Формалізований вибір технології отримання заготовок деталей з урахуванням топології, матеріалу та серійності виробництва

Abstract

У статті розглянуто актуальну для сучасного машинобудування проблему обґрунтованого вибору технології отримання заготовок деталей з урахуванням сукупності конструктивних, матеріальних, виробничих, економічних і логістичних чинників. Показано, що традиційний інтуїтивний підхід до вибору способу виготовлення заготовки є недостатньо ефективним в умовах ускладнення топології деталей, розширення номенклатури матеріалів і зростання вимог до стабільності якості та повторюваності процесів. Запропоновано формалізований алгоритм вибору технології отримання заготовок, який поєднує три взаємопов’язані етапи: попередній логічний відбір допустимих технологічних альтернатив, багатокритеріальне кількісне оцінювання та верифікацію результатів за допомогою методу скінченних елементів. На етапі логічної селекції здійснюється послідовна фільтрація технологій з урахуванням властивостей матеріалу, серійності виробництва, топологічних особливостей деталі, а також виробничо-економічних і логістичних обмежень. Особливу увагу приділено аналізу впливу топологічних елементів (внутрішніх порожнин, піднутрень, тонкостінних зон, ребер жорсткості тощо) на принципову можливість формоутворення заготовки різними методами. Для кількісного порівняння допустимих технологічних альтернатив застосовано багатокритеріальну модель на основі зваженої адитивної згортки нормалізованих показників, що дозволяє формально ранжувати варіанти за сукупністю технічних і економічних критеріїв. Система критеріїв включає показники міцності та жорсткості заготовки, технологічності процесу, собівартості, стабільності якості, коефіцієнта використання матеріалу та енергоємності виробництва, при цьому вагові коефіцієнти критеріїв адаптуються залежно від типу деталі. Метод скінченних елементів використовується не лише як засіб перевірки, а як активний інструмент верифікації та ітераційної корекції технологічних рішень, що дозволяє оцінювати напружено-деформований стан, виявляти зони концентрації напружень і уточнювати конструкцію заготовки з урахуванням функціонального призначення поверхонь. Запропонований підхід відповідає сучасним тенденціям інтеграції методів багатокритеріального аналізу та чисельного моделювання й може бути використаний як універсальний інструмент підтримки прийняття рішень під час проєктування технологічних процесів у машинобудуванні.