Аспирант Штуць Андрей Анатольевич

СИСТЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВЫМ ОБКАТЫВАНИЕМ

Общие положения

Режимы металлообработки и штамповым обкатыванием (ШО) можно оптимизировать, подбирая оптимальное сочетание значений скорости ШО. Под такой оптимизацией понимается управление режимами металлообработки, позволяет получить наибольший народнохозяйственный эффект с учетом всех существенных связей и ограничений [1]. Качество функционирования системы металлообработки может быть в общем случае описано функционалом:

(1)

Где xi (t) - выходные координаты; uj (t) - управляющие воздействия;

zk (t) -возбуждающие воздействия.

При оптимальном управлении системой функционал J достигает максимального (минимального) значения, характеризуя лучши поведение системы в динамике (при решении задачи динамической оптимизации), или лучшие показатели в установившемся режиме (при решении задачи статической оптимизации).

При металлообработке экстремальным значения функционала J соответствует оптимальное соотношение между скоростью штамповки обкочуванням и скоростью износа инструмента [1].

Назначение и области применения систем оптимизации режимов металлообработки

Системы оптимизации режимов металлообработки предназначены для получения максимальной производительности или экономичности при изготовлении деталей в пределах заданных технических условий. Производя автоматический выбор режима металлообработки, и управляя электроприводами главного движения и подач, и системы обеспечивают сокращение машинного времени обработки. Управление режимом металлообработки предусматривает выбор критерия оптимальности и определения ограничивающих факторов. Построение автоматизированных систем управления металлообработки (АСУ МО) в этом случае предназначено для поиска и поддержки экстремального значения выбранного критерия оптимальности при допустимых значениях других показателей.

Повышение производительности и гибкости производства в настоящее время является важнейшим требованием, предъявляемым к новым станкам (приставок). Под гибкостью производства понимают скорость обновления информации, которую необходимо переработать, чтобы из исходных материалов получить готовое изделие[2].

Рассмотрим показатели эффективности металлообработки, обеспечивающие режимы максимальной производительности, поскольку они дают наиболее полное представление о физике процесса обработки и управления им. Покажем, что все полученные в ходе рассмотрения результаты по максимальной производительности можно распространить и на случаи, когда в качестве показателя эффективности принимается минимальная себестоимость обработки или минимум приведенных затрат.

Шесть возможных вариантов показателей эффективности обработки, характеризующие соответствующие режимы, представленные в табл.1. Детерминированые алгоритмы функционирования процесса обработки справедливы для ограниченной области изменения режимов обработки, описываемых эмпирическими зависимостями, которые характеризуются некоторым разбросом результатов. Более перспективным является построение математических моделей процессов ШО с учетом их вероятностного характера. Работы в этом направлении ведутся, однако нет достаточных сведений, характеризующих возможную природу режимов ШО. Поэтому связь между параметрами ШО в табл. 1. рассматривается в детерминированной форме [3] .

Режим 1. Структурная схема для этого режима учитывает изменение стойкости инструмента и позволяет работать с экстремальным значением показателя эффективности обработки.

Режим 2. Его структурная схема также представляет экстремальную систему, но, в отличие от системы для режима 1, в ней микропроцессор (МП) при расчете показателя эффективности J2 дополнительно учитывает изменение глубины ШО с помощью датчика глубины роскатывания (ДГР) и для коррекции использует поправочный коэффициент по глубине раскатки (КГ).

Режимы 3,4. В системе режима 3 на входы микропроцессора МП поступают сигналы с датчиков: скорости, подачи, стойкости инструмента, а в память вводится всегда информация. В системе режима 4 на вход микропроцессора МП кроме перечисленных поступает также сигнал с датчика глубины штамповки обкочуванням ДГР, а в память вводится априорная информация о глубине штамповки обкатыванием КГ. Настройка станка, приставки на оптимальный режим обработки осуществляется по поисковой программе, аналогично рассматриваемой для режима 1. Как показывают испытания, такие системы позволяют снизить себестоимость обработки на 50- 60%.

Режимы 5, 6. Показатели эффективности обработки J5 и J6 имеют экстремумы по подаче, позволяющие построить системы, которая настраиваютця на оптимальный режим ШО [3].

Таблиця1

Режим	Показникефективності обробки	Обмеження	Параметри			Алгоритм функціонування
			змінні	контрольовані	неконтрольовані
1
2
3
4					—
5
6

Выводы:

Режимы металлообработки штамповым обкатыванием можно оптимизировать, подбирая оптимальное сочетание значений скорости обработки. Внедрение нових методов в производство обеспечивает уменшение коэффициента использования металла до 0,9 и уменьшение трудоемкости обработки на 40-45%.

Литература

1. Ковка и штамповка: Справочник в 4-х томах. Том 4. Под ред. А.Д. Матвеева. М: Машиностроение, 1987.

2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 2-е. М.-Л.:

Машиностроение, 1954.

3. Матвийчук В. А. Совершенствование процессов локальной ротационной обработки давлением на основе анализа деформируемости металлов: Монография/ В. А. Матвийчук, И. С. Алиев.– Краматорск: ДГМА, 2009.– 268 с.