Стратегия чпу в системе омд

Стратегия компьютерного числового программ­ного управления в системе ОМД состоит в опреде­лении объекта, цели, способа и задачи управляющих воздействий, необходимых для стабилизации про­цесса и получения качественной поковки (изделия). Для удовлетворения требований к качеству поко­вок и изделий необходимо выбрать соответствую­щую стратегию управления. На основе анализа свойств системы ОМД и управляемости процессов и машин можно предложить следующие моностратегии: уп­равление заготовкой, управле­ние процессом, управление ин­струментом, управление маши­ной и управление изделием (табл. 11.5).

Таблица 11.5. Стратегия ЧПУ в обработке давлением

Состав	Стратегия ЧПУ в обработке давлением					Структура управления
	1	2	3	4	5
1 моно	Заготовка	Инструмент	Процесс	Машина	Изделие	Централизованная,
2 двойная	12 24	1 3 25	14 34	1 5 35	23 45	трехуровневая
3 тройная	123 145	124 234	125 235	134 345	1 35 -	Распределенная
4 четверная	1234	123 5	2345	-	-
5 пятерная	12345	-		-	-

Сочетания двух, трех, четы­рех, пяти моностратегий дают банк комплексных стратегий: десять двойных, девять трой­ных и т.д. [23 ]. Моностратегию и двойные стратегии можно осуществить, применяя совре­менную трехуровневую струк­туру системы ЧПУ [24]; для ре­ализации более сложных стра тегий требуется применение перс­пективных интеллектуальных программ­ных модулей (ИПМ) [20]. Ниже крат­ко рассмотрены несколько возмож­ных стратегий управления.

1. Стратегия управления заготов­кой. Эта стратегия ЧПУ (табл. 11.5, 1) используется для холодной, полуго­рячей и горячей объемной штампов­ки на КГШП и кривошно-коленных прессах. Управляемость этих процессов и машин - низкая. Управ­ление объемом и температурой заго­товки дает возможность повысить точность размеров по высоте поков­ки, стабилизировать процесс штам­повки и избежать перегрузок прес­сов. На рис. 11.2 приведен пример раз­работки системы ЧПУ КГШП на основе стратегии управления заготов­кой. Реальный начальный объем заготовки в блоке сравнения сравнивается с расчетным, и отклонения объема поступают на блок сравнения процессора на­грева, где эти отклонения компенсируются измене­нием температуры нагрева заготовки. По системе об­ратной связи в течение каждого цикла поступает информация

0 диаграмме F_д (S_д) которая сравнива­ется с эталонной (расчетной).

2. Стратегия управления инстру­ментом. Эта стратегия (табл. 11.5, 2) при­меняется в процессах листовой штам­повки-формовки, в экспериментальных штампах с изменяемой по программе геометрической формой пуансона и/или матрицы [25]. Кроме того, эту страте­гию можно применять в дискретных процессах ротационного выдавливания, сферодвижной штамповки, а также ли­стовой штамповки-формовки жидко­стью, упругими средами.

Рис.11.2. Структура стратегии управления заготовкой в системе машины с жесткими кинематическими связями (КГШП).

3. Стратегия управления процессом. Стратегия (табл. 11.5, 3) используется в листовой штамповке-вытяжке без утонения стенки на криво­шипных листоштамповочных прессах [14]. Управляемость процесса - средняя, машины - низкая. За счет управления величиной и распределением силы прижима листовой заготовки обеспечивается стаби­лизация процесса и требуемое качество изделий н автомобильной промышленности [16-18].

4. Стратегия управления машиной. Эта стратегия (табл. 11.5, 4) наиболее широко применяется для раз­делительных и формоизменяющих процессов листовой и объемной штамповки на машинах с нежес­ткой кинематикой (рис.11.3). Управляемость процессов - низкая (см. табл. 11.3), а управляемость гидравлических, винтовых прессов и всех типов молотов - высокая и средняя (см. табл. 11.4). С помо­щью ЧПУ можно легко управлять логистикой цик­ла, частотой циклов в режиме реального времени, перемещением, скоростью и силой машин квазиста­тического действия (гидравлических прессов), ско­ростью и энергией машин ударного действия (вин­товых прессов и молотов).

Рис.11.3. Структура стратегии управлении кузнечно-штамповочной машиной с нежесткими кинематическими связями

Стратегию управления машиной с обратной свя­зью но высоте поковки применяли для объемной штамповки на гидравлическом молоте [1]. Высоту поковки контролировали с помощью датчика, изме­рявшего величину зазора между штампами в мно­гоударном процессе. Необходимую величину энер­гии каждого удара вычисляли на основе информа­ции о величине зазора. Величина энергии завершающего удара должна обеспечивать получе­ние поковки необходимой высоты (в пределах до­пуска), не вызывая соударения штампов.

Подобные задачи управления заключаются не толь­ко в реализации программы, стабилизации требуемых параметров движения, силы и осуществления логис­тики процесса в режиме реального времени, но и в получении предварительной информации об объек­тах управления. Для проектирования надежной сис­темы ЧГТУ требуется анализ динамических и матема­тических моделей процесса и машины [2, 3, 19].

5. Стратегия управления изделием. Для реализа­ции этой стратегии необходимо применение дорогостоящих устройств измерения формы и размеров го­товой поковки и преобразования результатов в чис­ловую форму. Поэтому она используется только на экспериментальном уровне в листовой штамповке [15] и пока не получила промышленного применения.

Объекты и параметры управления

В соответствии с выбранной стратегией необходи­мо назначить объекты и параметры управления для процессов листовой (табл.11.6) и объемной (табл. 11.7) штамповки. Поскольку возможно применение значи­тельного числа вариантов, особенно для комплексных стратегий, здесь в качестве примера приводятся дан­ные только для моностратегий (см. табл. 11.5).

Таблица 11.6. Объекты и параметры управления процессами листовой штамповки

Стратегия управления	Объект управления	Параметры управления	Датчики прямой связи	Объект обратной связи	Датчики обратной связи
1	2	3	4	5	6
(1) Заготовкой	Контур, смазывание	Трение	Давление	Процесс	Сила-перемещение
(2] Инструментом	Прижим, форма	Сила, координата	Сила, координата	Процесс, изделие	Сила-перемещение, координата
(3) Процессом	Процесс	Сила, координата	Сила, координата	Машина, изделие	Сила-перемещение, координата
(4) Машиной	Привод	Перемещение, скорость, сила, время	Координата, давление	Инструмент	Сила-перемещение, скоростъ
(5) Изделием	Изделие	Форма-размер, микрогеометрия поверхности	Геометрия заготовки	Машина	Координатно-измерительная установка

Вывод. Прогресс в технологии обработки давле­нием на современном этапе развития машиностроения тесно связан с использованием достижений ин­формационных технологий для расчетов, анализа ва­риантов технологических и конструкторских решений, управления процессами и машинами и диагностики. Обоснованный выбор стратегии управ­ления необходимо проводить па ранней стадии про­ектирования производства. Учебные планы кафедр ОМД должны предусматривать подготовку специа­листов по ЧПУ процессами и машинами кузнечно-штамповочпого производства.

Таблица 11.1.7. Объекты и параметры управлении процессами объемной штамповки

Страте! и я управления	Объект управления	Параметры управления	Датчики прямой связи	Объект обратной связи	Датчики обратной связи
1	2	3	4	5	6
(1) Заготовкой	Объем, температура, смазывание	Длина, температура, трение	Координата, температура, давление	Машина, изделие, процесс	Сила-перемещение, высота поковки
(2) Инструментом	КоЕПрпуансон, оправка	Сила, перемещение	Сила, перемещение	Процесс, изделие	Сил а- перемещение, координатно-измери-тельная установка
(3) Процессом	Материал	Давление течения	Перемещение	Машина	Сил а-пе рсмеше 11 ие
(4) Машиной	Привод	Перемещение, скорость, сила, энергия, время	Координата, давление, время	Машина, изделие	Сила-перемещение, высота поковки
(5) Изделием	Машина	Объем заготовки, температура	Длина заготовки, температура	Изделие	Координатно-измери-тельная установка