В.А. Полетаев Перспектива развития методов формообразования в машиностроении

40

ходится делать жестким, прочным и износостойким, что весьма трудоемко.

Можно изолировать промежуточный носитель от восприятия энергетических потоков, используемых для физического процесса формообразования, т.е. передачи информации на материал заготовки. Этот метод давно применяется в литье, где сначала информация чертежа преобразуется к естественному виду и закрепляется на модели, затем уже с модели переносится на форму, а с формы - на материал заготовки. Для переноса информации с модели на форму используются на порядок меньшие потоки энергии, чем для собственно формообразования изделия, поэтому и сама модель и форма могут быть менее механически прочными, следовательно, менее трудоемкими в изготовлении. Для того, чтобы непрочная форма выдерживала мощные энергетические потоки при формообразовании изделия, используется энергия иного вида - не механическая, а тепловая. Однако непрочные, изготовляемые с малыми затратами труда формоносители являются одноразовыми, и умноженные на объем серии малые затраты превращаются в большие.

Очевидно, основные усилия целесообразно направить на разработку экономичного метода преобразования геометрической информации к естественному виду и закрепление ее на каком-либо материальном носителе, с которого она будет переноситься на заготовки.

Один из таких методов известен современной науке - это голография. Голограмма реального объекта, зафиксированная на фотопластинке, содержит в условной, символической форме всю геометрическую информацию о поверхности объекта. Обратное преобразование этой информации к естественному виду осуществляется путем освещения голограммы лучом опорного лазера.

В американском журнале "Dгоп Аgе" [6] было опубликовано сообщение о том, что в университетах "Purdue" и "Cаsе western Reserve" (США) разрабатывается новый метод формообразования, использующий голограмму объекта в качестве "модулятора" луча мощного лазера, который буквально одной вспышкой "выжигает" деталь заданной формы из заготовки.

С учетом вышесказанного можно предположить, что записанная на фотопластинке голограмма как раз и является той дешевой одноразовой формой, с которой информация переносится на заготовку, причем процесс преобразования информации из символического (запись голограммы на фотопластинке) в естественный (голограмма в пространстве)

41

вид происходит практически одновременно с процессом формообразования. Конечно, даже из столь короткого описания видны многие ограничения применимости этого метода, однако он представляет принципиальный интерес, как "пионер", открывающий новый класс неуправляемых процессов, в которых преобразование информации совпадает по времени с передачей ее на заготовку.

ВЫВОДЫ

Проведенный анализ показал, что для технологии формообразования в машиностроении и металлообработке наиболее актуальным является ТРУДОСБЕРЕГАЮЩЕЕ направление развития. Трудоемкость технологии определяется укрупненной структурой организации процесса, а именно тем, как выполняются во времени и пространстве ее две основные функции - преобразование из символической в естественную форму заданной чертежом геометрической информации и перенос ее на материал заготовки.

Этот признак является более общим, чем физическая природа метода формообразования, и он положен в основу обобщенной классификации технологии формообразования. Методы, совмещающие во времени и пространстве обе основные функции - преобразование и перенос информации, названы УПРАВЛЯЕМЫМИ, так как формообразование при использовании этих методов происходит путем управляемого копирования геометрической информации, содержащейся в естественном виде в эталонах формообразующего оборудования, например станков.

Управляемые методы обеспечивают меньшую трудоемкость выполнения всего процесса формообразования в условиях серийного и мелкосерийного производства. Поскольку этот вид производства преобладает в современном машиностроении, среди известных методов формообразования доминирует механическая обработка - наиболее отработанный и наименее энергоемкий управляемый метод.

Следующим по значимости является МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩЕЕ направление развития. Проведенный анализ показал, что хотя наибольшее внимание всегда привлекали потери металла в виде отходов при формообразовании, затраты на ежегодное пополнения парка формообразующего оборудования оказываются по крайней мере не меньшими. В связи с этим особую актуальность приобретает снижение металлоемкости формообразующего оборудования.

42

Неспособность известных малоотходных методов (литья, объемной штамповки, прессования деталей из порошков) вытеснить механообработку из сферы серийного и мелкосерийного производства объясняется тем, что все эти конкурирующие с механообработкой методы относятся к неуправляемым, т.е. более трудоемким.

На основе рассмотрения наиболее общих, кибернетических и топологических свойств методов формообразования предлагается идея нового, безотходного и трудосберегающего метода - управляемое формообразование изделий из порошкового материала. Получаемые подобным методом заготовки с минимальными припусками позволят расширить область применения обладающих уникальными возможностями, но энергоемких электрофизических, электрохимических и лучевых методов управляемого прецизионного формообразования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Артоболевский И.И. Задачи технических наук в развитии машин и технических процессов в связи с автоматизацией. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.

2.Cipr Annals. - 1971. - № 3.

3.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука,

1975.

4.Смирнов А.И. Анализ перспектив развития методов формообразования в машиностроении. - М.: НИИмаш, 1982.

5.Резервы экономии материальных ресурсов // Вопросы экономи-

ки. - 1979. - № 7.

6.Dron Age. - 1989. - № 12.

7.Бриллюэн Л. Наука и теория информации. - М.: Наука, 1960.

8.Дикушин В.И. Основные данные для проектирования металлорежущих станков: Энциклопед. справ. "Машиностроение". Т. 9. - М.: Машгиз, 1949.

9.Львов Д.С. Основы экономического проектирования машин. - М.: Экономика, 1966.

10.American Machinist. - 1979. - № 2.

11.Богуславский Б.Л. К чистовой оценке качества технического

уровня металлорежущих станков // Стандарты и качество". - 1974. - № 10.

43

12.Методика определения технико-экономического уровня металлорежущих станков. - М.: ЭНИМС, 1971.

13.Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством / Под ред. Г.Л.Смилянского. - М.: Машиностроение, 1976.

14.3усман В.Г. Программное управление станками / В.Г.3усман, И.А.Вульфсон // Станки и инструмент. - 1956. - № 7.

15.Колмогоров А. Н. Три подхода к определению понятия "количество информации". Проблемы передачи информации. Т. 1. Вып. 1. -

М.: Наука, 1965.

16.Бруевич Н.Г. Проблемы автоматизации процессов технологического проектирования / Н.Г. Бруевич, Б.Е. Челищев // Машиноведе-

ние. - 1979. - № 5.

17.Денисов А.А. Информация о системах управления. - Л.: Ленинград. политехн. ин-т, 1980.

18.Коровин М.Г. Информационный анализ материального производства. - Л.: Труды ЛПИ, 1976.

19.American Machinist. 1990. - № 6.

20.Полетаев В.А. Проблемы машиностроения России и пути его развития // Вестн. КузГТУ. - 1998. - № 6. - С. 69-71.

21.Синько И.В. Оценка состояния машиностроения в России и направление его развития // Вестн. машиностроения. - 1997. - № 6.

-С. 51.

22.Canadian Machinery and Metalworking. - 1980. - № 10.

23.Kukai to kochu. - 1985. - № 9.

24.Радюченко Ю.С. Основные направления экономии металла в кузнечно-штамповочном производстве: Обзор. - М.: НИИмаш, 1980.

25.Кипарисов С.С. Порошковая металлургия / С.С.Кипарисов, Г.А.Либензон. - М.: Металлургия, 1980.

26.Гвишиани Д.М. Методические проблемы изучения глобальных процессов // Экономика и математические методы. - 1979. Т. ХV. - № 2.

44

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................

1

1.СИСТЕМНАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ. 3

2.ОБОБЩАЮЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ............................................................................	9
3. ЗАВИСИМОСТЬ ОСНОВНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЬНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ОТ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ
ТЕХНОЛОГИЙ...........................................................................................	12
3.1 Точность..............................................................................................	12
3.2. Производительность и гибкость......................................................	14
4. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ
ПОКАЗАТЕЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗВИТИЯ............................................................	19
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ АКТУАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ..........................................................................	25
6. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ
НИОКР.........................................................................................................	29
6.1. Мелкосерийное и серийное производство......................................	30
6.2. Массовое и крупносерийное производство....................................	38
ВЫВОДЫ....................................................................................................	41
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ........................................	42

Составитель Вадим Алексеевич Полетаев

ПЕРСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Методические указания по дисциплине "Современные проблемы науки в машиностроении" для магистров направления подготовки 552900 "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств" и по дисциплине "Технологические процессы и производства" для студентов специальности 210200 "Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)"

Редактор З.М.Савина

ИД № 06536 от 16.01.02

Подписано в печать 06.05.02. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 2,50. Тираж 50 экз. Заказ ГУ Кузбасский государственный технический университет.

650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет.

650099, Кемерово, ул. Д.Бедного, 4 а.