НИЛ "Технологические проблемы обеспечения точности машин"

Научно-исследовательская лаборатория «Технологические проблемы обеспечения точности машин»

Заведующий лабораторией – Масягин В.Б.,

профессор кафедры «Технология машиностроения», к. т. н., доцент.

Научно-исследовательская лаборатория «Технологические проблемы обеспечения точности машин» (НИЛ ТПОТМ) создана в 2013 году на базе кафедры «Технология машиностроения» Машиностроительного института ОмГТУ для проведения фундаментальных, прикладных, поисковых исследований по приоритетным направлениям науки и техники, связанных с проблемами обеспечения точности при проектировании и производстве машин.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРИИ:

Размерный анализ технологических процессов и конструкций в машиностроении.

Размерный анализ – большой комплекс расчетно-аналитических действий, осуществляемых при проектировании и анализе конструкций и технологических процессов: построение специальных размерных схем конструкций и технологических процессов, выявление и фиксация взаимосвязей всех размерных параметров, выявление размерных цепей, проверка и установление рациональных способов простановки размеров в чертежах, назначение достаточного и необходимого числа технических требований, назначение обоснованных допусков, минимальных припусков, проверочный расчет возможности обеспечения чертежных размеров и технических требований, расчет средних припусков, определение номинальных значений и отклонений операционных размеров, определение толщины покрытий, глубины азотирования и других характеристик.

РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ:

Автоматизация расчета технологических размеров и допусков.

Оптимизация технологических допусков и припусков, размерной структуры технологических процессов и конструкций.

Расчет технологических размеров на основе размеров и допусков заготовки, в том числе с адаптацией.

Размерный анализ технологических процессов изготовления деталей с конусными поверхностями.

Размерный анализ при обработке на станках с ЧПУ.

Размерный анализ осесимметричных конструкций и технологических процессов изготовления осесимметричных деталей на основе кромочной модели детали.

Управление размерной точностью в жизненном цикле изделий машиностроения на основе технологии размерного анализа.

Автоматизированное проектирование технологических процессов механической обработки и сборки на основе размерного анализа.

Визуализация геометрических моделей детали, заготовки, операционных эскизов, схемы припусков, конструкции узла при размерном анализе.

Анализ точности деталей при динамических и температурных деформациях.

Исследование влияния схемы и сил закрепления на точность геометрических параметров заготовки зубчатого колеса с применением компьютерного моделирования.

Исследования в области обеспечения точности деталей машин из труднообрабатываемых композиционных материалов.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ:

Совершенствование существующих и разработка новых методов инженерных расчетов: расчета технологических размеров и допусков, размерного анализа технологических процессов и конструкций, обеспечения точности.

Разработка алгоритмов и программная реализация (с использованием Scilab и другого прикладного ПО) инженерных расчетов при размерном анализе технологических процессов и конструкций, обеспечении точности.

Деятельность НИЛ ТПОТМ направлена на решение следующих практических задач:

консультации по проблемам при конструкторских и технологических размерно-точностных расчетах для машиностроительных предприятий, обеспечении точности;

применение результатов исследований в образовательном процессе.

Для выполнения научно-исследовательских работ в лабораторию активно привлекаются студенты, магистранты и аспиранты, – в рамках выполнения НИРС, написания курсовых и выпускных работ, а также кандидатских диссертаций.

Результаты деятельности в 2013-2014 гг.: опубликовано 12 статей и тезисов (1 - Scopus), подано 2 заявки на гранты в РНФ и РФФИ, выполнено 4 УНИРС, 8 курсовых и 12 дипломных проектов по размерному анализу технологических проектов. Ведется подготовка 3 магистрантов и 2 аспирантов по научной тематике лаборатории.

Результаты деятельности в 2015 г.: опубликовано 15 статей и тезисов, подана 1 заявка на грант в РФФИ, выполнен 1 дипломный проект и 2 магистерских диссертации по размерному анализу технологических процессов и конструкций. Ведется подготовка 2 магистрантов и 2 аспирантов по научной тематике лаборатории. Проведены курсы повышения квалификации по образовательной программе "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств. Размерный анализ технологических процессов." для инженеров Филиала "ОМО им. П.И. Баранова" АО НПЦ "Салют" (29 человек).

Результаты деятельности в 2016 г.: опубликовано 6 статей и тезисов (1 - Scopus); с целью обеспечения учебного процесса подготовки бакалавров и магистров издано 2 методических указания по автоматизированному расчету линейных и диаметральных технологических размеров с применением программ RLR (Расчет линейных технологических размеров по методике Б. С. Мордвинова), SET SIZE (Программа подготовки исходных данных для расчета линейных технологических размеров по методике Б. С. Мордвинова) и RADIAL (Расчет радиальных технологических размеров и допусков), созданы демо-версии программ; выполнено 36 курсовых проектов магистрантов и 3 выпускные работы бакалавра по размерному анализу технологических процессов; ведется подготовка 4 бакалавров, 2 магистров и 1 аспиранта по научной тематике лаборатории.

Результаты деятельности в 2017 г.: опубликовано 11 статей и тезисов (1 - Scopus); с целью обеспечения учебного процесса подготовки бакалавров и магистров издано 1 учебное пособие; выполнено 12 курсовых проектов магистрантов, 2 выпускные работы магистрантов и 2 выпускные работы бакалавра по размерному анализу технологических процессов; ведется подготовка 5 бакалавров, 2 магистров и 2 аспирантов по научной тематике лаборатории.

Результаты деятельности в 2018 г.: опубликовано 6 статей (2 - Scopus), разработан новый метод расчета технологических размеров - с адаптацией; с целью обеспечения учебного процесса подготовки магистров изданы 1 методические указания; выполнено 14 курсовых проектов магистрантов, 4 выпускные работы бакалавра по размерному анализу технологических процессов; ведется подготовка 4 бакалавров, 3 магистров и 3 аспирантов по научной тематике лаборатории.

Результаты деятельности в 2019 г.: опубликовано 6 статей (1 - Web of Science), разработан метод компенсации брака в заготовке на основе адаптивного расчета технологических размеров; с целью обеспечения учебного процесса изданы 1 методические указания; выполнено 16 курсовых проектов магистрантов, 2 выпускные работы магистрантов и 2 выпускные работы бакалавра по размерному анализу технологических процессов; ведется подготовка 2 бакалавров, 2 магистров и 3 аспирантов по научной тематике лаборатории.

Результаты деятельности в 2020 г.: опубликовано 11 статей (из них 3 - Web of Science, 3 – магистранты – по результатам выпускных работ); выигран грант РФФИ «Аспиранты Конкурс на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые молодыми учеными, обучающимися в аспирантуре», выполнены курсовые проекты и выпускные работы магистрантов и бакалавров, ведется подготовка бакалавров, магистров и аспирантов по научной тематике лаборатории.

Результаты деятельности в 2021 г.: опубликовано 7 статей (из них 1 - Scopus, 4 – ВАК), получен 1 патент; с целью обеспечения учебного процесса изданы 1 методические указания по КП для магистрантов и разработаны тесты по дисциплине «Размерный анализ и обеспечение точности»; выполнены курсовые проекты и выпускные работы магистрантов (1) и бакалавров (6), аспирантов (2) связанные с научной тематикой лаборатории.

Результаты деятельности в 2022 г.: опубликовано 9 статей (из них 1 - Scopus, 4 – ВАК), получены 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ; с целью обеспечения учебного процесса изданы 1 учебное пособие и 1 практикум; выполнены курсовые проекты и выпускные работы бакалавров (6), аспирантов (1) связанные с научной тематикой лаборатории, ведется подготовка 5 бакалавров, 1 магистра и 1 аспиранта по научной тематике лаборатории. Выполнено: рецензирование монографии - Калачев О.Н., Калачева Д.А. «Исследование вопросов размерного анализа технологического процесса механообработки с учетом особенностей расчета припусков», оппонирование кандидатской диссертации Хващевской Л.Ф. "Повышение собираемости изделий машиностроения на основе конфигурационной модели размерной цепи".

Результаты деятельности в 2023 г.: опубликованы 2 статьи - РИНЦ, выполнены курсовые проекты и выпускные работы бакалавров (1), связанные с научной тематикой лаборатории, ведется подготовка 2 бакалавров и 1 аспиранта по научной тематике лаборатории.

Научно-техническая база НИЛ ТПОТМ

Базовой научной основой лаборатории являются научные идеи к. т. н., доцента Б. С. Мордвинова о применении теории графов, линейного программирования, аналитической геометрии, другого математического аппарата и информационных технологий при размерном анализе технологических процессов и конструкций, обеспечении точности.

Научной основой лаборатории являются:

базовый модуль расчета линейных технологических размеров с применением матрицы смежности графа - в случаях совпадения поверхностей на размерной схеме технологического процесса является единственно применимым, так как позволяет однозначно определить взаимное положение границ технологических размеров;
информационно связанные модели детали и технологического процесса с общими обозначениями границ размеров позволили значительно упростить подготовку исходных данных для размерных расчетов за счет полного исключения трудоемкого этапа ручного построения размерных схем;
алгоритмы предварительной проверки исходных данных на адекватность, обеспечивают полное выявление случайных ошибок, допущенных на этапах разработки информационных моделей и ввода в компьютер;
модуль визуализации обеспечивает полностью автоматическое построение изображений объектов размерного анализа;
модуль автоматического обеспечения конструкторских допусков обеспечивает значительное снижение трудоемкости расчета технологических размеров за счет исключения ручного подбора технологических допусков при обеспечении конструкторских допусков;
математические модели оптимизации допусков на основе метода линейного программирования, учитывают влияние на технологический допуск величины погрешности припуска и наличие обратной связи между погрешностью припуска и возможным ужесточением технологического допуска;
кромочная модель деталей типа тел вращения с теоретическими и измеряемыми параметрами кромок, уравнениями кромок и расстояний между кромками, и соответствующий аппарат преобразования теоретических параметров, позволяют объединить расчет линейных, диаметральных размеров, параметров отклонений от расположения поверхностей, учесть их взаимное влияние, описать погрешности с учетом динамических и тепловых деформаций;
методика синтеза размерных структур технологического процесса включает правила выявления технологических размеров удобных с точки зрения измерения при настройке и при контроле; комплекс критериев оптимальности учитывает структурные и экономические факторы;
методика расчета технологических размеров по известным размерам заготовки учитывает требование производства о принятии размерно-точностной информации о заготовке в качестве исходных данных;
методика размерного анализа технологических процессов при наличии конусных поверхностей на основе их аппроксимации;
модуль проверочного расчета технологических размеров обеспечивает проверку правильности назначенных номинальных технологических размеров и их отклонений;
автоматизированная методика размерного анализа конструкций, которая по своей форме сводится к диалогу конструктора с компьютером, при котором компьютер выступает в качестве эксперта, выявляющего допущенные ошибки и помогающего их исключить, и оценивающего каждое принимаемое решение на соответствие основным положениям теории размерных цепей и размерного анализа;
методика автоматизации проектирования технологических процессов механической обработки и сборки на основе алгоритмов кодирования конструкторско-технологической информации обеспечивает повышение эффективности проектирования маршрута технологического процесса механической обработки и сборки.
методика анализа точности деталей на основе расчета динамических и тепловых напряжений и деформаций с применением МКЕ.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРИИ

7 зарегистрированных программ для выполнения размерного анализа технологических процессов и конструкций, обеспечения точности:

1. Расчет линейных технологических размеров и допусков «DIAMOND». В.Б. Масягин, С.Г. Головченко, Р.Л. Артюх, Д.А. Оськин. 2004.

Программа предназначена для расчета линейных технологических размеров на основе матричного представления графа. Используются исходные данные о геометрических моделях детали и технологического процесса, без ручного построения размерных схем и графов. Программа автоматически осуществляет проверку исходных данных, сообщает о наличии погрешности базирования, назначает допуски на технологические размеры и величины припусков, сообщает об ожидаемых погрешностях конструкторских размеров, выполняет расчет линейных технологических размеров и их корректировку. При использовании программы становится возможен оперативный анализ вариантов размерной структуры технологического процесса.

2. Расчет радиальных технологических размеров и допусков «RADIAL». В.Б. Масягин, С.Г. Головченко, Р.Л. Артюх, Д.А. Оськин, А. Беккер, И.В. Ивлева. 2005.

Программа предназначена для расчета технологических размеров в радиальном направлении, включая диаметры и расстояния между цилиндрическими (ширина канавки на торце толщина покрытия, глубина термообработки), коническими, сферическими поверхностями, и расчета технологических отклонений от соосности с использованием предварительно подготовленных исходных данных.

3. Расчет линейных технологических размеров с оптимизацией допусков «OPTIMAL». В.Б. Масягин, С.Г. Головченко, Р.Л. Артюх, Д.А. Оськин, А.Н. Жараспаев, Ю.А. Гомзикова. 2006.

Программа осуществляет оптимизацию технологических допусков на основе трех видов моделей линейного программирования (на основе допусков, допусков и припусков и с обратной связью через погрешность припусков), выполняет расчет технологических размеров и их корректировку.

4. Размерный анализ технологических процессов осесимметричных деталей «NORMAL». В.Б. Масягин. 2008.

Программа предназначена для размерного анализа технологических процессов осесимметричных деталей, включая линейные, диаметральные, радиальные размеры, отклонения от расположения (от соосности, от параллельности, от перпендикулярности, радиальные и торцовые биения) на основе кромочной модели детали с учетом термообработки и покрытий. На экране дисплея автоматически формируется изображение схемы припусков. При использовании программы становится возможен оперативный размерный анализ технологических процессов механической обработки осесимметричных деталей.

5. Размерный анализ осесимметричных конструкций «UNION». В.Б. Масягин. 2008

Программа автоматически осуществляет проверку исходных данных, формирует изображение контуров деталей в разрезе, сообщает об ожидаемых погрешностях размеров конструкции и о не обеспечении заданных значений допусков размеров составляющих деталей и размеров замыкающих звеньев конструкции. При использовании программы становится возможен оперативный размерный анализ осесимметричных конструкций с проверкой или назначением конструкторских размеров и допусков.

6. Расчет диаметра роликов при закреплении по зубьям. А.С. Серков, В.Б. Масягин. 2022.

Программа предназначена для расчёта диаметра роликов и радиуса поверхности соприкосновения кулачков патрона с роликами для установки по зубьям в приспособлении. Программа может использоваться в организациях занимающихся производством зубчатых колес. Тип ЭВМ: PC. ОС: Windows 7 и выше. Функциональные возможности программы: при нажатии на кнопку «Начать» производятся предварительные расчеты диаметра ролика. Полученное значение диаметра ролика выводится на экран, после чего округляется до меньшего целого числа и вводится в диалоговое окно. При нажатии на кнопку «Продолжить» производится расчет радиуса поверхности соприкосновения кулачков патрона с роликами. Язык: Scilab.

7. Расчет диаметра шариков при закреплении косозубых шестерен. А. С. Серков, В. Б. Масягин. 2022.

Программа предназначена для расчёта диаметра шариков и радиуса поверхности соприкосновения кулачков патрона с шариками для установки по зубьям косозубых зубчатых колес со смещением контура в приспособлении. Программа может использоваться в организациях занимающихся производством зубчатых колес. Тип ЭВМ: PC. ОС: Windows 7 и выше. Функциональные возможности программы: при нажатии на кнопку «Начать» производятся предварительные расчеты диаметра шарика и радиуса поверхности соприкосновения кулачков патрона с шариками. Полученное значение диаметра шарика выводится на экран, после чего округляется до меньшего целого числа и вводится в диалоговое окно. При нажатии на кнопку «Продолжить» производится окончательный расчет радиуса поверхности соприкосновения кулачков патрона с шариками. Язык: Scilab.

Адрес: 644050, г. Омск, пр. Мира 11,

аудитория Г-243/1,

e-mail:vbmasyagin@omgtu.ru