Материал: Инновационные технологии и оборудование. Межвузовский сборник научных трудов. Пачевский В.М

заменять имеющийся аппаратный парк. В итоге имеем возможность масштабировать подсистемы предприятия и управлять затратами на освоение средств на новую технику.

МОДЕЛЬ КОНСТРУКЦИИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКЕ

Бойков Е.А.

Создание комплектующих агрегатов с высокоэффективными механизмами технологического оборудования машиностроительных производств является актуальной задачей. Одним из направлений является повышение надежности, безопасности технологических средств за счет использования высококачественных деталей с набором заданных свойств, например, малый коэффициент трения, высокая износостойкость, повышенная прочность. Особое и перспективное место занимают композиционные полимерные материалы (КПМ), предназначенные для гидравлических узлов станочного оборудования, покрытий направляющих узлов, обойм подшипников скольжения, колодочных тормозов подъемнотранспортных устройств. В этих базовых узлах любого машиностроительного оборудования применение КПМ вне конкуренции. Однако выполнение заданных технологических операций оборудованием возможно лишь при наличии у этих материалов заданных свойств. Нестабильность работы комплектующих оборудования, во многом, определяется нестабильностью структуры композиционного материала. Поэтому необходимо решить одну из важнейших задач для КПМ – создание

композиционного материала со структурой (StrКПМ) стабильно сохраняющейся в процессе эксплуатации изделия в оборудовании. Таким образом, возникает вторая задача - управление структурой материала на разных этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), в

118

том числе, при проектировании и эксплуатации узлов технологического оборудования.

Особое место в этих исследованиях отводится созданию модели строения КПМ и возможности управления процессом формирования деталей комплектующих агрегатов оборудования с наперед заданными свойствами. Процесс создания и управления Str композиционного материала с заданными эксплутационными свойствами мы рассматриваем как функционирование сложной системы. При создании и эксплуатации изделий из КПМ требуется проводить многочисленные исследования и расчеты связанные с разными факторами. Во-первых, с оценкой показателей, характеризующих различные свойства системы, включая строение, т.е. внутренние конструкции композиционного материала, их обозначим как (Кн1, Кн2, ... КнN ). Второе, с выбором оптимальной

структуры (Strопт ) КПМ. Третье, с выбором оптимальных эксплутационных показателей, назовем их (ЭП), это могут быть, например, малый коэффициент трения f, обозначим как ЭП (f); высокая износостойкость Т, обозначим это ЭП (Т) или другие ее параметры, число которых (I).

Подробное описание может быть выполнено лишь при наличии математического описания процесса функционирования или математической модели (ММ) процесса формирования ММ(фр)

с учетом жизненного цикла КПМ. Следовательно, запишем так: ММжци КПМ.

Используя кибернетический подход к описанию системы, примем, что всякое целенаправленное поведение рассматривается как управление. Итак, имеем организованное воздействие W на систему КПМ. Примем, что процесс управления формированием КПМ происходит в среде Х, где есть объекты Y и субъекты С. Субъект ощущает на себе воздействие среды Х и объекта Y. Если состояние среды Х он изменить не может, то состояние объекта Y в процессе управления воздействием W изменяется. В этих условиях состояние объекта Y влияет на состояние потребностей субъекта. Потребность субъекта обозначим: С={С1,С2, ... Сk}, где Сi -

состояние i – потребности субъекта, которая выражается числом (1,2, ..., k) насущностей, это есть актуальность потребности. Свое поведение субъект строит так, чтобы минимизировать насущность своих потребностей, поэтому необходимо решать задачу

119

где R – ресурсы субъекта. Следовательно, имеем взаимосвязь потребностей с состоянием среды Х и поведением W субъекта.

Принимаем, что на уровне наших действий, обозначенных как уровень IIY(I,Y), выполняющая функция реализации целей управления, формирующих объект, есть Z, например, это могут быть технологические условия (факторы) процесса создания конструкции материала. Допустим, что есть исходная информация Y и

выработанное решение типа Y = {Х’, Y’}, это конкретные виды, составляющие основу композиционного материала и конкретные

параметры таких процессов как спекание, прессование. Поэтому Х’и

Y’ конкретно установленные, поддерживаемые, регистрируемые параметры, а именно: температура, толщина пленки фторопласта и т.д. Если последовательность операций или технологический регламент процесса изготовления КПМ обозначим как управляющий алгоритм φ установки (оборудования), то управление

или иначе - заданная структура композиционного материала

С помощью модели объекта можно описать процесс управления W конкретным КПМ, указать и реализовать условия переводящие объекты КПМ в целевое состояние Z, т.е. получить КПМ с заданными свойствами.

Укажем также следующее: модель ММ, связывающая входы Х и W с выходом Y, определяется структурой Str и параметрами Р={Р1,Р2, ..., Рk }. Поэтому можно записать ММ={Str, Р}. Таким

образом, нам необходимо иметь оптимальную структуру Str, включая модель объекта с точностью до значений ее параметров Р.Если есть оператор преобразования F структуры, параметры которого внесены в переменное Р, то параметры становятся

виде формулы (4) следует называть параметризацией модели, что эквивалентно заданию его структуры.

120

Для выявления зависимости выхода объекта от управляемых входов W необходимо варьировать с состоянием объектов, т.е. изменять в эксперименте по формированию КПМ виды материалов, их режимы спекания, склейки и т.п. Общепринято, что с максимальной эффективностью это можно проделать, используя планирование эксперимента, чтобы определить искомые параметры модели управления. При этом план эксперимента определяется структурой модели. Для статического объекта этот план W представляет собой набор состояний управляемого выхода объекта вида Ŵ={W1,W2, ... WN}, для динамического необходимо

учитывать программу изменений во времени входа объекта. Таковы, по нашему мнению. общие подходы и модель конструкции КПМ, используемые для создания технологической оснастки.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛОСТЕЙ В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ

Трофимов В.В., Трофимов В.Т., Трофимов Ю.В.

решения используются многообразные рабочие процессы формообразования на основе механического воздействия, электронного и лазерного лучей, эрозионного и электрохимического разрушения, комбинированных воздействий.

121

растворения арматуры возможна обработка полостей с минимальным припуском 3 - 4 мкм при практически безграничном соотношении глубины растворения к диаметру сечения канала. На технологические показатели практически не влияют твердость и

диэлектрических и токопроводящих материалов, к которым можно отнести широкую номенклатуру изделий из керамик, стекла, пластмасс, твердых сплавов, порошковых сталей и сплавов, электропроводящих минераллокерамик.

Авторами был предложен метод, позволяющий объединять в объеме технологической ячейки материалы различной электропроводности и одинаково успешно обрабатывать полости различной конфигурации. Физико-химические основы данного метода могут быть представлены в виде следующей рабочей модели: комбинированная обработка путем анодного растворения металлической арматуры в ультразвуковом поле создает условия для избирательного растворения арматуры в материалах различной физической природы при детерминированном задании рабочих режимов в технологической ячейке, если обеспечивается ультразвуковая интенсификация анодного растворения на больших глубинах без разрушения границы контакта арматураматрица и найдены технические средства, позволяющие локализовать область анодного растворения арматуры.

Для реализации рабочей модели была использована логическая схема, определяющая взаимовлияние составляющих процесса. Комбинированная обработка металлической формирующей арматуры в проводниках и диэлектриках синтезируется анодным растворением арматуры и ультразвуковым

свойства электролита и соответственно параметры электрического поля.

122