References

ipolytech

iPolytech Journal

2782-40042782-6341

Irkutsk National Research Technical University

10.21285/1814-3520-2021-6-708-719

ipolytech-545

Research Article

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE

Проектирование технологических операций на основе параметров производственной технологичности конструкции изделия с использованием алгоритма автоматизированного проектирования

Engineering working operations based on parameters of product manufacturability using a computer-aided design algorithm

https://orcid.org/0000-0001-6472-8787

Ишенин

Д. А.

Ishenin

D. A.

Ишенин Дмитрий Александрович, аспирант

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Dmitry A. Ishenin, Postgraduate student

83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia

ishenin.dmitriy@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-9684-8572

Говорков

А. С.

Govorkov

A. S.

Говорков Алексей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, директор института информационных технологий и анализа данных

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Alexey S. Govorkov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Director of the Institute of Information Technologies and Data Analysis

83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia

govorkov_as@istu.edu

Иркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation

2021

11012022

256708719

2022

Ишенин Д.А., Говорков А.С.

Ishenin D.A., Govorkov A.S.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/545

Цель исследования – создание алгоритма для автоматизированного проектирования технологических операций, ориентированного на разработку технологического маршрута механической обработки детали с учетом критериев производственной технологичности, данных предприятия и использованием электронной модели изделия. Была проанализирована структура технологического процесса механической обработки детали с использованием метода «теоретического расчленения». Объектом моделирования явился технологический процесс механической обработки детали «шпангоут». Выявленные формальные параметры легли в основу создания алгоритма автоматизированного проектирования и модели технологического маршрута механической обработки детали, в которых применяются правила продукции, а также аппарат математической логики. В результате проведенных исследований предложена схема подбора технологических операций с учетом параметров технологичности конструкции изделия. Создана концепция алгоритма автоматизированного проектирования технологического процесса изготовления изделий машиностроения с заданным уровнем параметров производственной технологичности и учетом параметров предприятия. Предложен принцип формирования маршрута и выбора технологических операций механической обработки. Выбран ряд критериев производственной технологичности (трудоемкость, материалоемкость, себестоимость изготовления) для оценки технологических операций механической обработки. В результате исследования получен алгоритм автоматизированного проектирования технологических операций с учетом параметров производственной технологичности. Работа алгоритма апробирована на технологическом процессе изготовления детали «шпангоут». Применение разрабатываемого алгоритма позволит предприятиям повысить качество проектируемых технологических процессов производства изделий машиностроения. Кроме того, использование предложенного алгоритма позволит уменьшить трудозатраты и сроки разработки технологического процесса изготовления деталей машиностроения. Формализация процесса проектирования технологического процесса является важным этапом в развитии цифровизации и автоматизации всего производства.

The study aimed to develop an algorithm for computer-aided design (CAD) of working operations. A processing route for machining components was developed based on the criteria of production manufacturability, industrial data and a digital model of the product. The process of machining a workpiece was analysed using a method of theoretical separation. The machining process of a frame workpiece was used as a model. The identified formal parameters formed a basis for developing a CAD algorithm and a model of manufacturing route associated with the mechanical processing of a work-piece applying a condition-action rule, as well as mathematical logic. The research afforded a scheme for selecting process operations, given the manufacturability parameters of a product design. The concept of CAD algorithm was developed to design a production process of engineering products with given manufacturability parameters, including industrial data. The principle of forming a route and selecting a machining process was proposed. Several criteria of production manufacturability (labour intensity, consumption of materials, production costs) were selected to evaluate mechanical processing. A CAD algorithm for designing technological operations considering the parameters of manufacturability was developed. The algorithm was tested by manufacturing a frame workpiece. The developed algorithm can be used for reducing labour costs and development time, at the same time as improving the quality of production processes. The formalisation of process design is a crucial stage in digitalisation and automation of all production processes.

проектированиеавтоматизация проектированиятехнологические операциитехнологический процесс механической обработкитехнологичностьтехнологичность конструкции изделия

References1

Бочкарев П. Ю., Шалунов В. В., Бокова Л. Г. Проектирование технологических операций механообработки в системе планирования технологических процессов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009. Т. 3. № 1. С. 46–54.

Bochkaryov P. Yu., Shalunov V. V., Bokova L. G. Ma-chining technological operations designing within the sys-tem of technological operations planning. Vestnik Sara-tovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Vestnik Saratov State Technical University. 2009;3(1):46-54. (In Russ.)

Говорков А. С., Чьен Ха Ван. Разработка автоматизированной системы проектирования технологических процессов изготовления изделия машиностроения на основе трехмерной модели // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 4. С. 48–55.

Govorkov A. S., Chien Ha Van. Development of the automated system of design engineering products manu-facturing technological proces based on three-dimensional model. Sovremennye tehnologii. Sistemnyj analiz. Mod-elirovanie = Modern technologies. System analysis. Mod-eling. 2015;4:48-55. (In Russ.)

Фокин И. В., Божеева Т. В. Автоматизация процедуры принятия решений при разработке технологических процессов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2017. № 1. С. 67–72.

Fokin I. V., Bozheeva T. V. Automation of the decision-making procedure in the development of technological processes. Sovremennye tehnologii. Sistemnyj analiz. Modelirovanie = Modern technologies. System analysis. Modeling. 2017;1:67-72. (In Russ.)

Govorkov A. S., Fokin I. V., Lavrentyeva M. V., Karlina Yu. I. Methodology of the formalized approach of the automated construction of the manufacturing route of a mechanical engineering product // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2019. Vol. 632. Р. 012093. https://doi.org/10.1088/1757-899X/632/1/012093.

Govorkov A. S., Fokin I. V., Lavrentyeva M. V., Karlina Yu. I. Methodology of the formalized approach of the au-tomated construction of the manufacturing route of a me-chanical engineering product. In: Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2019;632:012093. https://doi.org/10.1088/1757-899X/632/1/012093.

Баранова Е. М., Баранов А. Н. Разработка процедуры контроля качества изделий на базе современного подхода к проектированию технологических операций // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 10. С. 76–86.

Baranova E. M., Baranov A. N. Develop procedures for quality control of products on the basis of contemporary approach to design technological operations. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. = Proceedings of the Tula State University. 2017;10:76-86. (In Russ.)

Подрез Н. В., Токарев Д., Жиляев А., Фокин И. Система разработки технологических процессов изготовления деталей и сборочных единиц АТ на основе существующих взаимосвязей с учетом 3-х мерной модели // Наука будущего – наука молодых: сб. тез. III Всерос. науч. форума (г. Нижний Новгород, 12–14 сентября 2017 г.). Нижний Новгород: Изд-во ООО «Инконсалт К», 2017. С. 319–320.

Podrez N. V., Tokarev D., Zhilyaev A., Fokin I. Devel-opment system of technological processes for manufac-turing of aircraft parts and assembly units based on exist-ing relationships taking into account the 3-dimensional model. In: Nauka budushchego – nauka molodyh: sbornik tezisov III Vserossijskogo nauchnogo foruma = Science of the future – science of the young: collected abstracts of III All-Russian scientific forum. 12–14 September 2017, Nizhnij Novgorod. Nizhnij Novgorod: OOO “Inkonsalt K”; 2017, р. 319-320. (In Russ.)

Тимирязев В. А., Белянкина О. В., Серебряков А. А. Автоматизированное проектирование технологических процессов с использованием ЭВМ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 10. С. 220–222.

Timiryazev V. A, Belyankina O. V., Serebryakov A. A. The automated designing of technological processes with computers. Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten' = Mining informational and analytical bulletin. 2009;10:220-222. (In Russ.)

Кузнецов П. Н., Брижанский Л. В., Кузнецова А. П. Повышение надежности техники путем автоматизированного проектирования деталей и узлов // Наука и Образование. 2019. Т. 2. № 4. С. 264.

Kuznetsov P. N., Brizhanskij L. V., Kuznetsova A. P. Improving equipment reliability by computer-aided design of parts and assemblies. Nauka i obrazovanie. 2019;2(4)264. (In Russ.)

Sokolnikov R. A., Bozheeva T. V., Govorkov A. S. Development of methodology for formalized selection of technological operations when designing technological process manufacturing of machinery // Journal of Physics Conference Series. 2020. Vol. 1582. No. 1. Р. 012080. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1582/1/012080.

Sokolnikov R. A., Bozheeva T. V., Govorkov A. S. De-velopment of methodology for formalized selection of technological operations when designing technological process manufacturing of machinery. Journal of Physics Conference Series. 2020;1582(1):012080. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1582/1/012080.

Камшилов С. Г. Системы автоматизированного проектирования в производственных процессах // Вестник Челябинского государственного университета. 2004. Т. 7. № 1. С. 104–108.

Kamshilov S. G. Computer-aided design systems in production processes. Vestnik Chelyabinskogo gosudar-stvennogo universiteta. 2004;7(1):104-108. (In Russ.)

Ишенин Д. А. Возможности для автоматизирования выбора технологических операций с учетом производственной технологичности конструкции изделия // Актуальные проблемы науки и техники. Инноватика: сборник статей по матер. Междунар. науч.-практ. конф. (г. Уфа, 14 января 2020 г.). Уфа: Изд-во НИЦ «Вестник науки», 2020. С. 79–83.

Ishenin D. A. Automation potential of selection of technological operations taking into account the produc-tion manufacturability of product design. In: Aktual'nye problemy nauki i tekhniki. Innovatika: sbornik statej po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj kon-ferencii = Actual Problems of Science and Technology. Innovation. Collected articles of the materials of the Inter-national Scientific Conference. 14 January 2020, Ufa. Ufa: NIC “Vestnik nauki”; 2020, р. 79-83. (In Russ.)

Подрез Н. В. Обзор математических методов представления технологических процессов // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. статей Всерос. молодеж. науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 11 ноября 2016 г.). Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. С. 32–36.

Podrez N. V. Review of mathematical methods for representing technological processes. Aviamashi-nostroenie i transport Sibiri: sbornik statej Vserossijskoj molodezhnoj nauchno-prakticheskoj konferencii = Aircraft engineering and transport of Siberia: collected articles of All-Russian youth. Scientific and practical conference. 11 November 2016, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk National Re-search Technical University; 2016, р. 32-36. (In Russ.)

Кузнецов В. А., Владыка А. А., Цитриков А. В., Захарова О. О. Проектирование технологического процесса изготовления деталей на основе технико-экономического моделирования // Известия Московского государственного технического университета «МАМИ». 2012. Т. 2. № 2. С. 112–116.

Kuznetsov V. A., Vladyka A. A., Citrikov A. V., Zakha-rova O. O. Design of the technological process of manu-facturing parts based on technical and economic model-ing. Izvestiya Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnich-eskogo universiteta «MAMI» = Scientific journal "Izvestiya MGTU "MAMI". 2012;2(2):112-116. (In Russ.)

Непомилуев В. В., Соколова Е. Ю. Методология выбора оптимального варианта технологического решения по комплексному критерию // Машиностроение – основа технологического развития России: сб. науч. ст. V Международной науч.-техн. конф. (г. Курск, 22–24 мая 2013 г.). Курск: Изд-во ЮЗГУ, 2013. С. 257–261.

Nepomiluev V. V., Sokolova E. Yu. Selection proce-dure of the optimal option for a technological solution according to a complex criterion. Mashinostroenie – osnova tekhnologicheskogo razvitiya Rossii: sbornik nauchnyh statej V Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konfer-encii = Mechanical engineering as the basis of technologi-cal development in Russia: collected articles of V interna-tional scientific and technical conference. 22–24 May 2013, Kursk. Kursk: The Southwest State University; 2013, р. 257–261. (In Russ.)

Ирзаев Г. Х. Экспертные методы управления технологичностью промышленных изделий. М.: Изд-во «Инфра-Инженерия», 2010. 192 с.

Irzaev G. H. Expert methods of managing processabil-ity of industrial products. Moscow: “Infra-Inzheneriya”; 2010, 192 р. (In Russ.)

Бокова Л. Г., Королев Р. Д., Бочкарев П. Ю. Совершенствование оценки производственной технологичности изделий специального машиностроения // Высокие технологии в машиностроении: матер. ХVI Всерос. науч.-техн. конф. (г. Самара, 25–28 октября 2017 г.). Самара: Изд-во СамГТУ, 2017. С. 9–10.

Bokova L. G., Korolev R. D., Bochkarev P. Yu. Im-proving assessment of industrial processability of special mechanical engineering products. Vysokie tekhnologii v mashinostroenii: materialy XVI Vserossijskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii = High technologies in mechan-ical engineering: materials of XVI All-Russian scientific and technical conference. 25–28 October 2017, Samara. Samara: Samara Polytech Flagship University; 2017, р. 9-10. (In Russ.)

Леонович Д. С., Журавлѐв Д. А., Карлина Ю. И. Современные тенденции развития инженерного анализа изделий с деталями из композиционных материалов на примере принципов работы ANATOLEFLEX // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 11. С. 56–62. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-11-56-62.

Leonovich D. S., Zhuravlev D. A., Karlina Yu. I. Mod-ern development tendencies in engineering analysis of products with composite material parts on example of ANATOLEFLEX operating principles. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceed-ings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(11):56-62. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-11-56-62.

Ларченко А. Г. Оценка качества изделий из полимерных материалов машиностроительного назначения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 3. С. 463–471. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-3-463-471.

Larchenko A. G. Quality assessment of products from polymeric materials designed for engineering purposes. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo uni-versiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical Univer-sity. 2019;23(3):463-471. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-3-463-471.

Рычков Д. А., Лобанов Д. В., Смирнова Д. А. Методика оптимизации режимов резания в интеллектуальной системе проектирования технологических процессов // Современные материалы, техника и технологии. 2018. № 4. С. 18–24.

Rychkov D. A., Lobanov D. V., Smirnova D. A. Meth-odology of optimization of cutting regimes in intelligent system of designing technological processes. Sovremen-nye materialy, tehnika i tehnologii. 2018;4:18-24. (In Russ.)

Калякулин С. Ю., Кузьмин В. В., Митин Э. В., Сульдин С. П., Тюрбеева Т. Б. Проектирование структуры технологических процессов на основе синтеза // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28. № 1. С. 77–84. https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201801.077-084.

Kalyakulin S. Yu., Kuzmin V. V., Mitin E. V., Suldin S. P., Tyurbeeva T. B. Designing the structure of technological processes based on synthesis. Vestnik Mordovskogo uni-versiteta = Mordovia University Bulletin. 2018;28(1):77-84. https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201801.077-084.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.