12.04.2018

Уровни моделирования и синтеза технологических процессов полугорячей объемной штамповки


Иерархическая структура моделей технологического процесса. Существенное преимущество машинных методов проектирования состоит в возможности проводить на ЭВМ эксперименты на математических моделях объектов проектирования, отказавшись или значительно сократив дорогостоящее физическое моделирование. При этом выделяют несколько этапов моделирования. На этапе анализа объекта моделирования формируется возможно более полное описание объекта (технологического процесса, инструмента), выделяются составляющие элементы, устанавливаются связи между ними, вычленяются существенные для исследования характеристики. Структура модели зависит от задач исследования.

Поскольку проектирование является одним из самых сложных видов интеллектуальной деятельности при создании технических объектов, основой организации системы знаний предметной области может стать концептуальное моделирование. Концептуальное представление предметных задач включает модели объектного и конкретного уровней абстрагирования. Представление о необходимости для предметных задач формировать множества категорий объектного уровня, присущих данной предметной области с ее спецификой и понятиями, и множества категорий конкретного уровня, представляющих многообразие реальных технологических процессов и поковок, изготавливаемых с помощью этих процессов, дает рис. 1.12.
Вопросам математического представления формального описания концептуальных моделей на разных уровнях абстрагирования посвящены работы профессора Г.Д. Волковой. Проведенная на основе системного анализа декомпозиция процесса проектирования технологии позволила построить группу взаимосвязанных моделей (рис. 1.13), обеспечивающих расчет и имитацию основных параметров процесса и поэтапную оптимизацию принимаемых решений при синтезе вариантов. На основе моделей 3, 5, 6 решаются оптимизационные задачи. На базе моделей 2, 4, 7, 8, 9 проводятся численные эксперименты на ЭВМ.
Следующим этапом моделирования является синтез модели. Здесь в соответствии с задачами исследования осуществляется воспроизведение или имитация объекта на ЭВМ с помощью программного комплекса, который включает в себя закономерности и другие исходные данные, полученные на этапе анализа. Указанный комплекс построен по модульному принципу и ориентирован на постепенное уточнение характеристик технологического процесса и возможное их корректирование в соответствии с принятой системой ограничений.

Сформулированные и решенные задачи исследования позволили разработать целостную схему решения проблемы совершенствования конструкторско-технологической подготовки процессов объемной штамповки на основе применения принципов искусственного интеллекта. Уровни иерархии моделирования технологических процессов ХОШ и ПГОШ представлены на рис. 1.14.

На первом уровне иерархии (см. рис. 1.14) проводится обработка образов деталей (классификация и группирование) с целью выбора маршрутной технологии объемной штамповки.
После предварительного определения количества переходов управление передается на второй уровень иерархии, т.е. программам генерирования форм исходных заготовок и полуфабрикатов после каждого перехода. Генеративный подход позволяет разработать альтернативные варианты технологии, отличающиеся как по составу применяемых операций, так и по числу переходов штамповки.

Согласно принципам приоритетности определяется возможность изготовления детали методами ХОШ. Если выбранная система ограничений не позволяет использовать для формоизменения детали процесс холодной деформации, анализируется возможность изготовления детали ПГОШ. При этом через блок изменения параметров корректируется как число, так и последовательность переходов штамповки. Кроме того, существует возможность комбинированного использования ХОШ и ПГОШ, когда часть переходов выполняется в холодном состоянии, а окончательное формоизменение проводится с предварительным нагревом, минуя вспомогательные операции отжига заготовок, их фосфатирования и омыливания. Такое моделирование позволяет на этапе анализа учитывать возможно большее количество альтернатив и разрабатывать гибкие процессы объемной штамповки.

На следующем уровне иерархии находятся модели и основанные на них программные комплексы, позволяющие с помощью моделирования температурно-силовых условий работы инструмента прогнозировать его стойкость. Если стойкость инструмента оказывается неудовлетворительной, то необходимо вносить изменения в технологический процесс, например, увеличить количество переходов ХОШ или отказаться от холодной схемы обработки давлением, используя предварительный нагрев заготовки до температуры ПГОШ. Применив принцип дробления деформаций или заметно снизив технологическую силу (на 30...40 %) за счет нагрева заготовки, удается обеспечить приемлемую стойкость рабочих деталей штампа.

Более детальное моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния инструмента и тепловых явлений, проходящих в нем, позволяет выработать рекомендации по оптимизации температурно-силовых режимов работы инструмента и тем самым обеспечить повышение его стойкости и возможность конструирования инструмента с учетом упругих деформаций.

Одним из последних этапов моделирования является оценка машинных результатов, заключающаяся в установлении адекватности модели и реального технологического процесса. При этом существенно не абсолютное качество машинных результатов, а степень сходства с объектом исследования. Успешный результат сравнения исследуемого объекта с моделью свидетельствует о достаточной степени изученности объекта, о правильности принципов, положенных в основу моделирования, и о том, что алгоритм моделирования не содержит ошибок.

На основе полученных промежуточных и окончательных результатов выбирается стратегия принятия технических решений на этапах технологической подготовки производства. Последовательная реализация решений позволяет синтезировать рациональные технологические процессы, оптимизировать конструкции применяемых штампов, управлять температурно-силовыми режимами процессов деформирования и точностью получаемых поковок.





Яндекс.Метрика