Unification of Design Decisions on the Basis of Average Distribution of Probabilities and Introduction of Isolated Areas for Elements of Products Described by Structured Multiple Modules

Analytical approach to the design of technological complexes and preparation of production, taking into account self-organization of database structures and control procedures, is considered; the classification and coding of functional technological modules during their unification, which are the basis for modern methods of digital production preparation, are proposed

Совершенствование основ теории базирования с учетом развития традиционных и аддитивных технологий

It is proposed that the design and production of individual elements of parts and products as a whole be carried out from the standpoint of operation and monitoring of its condition, both in traditional and additive manufacturing using the modular principle in engineering and technology. The way of unification of design decisions for the design of the product, equipment and technological and metrological equipment during its manufacture is discussed, to ensure, regardless of the type of production (single, serial, mass), the transition from standard and group to modular technologies. The basics of basing theory are updated taking into account the revision of the existing description from theoretical mechanics by means of the position of three coordinate points; to go to a new description from the theory of machines and mechanisms by depriving a subject of basing degrees of freedom (mobility) in a technical system (design, technological, measuring). It is shown how the design of the technology for manufacturing the product and measuring its characteristics is carried out in a system that includes equipment and equipment as mechanisms, the closing link of which are basing objects.Предлагается проектирование и производство отдельных элементов деталей и изделия в целом проводить с позиций эксплуатации и мониторинга его состояния как в традиционном, так и в аддитивном производстве с использованием модульного принципа в технике и технологии. Обсуждается путь унификации проектных решений для конструкции изделия, оборудования и средств технологического и метрологического оснащения при его изготовлении, для обеспечения вне зависимости от типа производства (единичное, серийное, массовое) перехода от типовых и групповых к модульным технологиям. Актуализируются основы теории базирования с учетом пересмотра существующего описания из теоретической механики посредством положения трех координатных точек; для перехода к новому описанию из теории машин и механизмов путем лишения предмета базирования степеней свободы (подвижности) в технической системе (конструкторской, технологической, измерительной). Показывается, как проектирование технологии производства изделия и измерения его характеристик проводится в системе, включающей оборудование и средства оснащения в качестве механизмов, замыкающим звеном которых являются предметы базирования

Метод представления изделия как объекта цифровизации производства структурированным множеством модулей

The shortcomings of the traditional description of mechanical engineering product are shown, which are based on technological features oriented to single, typical and group operations of the technological process. It was proposed to represent the design of product and its parts with a structured set of relevant technological modules, in the form of a graph of hierarchical structure. The numerical characteristics of the structure of the graph of product, its levels, nodes, branches are considered. The description of the structures of products by a hierarchical graph at the first level makes it possible to identify the functional technological modules of products and, on their basis, to construct a unified classification and to suggest coding products, both for production objects and operation. Representation of parts by a set of modules allows identifying surface modules, working and binding, and on their basis to build a single classification of parts focused on different stages of the product life cycle. The presence of a unified methodological base allows managing the development of constructively complex products, minimizing duplication in the creation of new designs and effectively developing resource-saving technologies for their manufacture.Показаны недостатки традиционного описания изделия машиностроения, в основу которых положены технологические признаки, ориентированные на единичные, типовые и групповые операции технологического процесса. Предложено представлять конструкцию изделия и его деталей структурированным множеством соответствующих технологических модулей, в форме графа иерархической структуры. Рассмотрены численные характеристики структуры графа изделия, его уровней, узлов, ветвей. Описание конструкций изделий иерархическим графом на первом уровне позволяет выявить функциональные технологические модули изделий и на их основе построить единую классификацию и предложить кодирование изделий как объектов производства, так и эксплуатации. Представление деталей совокупностями модулей позволяет выявить модули поверхностей, базирующие, рабочие и связующие, и на их основе построить единую классификацию деталей, ориентированную на различные этапы жизненного цикла изделия. Наличие единой методической базы позволяет управлять развитием конструктивно сложных изделий, свести к минимуму дублирование в создании новых конструкций и эффективно разрабатывать ресурсосберегающие технологии их изготовления

Компоновочный синтез на основе модульного принципа элементной базы мехатронных технологических комплексов

The main shortcomings of modern technological machine-tool complexes are shown. They are: the lack of consideration of individual consumer needs and their insufficient flexibility that do not take into account the trend of rapid changes in the production program. A concept for the development of metal-cutting machine tools based on the principles of the modular technology is proposed. The created machine tool complexes are designed to satisfy the individual needs of consumers, while the flexibility of production equipment should ensure the transition to the manufacture of new parts and the replacement of the technological processing scheme by changing the processing modes, readjustment and reconfiguration of machines; the development of machine tools should be carried out simultaneously with the improvement of the technology of processing parts. Technological complexes should be created by the layout synthesis using the element base that should contain two groups of functional modules, technological and service, and the service purpose of the machine should include the range of both the manufactured surface modules with their characteristics and the modules of technological support.Показаны основные недостатки современных технологических станочных комплексов, к которым относятся: отсутствие учета индивидуальных запросов потребителей и их недостаточная гибкость, не учитывающих тенденцию быстрого изменения производственной программы. Предложена концепция развития металлорежущих станков, базирующаяся на принципах модульной технологии. Создаваемые станочные комплексы призваны удовлетворить индивидуальные запросы потребителей, при этом гибкость производственного оборудования должна обеспечивать переход на изготовление новых деталей и смену технологической схемы обработки посредством изменения режимов обработки, переналадки и перекомпоновки станков, а развитие станочного оборудования должно осуществляться одновременно с совершенствованием технологии обработки деталей. Технологические комплексы следует создавать компоновочным синтезом с помощью элементной базы, которая должна содержать две группы функциональных модулей технологических и обслуживающих, а служебное назначение станка должно включать номенклатуру изготавливаемых модулей поверхностей с их характеристиками и модулями средств технологического обеспечения

Оценка производственной технологичности конструкции в жизненном цикле изделия

On the basis of technical and economic analysis of the properties of relations between design and technological solutions, a method for the integral assessment of production manufacturability by combining individual manufacturability coefficients at different stages of the product life cycle is suggested. Separate coefficients take into account the influence degree of various constituent stages on the labor intensity of production and maintenance, repair and disposal of the product structure. Design and technological solutions in design systems imply the use of properties such as reflexivity, symmetry and transitivity. As a result, it is proposed to understand the properties set of the product design that determine its adaptability to achieve optimal costs in production and disposal for specified quality indicators and work conditions. A list of manufacturability coefficients of manufacturing a product design has been determined, including coefficients of purchase, repeatability of details and connections, material hardness, borrowing, typing, precision, roughness, mass. An examination of the effectiveness assessment the use tools, equipment and other objects of the technological environment at the stages design and technological production preparation is formalized. The examination includes an analysis of the frequency and duration of the meeting of structural parts elements and the tools state at the stages of their manufacture, operation and disposal.На основе технико-экономического анализа свойств отношений конструкторско-технологических решений предложен метод интегральной оценки производственной технологичности путем объединения отдельных коэффициентов технологичности на различных этапах жизненного цикла изделия. Отдельные коэффициенты учитывают степень влияния различных составляющих этапов на трудоемкость производства и обслуживания, ремонта и утилизации конструкции изделия. Конструкторско-технологические решения в системах проектирования предполагают использование таких свойств, как рефлексивность, симметричность и транзитивность. В результате предложено под производственной технологичностью понимать совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве и утилизации для заданных показателей качества и условий выполнения работ. Определен перечень коэффициентов технологичности изготовления конструкции изделия, включающий коэффициенты покупаемости, повторяемости деталей и соединений, твердости материала, заимствования, типизации, точности, шероховатости, массы. Формализована экспертиза оценки эффективности применения инструментов, средств оснащения и других объектов технологической среды на стадиях конструкторской и технологической подготовки производства. Экспертиза включает анализ частоты и продолжительности встречи конструктивных элементов деталей и состояния инструментов на этапах их изготовления, эксплуатации и утилизации

Схемы базирования изделий в самоцентрирующих механизмах с использованием комплектов скрытых баз

The updated provisions of the basing theory and the updated composition of the bases are given: installation, guide, support, double guide, double support, and triple support. Base combinations form five sets, each of which can be implemented using explicit or hidden bases or their combinations. It is shown that basing an object with sets of hidden bases causes the greatest difficulties, and a feature of basing an object with hidden bases is determining the position of reference points using the contact points of the object, implemented by the installation elements. When basing an object with a hidden base, the position of the reference point is determined by a self-centering mechanism using the points of contact with the basing object. Various schemes of constructive solutions for basing and fixing objects in sets of hidden bases in self-centering mechanisms are considered.С учетом развития гибридных технологий, объединяющих как традиционные, так и аддитивные, актуализированы положения теории базирования и сформирован обновленный состав баз: установочная, направляющая, опорная, двойная направляющая, двойная опорная и тройная опорная. Комбинации баз образуют пять комплектов, каждый из них может быть реализован с помощью явных или воображаемых скрытых баз, а также их совмещений. Особенностью базирования предмета скрытыми базами является определение положения опорных точек с помощью точек контакта предмета, реализуемых установочными элементами приспособлений. При базировании предмета скрытой базой положение опорной точки определяется самоцентрирующим механизмом с помощью точек контакта с предметом базирования. Рассмотрены всевозможные схемы конструктивных решений базирования и закрепления предметов в гибридных технологиях комплектами из скрытых баз в самоцентрирующихся механизмах

SYSTEMOLOGY OF OBJECTS AND PROCESSES IN DIGITALIZATION OF THE LIFE CYCLE OF ENGINEERING PRODUCTS

С системных позиций изучены основные методы классификации и кодирования в машиностроении, рассмотрены их основные характеристики. При анализе системологии классификаций машин различного функционального назначения показано отсутствие единого методического подхода в построении классификации и при кодировании изделий. В существующих классификациях изделия рассматриваются конструктивно, только как объекты эксплуатации, а остальные этапы их жизненного цикла не затрагиваются. В результате системного анализа предлагается единый методический подход для построения классификаций, кодирования и унификации изделий различного функционального назначения, отражающий особенности всех этапов их жизненного цикла. Для производственных этапов жизненного цикла рассмотрена система классификаций, использующих различные способы кодирования: описание конструктивно-технологических элементов, формируемых кромками инструментов, последовательностью цифр с учетом знаков; описание поверхностей, формируемых движением инструмента, цифрами с указанием направлений движений подачи; а для описания сложнопрофильных поверхностей и сочетания элементов большой протяженности применяется их комбинация. Целесообразность использования каждой из классификаций в условиях реального производства определяется по статистике применения конструктивно-технологических элементов и поверхностей, а также инструментов их формирующих. = The main methods of classification and coding in mechanical engineering are studied from the systemic point of view, their main characteristics are considered. When analyzing the systemology of classification of machines of various functional purposes, the absence of a unified methodological approach in constructing the classification and in coding the products is shown. In the existing classifications, products are considered constructively only as objects of operation, and the other stages of their life cycle are not affected. As a result of the system analysis, a unified methodological approach is proposed for constructing classifications, coding and unification of products for various functional purposes, reflecting the features of all stages of their life cycle. For the production stages of the life cycle, a system of classifications using various coding methods is considered: a description of structural and technological elements formed by the tool edges, a sequence of numbers, taking into account signs; a description of the surfaces formed by tool movements, in numbers, indicating the directions of feed movements; and to describe complex-profile surfaces and a combination of long-range elements, their combination is used. The expediency of using each of the classifications in real production conditions is determined by the statistics of use of structural and technological elements and surfaces, as well as of tools that form them