Министерство образования и науки
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии машиностроения
Методические указания
к выполнению расчетно-графической работы
по дисциплине
«Системный анализ и математическое моделирование процессов в машиностроении»
Уфа 2010
Составитель А.М. Щипачев
УДК 519.87:621 (07)
ББК 22.18:34.4 (т7)
Структурная оптимизация технологических процессов в машиностроении: Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Системный анализ и математическое моделирование процессов в машиностроении» / Сост. А.М. Щипачев; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2010. – 26 с.
Содержат краткие теоретические сведения, варианты заданий, пример выполнения, требованию к содержанию и оформлению расчетно-графической работы.
Предназначены для студентов направления 651400 (150200) – «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120700 (150206) – «Машины и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов»
Табл.6. Ил.6. Библиогр.: 2 назв.
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. А.Г. Лютов;
д-р техн. наук, проф. С.Г. Селиванов
© Уфимский государственный
авиационный технический университет, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
|
ВВЕДЕНИЕ....................................................................... |
4 |
1 |
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ............................................................................ |
5 |
2 |
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ....... ........... |
5 |
2.1 |
Оптимизация по обобщенному критерию..................... |
5 |
2.2 |
Пороговая оптимизация................................................. |
7 |
3 |
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ........................................ |
10 |
4 |
ЗАДАНИЕ ........................................................................ |
10 |
5 |
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ....................................................................... |
18 |
5.1 |
Граф операционных размеров......................................... |
18 |
5.2 |
Таблица значений критериев оптимизации вершин графа................................................................................... |
18 |
5.3 |
Файл исходных данных для расчета при однокритериальной оптимизации, пороговой оптимизации.......... |
19 |
5.4 |
Файл исходных данных для оптимизационного расчета по обобщенному критерию................................ |
19 |
5.5 |
Файл результатов расчета по однокритериальной оптимизации......................................................................... |
21 |
5.6 |
Файл результатов расчета по обобщенному критерию |
24 |
5.7 |
Определение оптимального пути при пороговой оптимизации........................................................................ |
26 |
5.8 |
Определение оптимального пути по обобщенному критерию........................................................................... |
26 |
6 |
ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ................................................................. |
26 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................ |
27 |
Введение
Решение оптимизационной задачи является ключевым моментом в системном анализе и математическом моделировании.
Поскольку производственные процессы, также как и входящие в них технологические процессы, имеют многоуровневую, иерархическую структуру, различают и соответствующие им уровни оптимизации. Эти уровни: межцеховой маршрут, операционный маршрут, операционный, технологических переходов.
Проведение оптимизации на уровне операционного маршрута является определяющей, поскольку рациональный технологический маршрут, предполагающий использование прогрессивного оборудования, технологической оснастки, инструмента и базирующийся на теоретических достижениях технологии машиностроения (теории базирования, размерном анализе операционных размеров, теории точности обработки и др.) оказывает решающее влияние на технико-экономические показатели и показатели качества изделий.
Многовариантность технологических маршрутов может быть обусловлена вариантами выбора исходной заготовки, методов технологической обработки, средств технологического оснащения, уровнями концентрации и дифференциации операций и т.д.
Для отображения технологических маршрутов наиболее приемлемо применение структурных математических моделей - ориентированных граф-деревьев G=(X,U) с отношением порядка между вершинами. Множество вершин графа Х – это технологические операции, множество дуг (ребер) графа U – направленные связи между операциями, показывающие последовательность выполнения операционного маршрута обработки детали.
В расчетно-графической работе рассматривается многокритериальная структурная оптимизация технологических процессов на уровне операционного маршрута обработки детали.
1. Цель и задачи расчетно-графической работы
Целью выполнения расчетно-графическая работы является закрепление знаний студентов, изучающих дисциплину «Системный анализ и математическое моделирование процессов в машиностроении», по разделу «Оптимизация технологических процессов».
В ходе выполнения расчетно-графической работы студенты решают задачи выбора оптимального варианта выполнения технологического процесса изготовления детали, при этом проводится математическое моделирование проектируемых процессов в машиностроении с использованием современного программного обеспечения.
2. Краткие теоретические сведения
В соответствии с заданием, требуется провести структурную оптимизацию технологического маршрута обработки, представленного в виде графа, по трем критериям. В связи с этим, ниже рассмотрим многокритериальную структурную оптимизацию технологического процесса на уровне маршрутного описания [1].
Как правило, технологический маршрут обработки детали является многовариантным. На рис. 2.1 приведен пример графа многовариантного технологического маршрута обработки детали.
Рис.2.1. Пример графа многовариантного операционного маршрута
Граф, изображенный на рис. 2.1, может отображать, к примеру, следующее:
-различные концентрации технологических операций: операция, соответствующая вершине 8, включает в себя переходы операций, соответствующих вершинам 2 и 3; операция, соответствующая вершине 7 включает операции 2 и 3 вершин; операция, соответствующая вершине 10 включает операции 3, 4, 5 вершин);
-использование альтернативных операций например, за счет применения технологического оборудования с различной степенью автоматизации либо различных методов обработки (например, сверление или электроэрозионная обработка): на графе это операции, соответствующие вершинам 7 и 8;
Основными критериями оптимизации могут быть приведенные затраты на операцию или штучное (штучно-калькуляционное) время. В качестве дополнительных критериев оптимизации могут служить площадь, занимаемая технологическим оборудованием, энергоемкость и ряд других.
Существует ряд методов решения многокритериальных оптимизационных задач, наиболее используемыми являются:
- построение обобщенного критерия оптимизации;
- пороговая оптимизация.
По сути, в ходе решения по обоим методам задача сводится к однокритериальной. Оптимальный путь многовариантного графа определяют либо по обобщенному критерию, либо по основному критерию (при пороговой оптимизации).