Full Text

Одним из важных направлений развития современного машиностроения является двигателестроение, в том числе производство двигателей внутреннего сгорания. Современный двигатель внутреннего сгорания (автомобильный, тракторный) содержит несколько сотен деталей, до 60-70 % которых составляют тела вращения, важнейшим из них, определяющим технико-экономические характеристики двигателя, является распределительный вал. Вал содержит несколько десятков контролируемых параметров, таких как профиль кулачка, опорная шейка, впускные и выпускные кулачки, расположение впускных и выпускных кулачков и др. Особенностью вала является то, что большая часть контролируемых параметров образована поверхностями вращения, и по техническим условиям измерения должны выполняться при повороте изделия [1]. Рассмотрение ряда машиностроительных предприятий выявило крайне низкую их техническую оснащенность методами и средствами контроля основных деталей двигателей внутреннего сгорания: распределительных валов, коленчатых валов и сопутствующих деталей. Существующие сегодня средства автоматизации размерного контроля - координатно-измерительные машины традиционного исполнения в виде трехкоординатных устройств с перемещениями измерительных головок касания по координатам X, Y, Z - не приспособлены для контроля тел вращения. В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на повышение точности и производительности контроля этих деталей и IT-вооружение конструктора, технолога, изготовителя и контролера быстродействующими автоматизированными методами и средствами объективного контроля в соответствии с требованиями современного производства. Вопросами активного контроля в машиностроении занимались такие ученые, как Е.И. Педь, А.В. Высоцкий, В.М. Машинистов, А.В. Хуртасенко и ряд других. При этом решались следующие задачи: - разработка теоретических основ технологии с использованием методов активного контроля крупногабаритных деталей в процессе их обработки; - реализация технологии восстановительной обработки с использованием методов активного контроля. Исследования в области контроля деталей типа тела вращения проводились Б.С. Бражкиным [2]. Им был разработан и исследован новый координатный метод контроля сложнопрофильных деталей типа тел вращения, таких как распредвал и коленвал двигателя внутреннего сгорания, на базе измерения с помощью плоского, точечного или роликового толкателя. Разработки, выполненные Б.С. Бражкиным, позволили существенно повысить точность контроля, производительность и значительно расширить возможность измерения, в особенности кулачковых валов и коленвалов. Одним из наиболее серьезных недостатков в ряде случаев является отсутствие влияния контроля изделия на технологический процесс (ТП). Вследствие этого актуальным становится создание интеллектуальной системы, которая в случае разладки ТП даст сигнал, на каком этапе изготовления была допущена ошибка. Цель работы - разработка системы интеллектуального мониторинга точности изделия (в частности, кулачковых валов и коленвалов), минимизирующей разладку на всех этапах ТП. Процесс производства можно представить в виде преобразования входа (материал, информация, технология) в выход (деталь, изделие), как показано на рис. 1 [3]. Рис. 1. Схема контроля технологического процесса и оборудования в структуре системы мониторинга: ТО1, …, ТОn - технологические операции; К0, К1, …, Кn, Кв - операции контроля; КВ0, КВ1, …, КВn, КВв - корректирующие воздействия; НЗ0, НЗ1, …, НЗn, НЗв - нормативные значения параметров Прибор КИП-1 (рис. 2) предназначен для контроля распределительных валов и использования в лабораториях производства и поэтому оснащен дополнительной программой для контроля шести типов серийных валов. Прибор включает в себя измерительную станцию 1 и стол оператора 12. Измерительная станция состоит из станины 9, на которой укреплены делительная головка 6, задняя бабка 8 и измерительная каретка (длинномер) 7. В столе оператора размещается блок управления станцией 13 и блок управления приводом 14. На столе оператора размещается ПЭВМ 11 и печатающее устройство 10. С целью автоматизации измерений на столе установлен электродвигатель 2 с редуктором 4, датчиком угла поворота 3 и электронным датчиком измерения измерительного щупа 5. Рис. 2. Общий вид прибора КИП-1 Подсистема мониторинга точности изготовления распределительных валов (рис. 3) состоит из системы сбора данных (СCД), включающей устройства связи с объектом (УСО); системы принятия решений (СПР), базы данных (БД) и базы знаний (БЗ) [4-6]. Рис. 3. Подсистема мониторинга точности изготовления распределительных валов УСО представляют собой устройства для объединения аналоговых и цифровых параметров реального технического объекта. БД представляет собой постоянное пополняемое хранилище информации, в данном случае эталонной конструкторской документации о технологии изготовления изделия и значений контролируемых, а также фактически измеренных параметров. База знаний содержит структурированную информацию экспертов для использования с конкретной целью: она предназначена для поиска способов решения проблем из некоторой предметной области на основе записей БЗ и пользовательского описания ситуации. Все вместе они представляют собой измерительный щуп ТС-53 [7]. Выбор измерительного щупа ТС-53 для контроля точности изготовления распределительного вала как высокоточного серийного изделия является весьма актуальным в современном производстве, поскольку измерительный щуп - инструмент для измерения малых величин (мкм). Он представляет собой набор тонких металлических пластинок различной толщины с нанесенным на них размером (толщина пластинки). В зазор автоматически вводятся пластинки набора до тех пор, пока следующая по толщине пластинка не перестает помещаться в измеряемый зазор. Щуп ТС-53 (рис. 4) относится к серии модульных инфракрасных сенсорных датчиков с усовершенствованным неизнашивающимся измерительным механизмом shark360, увеличенным сроком службы батареи и прочной конструкцией [8]. Рис. 4. Общий вид щупа ТС-53 В блоке СПР происходит обработка полученной информации от ССД с учетом содержимого БД, БЗ и формируется решение об объекте. Схема работы щупа представлена на рис. 5. После подключения и включения всех устройств, а также поверки и соблюдения всех технических условий система работает согласно алгоритму, представленному на рис. 6 [9]. Следует ввести исходные и начальные значения, установить каретку измерений и измерительный щуп в нулевые положения, необходимые для начала измерений. Следующим шагом необходимо активировать программу измерений. Затем происходят замеры. В ходе измерений могут произойти сбои в работе из-за системной ошибки оборудования или из-за ошибки в техпроцессе. В случае ошибки по той или иной причине необходимо соответственно произвести корректировку в техпроцессе или поднастройку оборудования. Рис. 5. Схема работы щупа ТС-53: 1 - шарик стержня; 2 - измеряемая деталь (распределительный вал); 3 - стержень; 4 - щуп ТС-53; 5 - каретка линейных перемещений; 6 - микропереключатель Рис. 6. Алгоритм работы системы сбора данных Например, возникла ошибка вида «Нет фаски на впускном кулачке, операция № 95 “фрезерная обработка кулачков и фасок”». Необходимыми действиями являются следующие: - определить причину ошибки, вероятными являются следующие: режущий инструмент не подведен к детали или износ инструмента; - произвести повторный контроль (службой отдела технического контроля). Также возможна ошибка вида «Системная ошибка. Не заданы нулевые значения». Это говорит о том, что деталь установлена не в нулевом положении. Необходимое действие - установить в нулевое положение. Измерения происходят вплоть до последнего контролируемого параметра. Далее результаты выводятся на экран монитора и в виде протокола на печать. Особенность данной системы состоит в следующем: помимо основных этапов замеров и возможности выбора принятия решений, система может сообщать об отклонениях на этапах контроля (рис. 7). Рис. 7. Пример диалогового окна интеллектуальной системы мониторинга Внедрение системы интеллектуального мониторинга позволяет повысить эффективность контроля в несколько раз, обеспечить корректировку технологического процесса на этапах изготовления изделия, что в значительной степени сократит возможность появления брака, тем самым увеличив качество выпускаемой продукции.

About the authors

S. A Kasimov

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Email: kartsstu@mail.ru

E. M Samoilova

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Email: Helen_elenka@mail.ru

References

Statistics

Views

Abstract - 22

PDF (Russian) - 8

Refbacks

• There are currently no refbacks.