Технические науки

Майпенова З.И.

магистрант 2-го курса специальности «Стандартизация и сертификация», Карагандиский экономический университет Казпотребсоюза, Республика Казахстан, г. Караганда

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРИ ОБРАБОТКЕ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ

Изготовление металлоизделий - это широкий термин, относящийся к любому процессу, который режет, формирует или формует металлический материал в конечный продукт. Металлические компоненты из листового металла, такие как листовой металл, металлические стержни широко доступны в различных спецификациях материалов и размеров. Кроме того, большинство фабрик по изготовлению могут производить металлические изделия в широком диапазоне форм и размеров. Однако, когда изготовителям требуется нестандартный компонент или уникальный металлический продукт, заказные услуги по изготовлению могут предоставлять как конструкторскую, так и производственную помощь для этих изготовленных на заказ деталей.

Изготовление уникального продукта часто требует значительного проектирования и планирования. Недостаточная подготовка может привести к созданию металлической детали со структурными недостатками, неправильными размерами или другими нежелательными атрибутами, которые могут поставить под угрозу его качество [1]. Чтобы обеспечить оптимальные результаты, важно рассмотреть некоторые из следующих услуг по индивидуальному дизайну, которые предоставляет ТОО «Карагандинский Завод металлоизделий»:

- Концептуализация: при условии представления общего представления о том, как должен выглядеть продукт и какие функции (сила, универсальность, внешний вид и т. Д.) Важны, помощь в области концептуализации может помочь определить точные детали или материальные характеристики, необходимые для выполнения проекта.

- Автоматизированное проектирование (CAD): программы CAD предоставляют производителям компьютерное трехмерное представление своего продукта. Ввод проектов в программу поможет выявить потенциальные структурные недостатки до фактического производства.

- Конструкция инструмента: пользовательские изготовители могут также помочь в разработке специализированных производственных инструментов.

Как только продукт будет разработан, запускается процесс производства. Выбор метода изготовления, подходящего для данного проекта, зависит от геометрии детали, предназначения продукта и материалов, используемых при его создании. Некоторые общие процессы изготовления металлических деталей включают:

- Отливка: Горячий жидкий металл вытесняется в форму и оставляют охлаждаться и затвердевать.

- Рисование: растягивающее усилие используется для втягивания расплавленного металла в коническую матрицу.

- Ковка: Сжимающая сила применяется для деформирования и формования металла.

- Экструзия: Плунжер подает заготовки через штамп, производя цилиндрические элементы, такие как электропроводка и трубы.

- Перфорация: башмаки уникальной формы пробивают металл для создания декоративных углублений или других особенностей.

- Сварка: два или более куска металла соединены вместе, благодаря сочетанию тепла и давления.

- Сверление: круговые отверстия сливаются в металл с помощью сверла.

- Фрезерная обработка: Некруглые отверстия разрезаются на металл с помощью фрезерного станка.

- Точение: металлическая заготовка поворачивается на своей оси, а режущий инструмент формирует материал [2].

Некоторые изделия из металла требуют вторичной отделочной обработки для достижения своих предполагаемых характеристик. Сборка может также потребоваться для объединения двух или более компонентов в единый функциональный блок. Общие вторичные услуги по изготовлению металлических изделий включают склеивание, зачистку заусенцев, шлифование, клепки, завинчивание, распиловку и покраску.

Свойства материалов могут быть дополнительно изменены путем горячей или холодной обработки, механическими операциями и воздействием некоторых видов излучения. Изменение свойств обычно происходит путем изменения микроскопической структуры материала. В эту категорию включены как термическая обработка, включающая температуры выше комнатной температуры, так и холодная обработка, включающая температуры ниже комнатной температуры [3]. Термическая обработка - это процесс, при котором температура материала поднимается или опускается для изменения свойств исходного материала. Большинство процессов термообработки основаны на циклах времени-температуры, которые включают три этапа: нагрев, удержание при температуре и охлаждение. Хотя некоторые термические обработки применимы к большинству семейств материалов, они наиболее широко применяются в металлах.

Большинство изготовленных на заказ металлических изделий изготавливаются из ряда обычно используемых металлов и их сплавов. Некоторые из самых популярных металлических типов, доступных для изготовления по индивидуальному заказу, включают алюминий, латунь, медь, золото, железо, никель, серебро, магний, оловянный титан и различные марки стали [4].

Сегодня возрастает спрос на материалов для получения желаемых свойств. Обычные методы не могут удовлетворять производственным требованиям сложных и точных размерности. Вот почему потребность в уникальном производстве техника растет с каждым днем. Порошковая металлургия (ПМ) является постоянной и быстро развивающейся технологией производства, охватывающая большинство металлических и неметаллических материалов с широким спектром форм. Хотя этот процесс существует уже более 100 лет, сейчас он стал широко признанным высшим способом производства разнообразных высококачественных деталей. Этот успех обусловлен привилегиями, которые предлагает процесс в отличи от других технологии формовки металлов, то есть преимущества использования материалов, сложность формы, управление размерами и т. д.

Кроме того, некоторые характеристики продукта (например, сочетание различных видов материалов и химических компонентов, контроль микроструктуры, контроль над пористостью и.т.д.) могут быть созданы путем запуска из порошкового сырья, что было бы очень сложно или иногда невозможно в обычной обработке [5].

Кроме того, качество деталей - это больше, чем просто форма готовой детали. По сути, качество - это способность частицы выполнять задачу, для которой она была разработана, при сохранении структурной целостности. Сопутствующие факторы обычно включаются в спецификации детали и включают в себя геометрию, свойства поверхности и свойства материала (таблица 1).

Таблица 2

Размеры качества металлоизделий

Качественное измерение	Определение
Геометрия	Форма готовой детали и то, как она будет соответствовать другим частям.
Чистота поверхности	Желаемая гладкость, шероховатость или другая функциональная обработка поверхности готовой детали.
Свойства материала	Различные атрибуты, включая механическую прочность, жесткость и усталость.
Примечание: составлено автором.

Каждый из этих факторов (таблица 1) напрямую зависит от параметров процесса сборки, включая сырьевые материалы. Таким образом, контроль и обеспечение процесса сборки и как следствие, обеспечение единообразия между этими тремя критериями - сильно зависят от общего качества готовой части.

Вместе с этим современное производство металлоизделий характеризуется длинной производственной строкой, количество операций которой определяется целью продукта. Эти операции обычно характеризуются составом сплава; индексы тепла, раскисления и литья; а также температуры и сокращения древостоев или временные параметры ковки и термической обработки (когда это окончательный технологический этап). Параметры, измеренные при каждой технологической операции, можно контролировать и составлять K ≈ 100 параметров процесса ξk (всего, K-мерного вектора ξ-параметров) [6]. Как правило, они регистрируются в реальном времени, фиксируются в технологических сертификатах или хранятся в общем электронном информационном архиве на предприятии [6].

Невозможно выявить критические факторы качества металлоизделий и создать средства управления без понимания эволюции дефектов и их влияния на конечные свойства продукта. Эта проблема не может быть решена простым изменением состава или процесса производства без анализа структурных причин снижения пластичности и вязкости.

Как правило, структурные характеристики утверждения (размер зерна, загрязнение неметаллическими включениями, структурный тип и.т.д.) по ряду стандартов оцениваются числами, то есть визуальное сравнение изображения с определенным масштабом. Объективность оценки достигается за счет замещения определенной процедуры прямыми измерениями.

В следующую очередь, в качестве примера, были определены некоторые важные особенности процесса изгиба листового металла. Эти функции автоматически генерируются по мере продвижения дизайна. По завершении проектирования автоматическая система планирования процессов использует функции и генерирует новые, чтобы помочь в производстве, с минимальными затратами на производство. Наконец, эти планы используются для производства деталей на автоматических системах изгиба. После создания плана его можно использовать для изготовления детали и для обеспечения обратной связи, дизайна и других заводских систем. Рассмартиваются проблемы применение функций и взаимодействие потенциальных функций. Также рассматриваются несколько ключевых производственных проблем, и использование планирования для решения этих проблем. Решая эти проблемы взаимодействия функций и частые практические вопросы производства, мы можем планировать и изготавливать большинство деталей.

Гибочные операции с листовым металлом включают размещение листового металла на матрице против возврата на деталь. В это время машина программирована закрыть зазор между пробиванием и удалением до тех пор, пока часть не будет согнута в V-пространство матрицы. При изгибе нижняя часть V не выталкивается в воздух, а скорее остается в воздухе. Этот процесс вызывает меньший износ машины и инструментов, чем операция дна (или чеканки) [7]. Когда часть вынимается из машины, изгиб частично «пружин назад» небольшой, но неизвестной величиной, которая обычно определяется экспериментами.

Операция изгиба может быть выполнена вручную или автоматически.

Современные системы проектирования деталей из листового металла представляют собой только конечную геометрию детали. Эта геометрия описывает либо проволочную рамку, либо граничное представление детали. Развертывание программного обеспечения, затем используется для обнаружения топологических отношений между поверхностями. С разворачиванием результатов может быть вычислен плоский рисунок с отводами изгиба [8]. Недостатки текущего подхода к проектированию - отсутствие информации об объекте и корреляция между плоскими шаблонами и формы конечной детали могут быть неоднозначными. Когда дизайн будет завершен, инженеры-изготовители вручную идентифицируют наиболее полезные функции для задачи планирования процесса [9].

Основная проблема использования функций в планировании процессов - взаимодействие функций, особенно отрицательные взаимодействия, то есть изгиб одной функции сначала затрудняется или невозможно сгибать в последующий раз [10]. Основной причиной этой проблемы является то, что большинство систем планирования имеют независимые функции. Хотя в некоторых случаях необходимо учитывать несколько особенностей с тем, чтобы разработать возможные планы процесса. Эти взаимодействия могут либо стать сложными (т. е. более длительного времени) по планированию или иногда невозможно планировать. В рассматриваемой системе взаимодействие может возникать между правилами приоритета, используемыми в поиске или между подсистемами, в то время как каждый из них пытается оптимизировать свои собственные цели. Взаимодействие может быть обнаружено, когда подсистемы начинают возвращать издержки бесконечности или слишком часто возвращаются поисковые запросы. Как только идентифицируются функциональные взаимодействия, можно будет запускать каждую подсистему отдельно с помощью планировщика операций. Анализ и сравнение с результатами каждой подсистемы, а затем идентифицирование конфликтующих функции. Затем разрешается взаимодействия путем назначения приоритета среди частичных последовательностей, предложенных конфликтующими функциями. В настоящее время это делается вручную. В итоге после тестирования многих частей было проверено, что взаимодействие функций сильное.

Геометрия-зависимая. Например, некоторые изгибы являются высокими изгибами (2 и 3) относительно других (9 и 10). Для этой части применяется правило «высокие изгибы», то есть (((* 9 * 2 *) (* 10 * 2 *) (* 9* 3 *) (* 10 * 3 *))). Теперь можно рассмотреть аналогичную ситуацию, которая имеет аналогичную геометрию, как и предыдущая часть. Однако, если использовать одни и те же приоритеты, не сгибаем 2 или 3, если изгибы 9 или 10 уже согнуты, так как нельзя поместить деталь на матрицу (фланцы f1, f2, f3 и f4 будут мешать с инструментами). В этом случае должны сгибать 2 и 3 перед изгибами 9 и 10 для разрешения взаимодействия, т. е. (((* 2 * 9 *) (* 3 * 9 *) (* 2 * 10 *) (* 3 * 10 *))) [11].

В данной статье идентифицируется несколько важных особенностей для гнутых деталей из листового металла и их использование в производстве технологических планов. Эти функции предлагают правила приоритета или ограничения для инструмента выбор, захват заготовки и стратегии движения. Затем преобразуется эти функции в соответствующие эвристики и ограничения, чтобы сделать поиск плана гибки более удобным [12]. Иногда функции взаимодействуют таким образом, что делает процесс планирования и производства труднее, чем может потребоваться. Это все еще известно как открытая проблема использования функций в процессе планирования. Приводится два примера и разрешается взаимодействие путем присвоения приоритеты между этими противоречивыми особенностями. Это делается вручную, используя предыдущее планирование экспертизы и изучения результатов отдельных подсистем. Вместе с этим рассматриваются несколько производственных проблемы, которые могут быть использованы как обратная связь проекта, чтобы избежать их. Применение данной системы планирования на многих сложных участках дает удовлетворительные результаты, то есть этот подход был успешно применен к частям, которые раньше считались сложными или невозможными к планированию.

Литература:

1. Lojen G, Anzel I, Kneissl A, Krizman A, Unterweger E, et al. (2012) Microstructure of rapidly solidified Cu-Al-Ni shape memory alloy ribbons. Journal of Materials Processing Technology 162-163: 220-229.

2. Anderson, D.C., Chang, T.C. Geometric Reasoning in Feature-based Design and Process Planning. Computer & Graphics, Vol.14, No. 2, pp. 225-235, 2004.

3. Cutkosky M.R., Brown D.R., Tenenbaum J.M. Extending Concurrent Product and Process Design Toward Earlier Design Stages. Concurrent Product and Process Design, Chao and Lu (eds.). ASME DE-Vol. 21, PED-Vol 36, 2001, pp. 65-72.

4. СТ РК ГОСТ Р 53422 «Услуги бытовые. Ремонт и изготовление металлоизделий. Общие технические условия». Интернет ресурс: memst.kz

5. ISO 9001:2015. Интернет ресурс: www.zakon.kz

6. Лисовская Д. П. и др. Производственные технологии: учеб. пособие / под общ. ред. Д.П. Лисовской. – Мн.: Высшая школа, 2005. – 479 с.

7. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 2005.-384 с.

8. Миляев А.Ф. Проектирование новых и реконструкция действующих цехов. Учебное пособие. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. - 410 с.

9. Дальский А. М., Дубинин Н. П., Арутюнова И. А., Барсукова Т. М. и др. Технология конструкционных материалов / Под редакцией А. М. Дальского, Н. П. Дубинина. - М.: Машиностроение, 2006. - 664 с.

10. Акулов А.И., Алехин В.П., Ермаков С.И., Полевой Г.В., Рыбачук А.М., Чернышов Г. Г, Якушин Б.Ф. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки. - М.: Машиностроение, 2005. – 325 с.

11. Журавлёв Л. Г., Филатов В.И. Физические методы исследования металлов и сплавов: Уч. пособие. - М.: Металлургия, 2004. - 157 с.

12. Анисович А. Г., Андрушевич А. А. Микроструктуры черных и цветных металлов: монография. - Беларуcская наука. - 2015. - 132 с.