Файл: Системы технологий.doc

Наличие рассматриваемого признака требует системного подхода к ее ком­пьютерно-интеллектуальной среде, т.е. перехода к системам САD/САМ System. Таким путем обеспечивается сочетание гибкости и автоматизации, прецизионности и производительности. Очевидно, специфика высоких тех­нологий требует специализации таких систем на узкой группе изделий или признаков.

Системный подход предполагает использование не отдельных матема­тических моделей, а системы взаимосвязанных моделей с непременной па­раметрической и структурной оптимизацией. Например, параметрическая оптимизация преследует цель минимизации ряда характеристик процесса размерной обработки, прежде всего энергетических затрат, минимизации толщины срезов, силы резания и уровня температуры, интенсивности окис­лительных и диффузионных процессов и т. д.

Для высокой технологии нужна высокая степень («глубина») оптималь­ности для сравнительно узкого конкретного диапазона условий и требова­ний. Базой такой оптимальности могут быть только глубокие специальные исследования в этой области, разработка автоматизированных систем науч­ного обеспечения, включая использование мирового опыта, специальных методов оптимизации, методов достижения прецизионности, технологичес­кого обеспечения функциональных свойств и др.

В современных условиях непременным признаком ВТ является их эколо­гическая ориентация, гармонизация с окружающей средой. Важную роль играет техническое обеспечение высоких технологий, в рамках которого в качестве основных условий реализации выступа­ют прецизионность оборудования, инструмента, оснастки, системы диагностики и контроля. Все это происходит в рамках основных направ­лений развития, например технологии размерной обработки, прежде всего создания новых рабочих процессов, прецизионного обору­дования и средств технологического обеспечения, новых форм построе­ния технологических процессов. Результаты развития каждого из этих направлений в сочетании с новейшими достижениями науки и смежных областей техники являются естественными истоками высоких технологий. При этом прогресс в создании рабочих процессов ВТ, как и традиционных ; технологий, является определяющим и характеризуется наиболее высокими темпами.

Изложенное представление о высоких технологиях позволяет выде­лить их в качестве самостоятельного раздела технологии машиностро-I ения. Область высоких технологий в этом плане, безусловно, обладает своей спецификой, и многие общие принципы технологии машиностро­ения становятся крайне не достаточными, а потому затруднительно их использование. Например, принципиальным отличием высоких техно­логий от аналоговых технологий является их ориентированная на объект индивидуализация, целевой характер, более жесткая связь с требова­ниями, вытекающими из заданного уровня функциональных, эстети­ческих и экологических свойств изделий.

---

2. Рабочие процессы ВТ

Не принижая важности других признаков ВТ и констатируя необхо­димость наличия всей их совокупности, необходимо выделить особую роль и значимость рабочих процессов, т.к. ожидаемый результат высоких техно­логий не может быть получен, если рабочий процесс потенциально не обес­печивает достижения необходимого уровня свойств изделия. Таким образом, рабочий процесс является базой создания высоких технологий.

Все существующие целевые рабочие процессы технологии машиностро­ительного производства можно разделить на восемь видов (рис. 29):

• деление (дозирование) материала;

• соединение;

• формообразование;

• изменение механо-физико-химических свойств материала изделий;

• размерная обработка;

• сборка;

• контроль, диагностика, испытание.

Эти широко известные и повсеместно применяемые рабочие процессы, которые обычно используются в единой системе технологической подготов­ки производства, в большой степени отвечают традиционным требованиям и точностным характеристикам, параметрам качества поверхностного слоя и т. д., а значит, и соответствующему уровню функциональных свойств.

Применительно к высоким технологиям требования к рабочим процес­сам, их роль и значимость не идентичны тем, которые приняты в традицион­ных (конвенциональных) технологиях.

Принципиальным отличительным признаком рабочих процессов ВТ яв­ляется их индивидуализация, более жесткая связь с требованиями, вытека­ющими из заданного уровня функциональных, экологических эстетических свойств изделий.

В данном пособии внимание будет сосредоточено на рабочих процес­сах формообразования, размерной обработки, изменении механо-физико-химических свойств материала, окончательной (финишной) обработки, диагностике.

При рассмотрении рабочих процессов следует отметить, что обработка резанием является превалирующей: в общей структуре оборудования око­ло 98 % занимают металлорежущие станки (78 % для лезвийной и 20 % для абразивной) и только 2 % оборудования для электрохимической и элек­трофизической (ЭХО и ЭФО) и комбинированной обработки.

Различные процессы обработки резанием за счет их комбинирования и изменения режимов обладают широкими возможностями в обеспечении точности, повышении надежности и долговечности деталей машин.

В настоящее время в решении этой проблемы сформировались два на­правления рабочих процессов, ориентированных на:

1. Технологическое обеспечение параметров поверхностного слоя дета­
   лей машин, определяющих их функциональные свойства.

2. Непосредственное обеспечение функциональных свойств деталей
   машин.

Второе направление является перспективным, так как рассмотрение экс­плуатации детали как последней операции технологической подготовки по­зволяет в значительной мере снизить себестоимость изготовления, обеспечивая надежность и долговечность.

---

Основные направления развития обработки резанием связаны с ее интен­сификацией за сче^ новейших и синтеза существующих методов обработки. Основная тенденция смещения технологических показателей в размерном обработке в направлении более высоких степени точности и качества изме­няет соотношение отдельных видов обработки: уменьшается объем токарной обработки за счет внедрения абразивной, увеличивается доля шлифования, и, напротив, внедрение лезвийной обработки сверхтвердыми материалами может вытеснить абразивную обработку.

Возрастает доля сверхскоростного резания, позволяющего повысить ско­рости и подачи в несколько десятков раз. Так, например, для фрезерования до 100 м/с и 14000 мм/мин соответственно.

Среди принципиально новых следует выделить вибрационное и ударно-импульсное резание, резание с опережающим пластическим деформирова­нием, резание в оригинальных технологических средах, в том числе в среде охлажденных ионизированных газов, а также СОЖ под высоким давлением, «сухое» резание и резание с минимальной смазкой.

Новый уровень финишной обработки может быть достигнут на основе развития нового направления в размерной обработке — триботехнологии. За счет комбинированного воздействия алмазно-абразивного, деформирую­щего и антифрикционного инструмента обеспечивается управление как гео­метрическими, так и физико-химическими параметрами поверхности. При этом достигается повышение ресурса, например пар трения, в 3 — 10 раз.

Достижения размерной обработки связаны с применением таких рабо­чих процессов, как плазменно-механическая; гидролучевая, обеспечиваю­щая высокую производительность особенно при обработке композиционных материалов и пластмасс (отсутствие температурного влияния, экологи­ческая чистота и пожаробезопасность при резке пластмасс и компози­тов); комбинированные методы шлифования на основе использования традиционных, электроэрозионных и электрохимических, эрозионно-хи мических методов обработки, совмещение ультразвуковой и электроэрозинной обработки.

Лазерная обработка может превалировать над электронно-лучевой, а так­же возможно появление новых физико-химических методов обработки, ис­пользующих новые теплофизические явления, которые позволят обрабатывать композиционные материалы, керамику и др.

---

Среднее и малое производство

Крупное децентролизованное производство

Автономные производственные ячейки сегменты, модули

Тотальное управление качеством

Самообучающиеся интеллигентные

системы конструирования, планирования, изготовления и сборки

Интегрированная конструкторско-технологическая

Интегрированная конструкторско-эксплуатационная

Интегрированная технологически-эксплуатационная

Специализированная

Интегрированная технологе-экономическая

рис. 8Требования к компетентности специалистов в области ВТ

Компетентность в традиционном объеме (паспорт специальности)

Традиционное производство

---

3.Порядок разработки рабочих процессов ВТ

Подчеркивая системность, как один из основных признаков высоких технологий, необходимо рабочие процессы выделить как определяющий элемент всего технологического процесса в случае обработки материал;) резанием (рис. 9).

Для того чтобы технологический процесс обеспечивал необходимое ка­чество, производительность, себестоимость и прибыль, технологическая система и рабочий процесс должны обладать характеристиками, соот­ветствующими уровню требований по целому комплексу критериев.

Для технологической системы (станок, приспособление, инструмент, тех­нологическая среда, измерительно-диагностическая система) к таким харак­теристикам можно отнести динамические, точностные, энергетические экономические, надежности.

Для рабочего процесса его характеристики должны отвечать таким крите­риям, как силовой, температурный, вибрационный, интенсивности физико-химического взаимодействия, устойчивости, экологический, экономический

Рабочие процессы, в частности, как и высокие технологии, в целом жест­ко специализированы, тем не менее можно ориентироваться на такой поря­док их разработки :

• На этапе маркетинга оценивается изделие как совокупность потреби­тельских свойств, а затем определяется уровень тех потребительских свойств I и изделия, которые в состоянии обеспечить его конкурентоспособность.

Технологическая система

станок

приспособление

инструмент

заготовка

технологическая

среда

Критерии

динамические

точностные

энергетические

экологические

надежности

Рабочий процесс Критерии соответствия новому уровню функциональных свойств • силовой

температурный

вибрационный

интенсивности физ-хим

вза имодействия

устойчивости

экологический

экономический

Технологический процесс

• производительность

• качество

• себестоимость
  прибыль

Изделие (деталь) конкурентоспособное, обладающее новым уровнем

функциональнх эстетических экологических свойств

Рис.9. Место рабочего процесса в высоких технологиях

Определяются требования к качеству деталей, узлов в соответствии с уровнем функциональных свойств конечного продукта.

• Выделение из требуемых геометрических, механо-физико-химичес-
  ких параметров качества поверхности и поверхностного слоя деталей тех,
  достижение которых требует нетрадиционных решений.

• Определение традиционных критериев для уровня характеристик нетра­
  диционного рабочего процесса, потенциально способного обеспечить получе­
  ние требуемых функциональных, эстетических и экологических свойств изделия.

• Выявление предпосылок создания нового рабочего процесса на базе
  использования традиционных и нетрадиционных способов обработки и тех­
  нического оснащения.

• Создание физической и математической модели рабочего процесса и их
  теоретическое и экспериментальное всестороннее исследование.

• Многопараметрическая оптимизация рабочего процесса (физические,
  технологические, экономические критерии).

• Создание систем диагностики рабочего процесса и его технического
  оснащения.

• Разработка технологического процесса на основе созданного рабоче­
  го процесса и его реализация.

• Оценка соответствия реального уровня функциональных, эстетичес­
  ких, экономических свойств изделия требуемому.

---