Вы здесь

Вдосконалення технологічних параметрів та ефективності управління формоутворенням при литті по виплавляємих моделях

Автор: 
Обертун Сергій Михайлович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2005
Артикул:
0405U003764
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

Глава 2
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор объекта и предмета исследования
В качестве объекта диссертационного исследования выбран технологический процесс изготовления стальных отливок по выплавляемым моделям. Основное отличие этого процесса - его высокая многофакторность и многоэтапность. Еще в 80-х годах прошлого столетия отмечалось, что единственным способом обеспечения высокого качества отливок и эффективности производства при ЛВМ является непосредственное управление всеми его этапами в реальном времени [31]. К сожалению, отсутствие необходимой для этого вычислительной техники не позволило в то время приблизиться к решению задачи такого масштаба. Даже сейчас, при наличии современных ЭВМ управление процессом ЛВМ, насчитывающим десятки этапов и сотни контролируемых параметров, является актуальной, но во многом нерешенной проблемой.
Существенное снижение размерности задачи (т.е. уменьшение количества учитываемых входных и выходных параметров) может производиться с двух сторон: во-первых, за счет перевода части параметров из переменных в константы путем использования усовершенствованных процессов и материалов со стабильными, легкоуправляемыми свойствами [114, 115], и, во-вторых, за счет применения современных технологий управления, основывающихся на использовании новых методов моделирования и новых эмпирических математических моделей этапов ЛВМ.
Все это позволяет в качестве предмета исследования рассмотреть автоматизированную систему управления качеством отливок и экологией производства при литье по выплавляемым моделям (АСУ ЛВМ), структурная схема которой приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Общая схема управления качеством отливок при литье по выплавляемым моделям.

АСУ ЛВМ включает объект управления - технологический процесс ЛВМ, а также систему, которая на основании информации, поступающей от исходных данных (чертеж отливки, технологические инструкции) и данных, полученных непосредственным измерением промежуточных и конечных предметов труда (вязкость, седиментационная устойчивость, реологические свойства суспензии, механические свойства оболочки и т.п., а также показатели качества готовой отливки) вырабатывает управленческое решение и реализовывает их через исполнительные механизмы соответствующих устройств.
Схема, приведенная на рис. 2.1, определяет методику общего проведения работ по повышению качества отливок при литье по выплавляемым моделям. Она включает, прежде всего, определение конкретных параметров процесса, в наибольшей степени влияющих на качество выпускаемой продукции, а также структурную и параметрическую идентификацию связей между этими параметрами в виде математических моделей, позволяющих рассчитывать внешние воздействия на технологический процесс в целом.
Исходя из этого, необходимо было использовать в технологии ЛВМ новые современные материалы со стабильными свойствами и на конкретном примере оценить их эффективность и влияние на качество характерной стальной отливки, принятой в настоящей работе базовой.
В качестве базовой отливки для исследования выбрана отливка "Кронштейн" (материал - сталь 20Л, ГОСТ 977-88), изготовляемая литьем по выплавляемым моделям по ОСТ 1.90093-82, группа контроля 3 (на рис. 2.2 приведен ее общий вид, а на рис. 2.3 - чертеж). Формовочные уклоны и предельные отклонения размеров отливки регламентированы ОСТ 1.41154-86, класс точности - ЛТ 4.
Контролируемыми параметрами готовой отливки были ее размерная точность, которая определялась по отклонению размера 25 мм (см. чертеж, рис. 2.3), измеряемому микрометром с точностью до 10-5 м, шероховатость поверхности А (см. там же), измеряемая по описанной ниже методике, а также наличие или отсутствие локальных поверхностных дефектов в виде трещин, спаев, раковин. Пример одной из них приведен на рис. 2.4.
В работе рассмотрен процесс ЛВМ, состоящий из отдельных технологических этапов от приготовления модельного состава до выбивки отливки и контроля ее качества (по данным [31] таких этапов в ЛВМ тринадцать). На рис. 2.5 изображена схема информационной модели составного технологического процесса ЛВМ, также состоящей из N последовательных этапов, причем входом каждого этапа является вектор входных параметров хn (n = ), а выходом - вектор выходных параметров yn (n = ), входящий для всех этапов, кроме заключительного, также и в список входных параметров последующих этапов.
Общим выходом модели технологического процесса ЛВМ yN = Y является вектор, состоящий из трех перечисленных выше контролируемых параметров отливки.

Рис. 2.4. Раковина на поверхности стальной отливки, полученной ЛВМ.

Рис. 2.5. Информационная модель последовательного составного технологического процесса.
Любое снижение размерности модели за счет исключения (замены на константу) того или иного параметра приводит к снижению адекватности модели. Однако для управления в реальном времени всегда приходится выбирать между уровнем адекватности и наличием доступной, пусть хотя бы оценочной модели процесса литья по выплавляемым моделям. В настоящей работе такую модель строили, исходя из следующих допущений.
Рассмотрим схему информационной модели отдельного (n-го) технологического этапа составного технологического процесса ЛВМ (рис. 2.6). Разобьем вектор входных параметров xn на три подвектора: - выходные параметры предыдущего этапа; - внутренние входные параметры текущего этапа и - параметры внешних управляющих воздействий на текущем этапе.

Рис. 2.6. Схема информационной модели отдельного технологического этапа составного технологического процесса литья по выплавляемым моделям.

Запишем переходную функцию этапа в виде:

, (2.1)

где - частные па