Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Декабря 2012 в 20:47, методичка
За последние годы положение дел кардинально изменилось в связи с бурным развитием информационных технологий, вычислительной техники, систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) и внедрением их в практику проектирования. Актуальность определения оптимальных параметров обработки еще больше увеличивается в связи с возникновением и широким использованием станков с ЧПУ, гибких производственных систем (ГПС) и применением адаптивного управления при обработке деталей на станках с программным управлением.
Введение 4
1. Цель работы 4
1.2. Задачи изучения дисциплины 4
2. Представление о параметрической оптимизации 7
2.1. Общее представление об оптимизации 7
2.2. Составление математической модели оптимизации выбора режимов резания 8
3. Задания для выполнения контрольной работы 13
4. Порядок выполнения работы 14
5. Порядок оформления отчета 14
6. Вопросы по материалу лабораторной работы 14
Литература 15
Если подача определяется допустимой шероховатостью, то к неравенствам (15) и (16) необходимо добавить неравенство
(17) |
где Rz – заданная шероховатость, мм
r – радиус закругления резца, мм.
Ограничение 8.
Определяет предельную силу резания исходя из допустимого прогиба детали.
При токарной обработке возможны две схемы обработки: в центрах и при консольном расположении детали. Соответственно этому рассмотрим две схемы нагружения.
Схема 1.
Рис. 1. Схема нагружения вала при обработке в центрах. Усилие резания приложено на равных расстояниях от центров.
При обработке в центрах (рис.1) прогиб вала от радиально направленной составляющей силы резания Ру равен | |
(18) |
j – момент инерции поперечного сечения вала или трубы, мм4
Для круга j = 0,05d4; для кольцевого сечения j = 0,05d04 (1-a4),
a = d0 / dн,
dн – наружный диаметр кольца, мм; d0 – внутренний диаметр кольца, мм.
Схема 2.
При консольном закреплении детали (рис. 2)
Рис. 2. Схема нагружения при обработке
консольного расположения вала. | |
(19) |
Обозначим через Су, и Ск величины
(20) | |
(21) |
где [f] – допустимое значение прогиба детали выбираемое в зависимости от точности обработки.
В результате получим
(22) |
Отсюда ограничение 8 по жесткости детали примет вид
(23) |
Аналогично могут быть составлены ограничения по жесткости инструмента и шероховатости.
Исходя из вышеизложенного, составлена и сведена в единую систему неравенств следующая математическая модель для определения режимов резания, определяющая при максимальной производительности минимальную себестоимость.
; ;
Возможны и другие ограничения.
После определения значений х1 и х2 – определяющих максимум целевой функции соответствующие численные значения оптимальных режимов резания вычисляются по следующим зависимостям:
(24) | |
(25) |
где е = 2,71 – основание натуральных логарифмов.
Особенностью данной задачи является то, что представленная математическая модель содержит только две независимые переменные х1 и х2. Следовательно, задача может решаться графически. Для этого на плоскости в заданном масштабе вычерчивают прямоугольную систему координат х1ох2 . Поскольку переменные х1 и х2 должны быть больше нуля, то искомое решение находится в первом квадранте. Заменив в неравенствах знаки неравенства знаками равенства, строят прямые, ограничивающие многогранник, в пределах которого расположена область допустимых решений (ОДР). Значения переменных х1 и х2 определяющие максимум целевой функции находятся в одной из вершин полученного многоугольника, которую можно определить методом перебора значений.
3. Задания на выполнение контрольной работы
3.1. Построить математическую
Таблица 1. – Исходные данные для решения задачи 3.1. по вариантам
Вариант |
Материал заготовки |
Вид заготовки |
Глубина резания |
dд, мм |
l |
Ra, мкм |
Квалитет точности |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Заготовка - вал | |||||||
Сталь 40 Х |
Прокат |
2,5 |
25 |
60 |
40 |
12 | |
Сталь 45 |
Прокат |
3 |
120 |
640 |
60 |
12 | |
Сталь 20 |
Прокат |
1,8 |
40 |
220 |
20 |
10 | |
Сталь 30ХГСА |
Поковка |
3 |
20 |
360 |
60 |
11 | |
Сталь 30ХГСА |
Поковка |
3,5 |
100 |
120 |
40 |
10 | |
Сталь 45 |
Поковка |
3 |
140 |
800 |
60 |
12 | |
Бронза Бр Ж9 - 4 |
Прокат |
3,8 |
60 |
80 |
20 |
9 | |
Латунь ЛС59 - 1 |
Прокат |
2 |
30 |
220 |
20 |
9 | |
Алюминиевый сплав АЛ9 |
Прокат |
3 |
52 |
315 |
20 |
10 | |
Бронза Бр Ж9 - 4 |
Отливка |
4,5 |
40 |
90 |
40 |
11 | |
Сталь 40 Х |
Прокат |
2 |
70 |
500 |
40 |
12 | |
Сталь 12Х18Н9Т |
Поковка |
3 |
860 |
720 |
60 |
14 | |
Латунь |
Прокат |
2 |
20 |
92 |
40 |
11 | |
Сталь 3 |
Прокат |
1,5 |
30 |
220 |
20 |
9 | |
Заготовка – труба h = (dН – dвн)/2 = 0.12 dН, где dН – наружный диаметр трубы, dвн – внутренний диаметр трубы | |||||||
Сталь 3 |
Прокат |
1,5 |
60 |
220 |
20 |
9 | |
Бронза Бр Ж9 - 4 |
Отливка |
2 |
100 |
140 |
10 |
9 |
Продолжение таблицы 1.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Сталь 12Х18Н9Т |
Прокат |
3 |
80 |
600 |
40 |
10 | |
Алюминиевый сплав АЛ9 |
Прокат |
4 |
120 |
350 |
60 |
11 | |
Латунь |
Прокат |
2.5 |
95 |
110 |
10 |
9 | |
Сталь 3 |
Прокат |
3.2 |
70 |
800 |
20 |
9 |
4. Порядок выполнения работы
4.1. Ознакомиться с основными
понятиями оптимизации
4.2. Ознакомиться с порядком и особенностями составления математической модели, выбора оптимальных параметров обработки резанием.
4.3. Составить математическую
4.4. Найти оптимальные режимы резания (число оборотов детали или инструмента, подачу) для выбранного задания.
4.5. Проанализировать и сделать
выводы по полученным результат
4.6. Ответить на приведенные
5. Порядок оформления отчета
Отчет должен быть выполнен в соответствии с требованиями стандартов по оформлению текстовых и графических материалов и содержать:
5.1. Титульный лист по
5.2. краткое описание метода решения задачи оптимизации режимов резания и ее особенностей с использованием линейного программирования.
5.3. Записать исходные данные для своего варианта.
5.4. Привести последовательность
составления математической
5.5. Описать метод решения задачи,
привести полученные
5.6. Проанализировать и сделать выводы по полученным результатам.
6. Вопросы по материалу лабораторной работы
6.1. Что такое линейное
6.2. В каких случаях целесообразно
производить оптимизацию
6.3. Какие параметры могут служить в качестве целевой функции?
6.4. Что такое целевая функция?
6.5. Какой метод используется при решении данной задачи?
6.6. Что означает оптимизация процесса резания?
6.7. Как учитывается жесткость системы СПИД при оптимизации процесса резания?
Литература
Составитель
Ярослав Николаевич Отений
ПРОГРАММА,
методические указания и задание
для контрольной работы по курсу «Оптимизация
технологических процессов» для направления
151000 «Конструкторско-
151001 «Технология машиностроения»
Редактор Л.В. Попова
Компьютерный набор Е.А. Чернявская
Темпалан 2006 г. Позиция ____
Подписано в печать «___»__________ 2008___ г.
Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Гарнитура Таймс.
Печать офсетная. Усл. печ. л. ___ Уч. – изд. л. ___
Тираж ___ экз. Заказ № ___
400131 Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28
РПК «Политехник»