переменных, если у станка регулирование частоты вращения и подачи производиться бесступенчато. Возможны и другие варианты регулирования, например, частота вращения шпинделя станка регулируется ступенчато, а подача суппорта бесступенчато, это создает дополнительные проблемы при решении задачи поиска экстремума целевой функции.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Выбор метода решения задачи и схема алгоритма
оптимизации режима резания
Учитывая перечисленные выше особенности функциональных моделей процессов резания можно предложить простой и эффективный метод решения задачи оптимизации режима резания, который заключается в обходе узлов пространственной сетки, образованной дискретными значениями ряда частот вращения шпинделя и подачи инструмента. При реализации этого метода в каждом узле сетки независимых переменных ni и Sj вычисляется значение целевой функции и функций ограничений. Из всех возможных сочетаний ni и Spj, удовлетворяющих наложенным ограничениям, выбирается то, которое обеспечивает минимум целевой функции.
Параметрическая оптимизация
технологических процессов
Выбор метода решения задачи и схема алгоритма
оптимизации режима резания
Геометрическая интерпретация метода поиска экстремума целевой функции на дискретном множестве независимых переменных
Структурная оптимизация
технологических операций
Для автоматизации проектирования и программирования технологических операций, выполняемых на станках с ЧПУ, создано большое количество САМ (Computer Aided Manufacturing) систем – Т-Flex ЧПУ, SprutCAM, Cimatron и др. Эти автоматизированные системы проектирования позволяют на основе заданного технологом-программистом профиля заготовки, обрабатываемой поверхности, последовательности технологических переходов и их параметров автоматически определять траектории перемещения инструмента и программировать обработку детали. Но, в составе программного обеспечения этих систем отсутствуют процедуры структурной и пара-метрической оптимизации технологических операций. Назначение параметров технологических переходов выполняется пользователем и в значительной степени зависит от квалификации специалиста.
При изготовлении деталей цилиндрической формы из проката (валы, зубчатые колеса, шкивы втулки и т.п.) имеется возможность повысить эффективность эксплуатации дорогостоящего автоматизированного оборудования с программным управлением и снизить затраты времени на программирование токарных операций за счет автоматизированной структурной и параметрической оптимизации токарных операций.
Структурная оптимизация
технологических операций
Структурная оптимизация
технологических операций
Все возможные варианты компоновки припуска, при обработке k-ой ступени задаются уравнением
Припуск, удаляемый в каждом из технологических переход, условно представляют состоящим из одной или нескольких таких элементарных частей
где k - номер ступени;
l - номер крайней правой ступени, объединенной с К-ой припуском
по длине;
m - номер ступени большего диаметра из ступеней, объединенных
припуском по длине;
Структурная оптимизация
технологических операций
Выбор метода решения задачи и схема алгоритма
оптимизации режима резания
где b – количество элементарных частей Zij на которые разделен напуск, удаляемый при точении.
Например, при обработке З-х ступенчатого вала таких вариантов 10, но, с учетом того, что каждая из элементарных частей припуска Zij может входить в данную комбинацию Pklm только один раз, получаем пять сочетаний Zij, соот-ветствующих пяти вариантам обработки.
Общее число таких вариантов для всех ступеней вала, определенных по уравнению 1, составляет
Структурная оптимизация
технологических операций
Для выявления оптимального варианта точения цилиндрических ступенчатых поверхностей необходимо выполнить расчет оперативного времени для всех пяти вариантов и выбрать тот, который обеспечивает наименьшее оперативное время Тор.
где To - основное время;
Tв - вспомогательное время;
ip - номер технологического перехода.
Структурная оптимизация
технологических операций
Основное время для перехода ip определяется по уравнению
где Lvip - величина врезания инструмента;
Lip - длина снимаемого припуска;
Nip - частота вращения шпинделя;
Sip - продольная подача;
Iip - число рабочих ходов инструмента.
.
Структурная оптимизация
технологических операций
Вспомогательное время, связанное с вспомогательными ходами суппорта
где Vx.x. - скорость ускоренных перемещений суппорта;
Lс - расстояние от правого торца вала до точки смены инструмента.
.
.