Аннотация
Закиров А.А., Шейко Е.А., Михайлов Д.А., Хавлин Т.В., Пичко А.П., Михайлов А.Н. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ВАКУУМНЫХ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ Рассмотрены системы блочного моделирования. Исследовано моделирование уравнения гармонического осциллятора. Проведено сравнение моделирующих сред.
Введение
В настоящее время в машиностроении широко используются различные методы отделочно-упрочняющих методов повышения эксплуатационных свойств изделий. Особенно эффективным для решения этих вопросов является применение вакуум- ных ионно-плазменных покрытий поверхностей изделий различного назначения, в том числе и специальных покрытий [4], обеспечивающих качественно новые свойства машин при эксплуатации. Решению этого вопроса посвящен ряд работ, в которых выполнены исследования особенностей нанесения вакуумных ионно-плазменных покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий. При этом, в настоящее время существует проблема, связанная с необходимостью повышения эффективности нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий.
Целью данной работы является повышение эффективности установок для напыления вакуумных ионно-плазменных покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий за счет обеспечения рациональной концентрации и структуры рабочих позиций установки. В соответствии с поставленной целью в работе планируется решить следующие задачи: разработать структурно-логические выражения по определению основных параметров производительности в зависимости от структуры технологической системы, исследовать особенности структурных вариантов технологической системы и определить их влияние на параметры производительности, представить зависимости параметров производительности от особенностей процесса нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий.
1. Анализ структуры и особенностей повышения производительности
Можно отметить, что проблема повышения производительности выполняется особенно эффективно за счет широкого применения принципа концентрации рабочих позиций в технологической системе. Однако использование этого принципа должно базироваться на основных особенностях структуры рабочих позиций в вакуумной камере и параллелизме реализации технологических воздействий на предметы обработки.
На рис. 1 представлена зависимость количества рабочих позиций структуры планшайбы вакуумной камеры от количества классов подсистем для различных значений количество позиций в подсистемах k–го класса установки при i, определяемая в соответствии с формулой. Здесь можно отметить, что количество классов подсистем и количество позиций в подсистемах установки оказывает существенное влияние на общее количество рабочих позиций. Поэтому на базе этих параметров, возможно, вести решение вопросов обеспечения заданной производительности технологической системы.
Для обеспечения принципа параллелизма при нанесении покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий в вакуумной камере необходимо определен- ным образом расположить рабочие позиции и реализовать их необходимую кинематику движений в технологической системе. Эти вопросы решаются с помощью обеспечения параллельно действующей структуры рабочих позиций в вакуумной камере.
Принцип концентрации изделий в технологической зоне обеспечивает возможность параллельного нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности множества изделий. Приведенное выражение (2) является универсальным для создания различных вариантов структур поворотных устройств вакуумной камеры. На базе этого выражения можно генерировать различные варианты технологических устройств поворота изделий и выбирать оптимальные решения для данного конкретного случая инанесения покрытий на изделия.
2. Производительность и методы повышения эффективности установок
В тестируемой модели для разработки системных программ, в т.ч. реального времени, является модель гармонического осциллятора. Она позволит определить частоту и точные характеристики разрабатываемых программ.Универсальную структурно-логическую фор- мулу цикловой производительности вакуумной ионно-плазменной установки для нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий можно представить следующим образом:
Следует отметить, что для реализации принципа концентрации, обеспечения заданной структуры рабочих позиций и выполнения процесса напыления, вакуумных ионно-плазменных покрытий необходимо реализовать необходимую кинематику движения рабочих позиций, подсистем и всего поворотного устройства. Выполнение этих движений необходимо для осуществления равномерности нанесения покрытий на поверхности для всех изделий в процессе и исключения влияния эффекта «теневая зона», так как в вакуумной камере располагается большое количество изделий. А так же это потребно для выполнения стабильности других параметров технологического процесса. Можно отметить, что вопросы, связанные с конструкцией поворотных устройств и кинематикой движения рабочих позиций подсистем и всего устройства рассмотрены в работах [5, 6], поэтому в этой работе не будем рассматривать эти вопросы.
Рисунок 1 – Зависимость цикловой производительности установки от параметров длительности полного технологического цикла нанесения покрытий
Используя универсальную структурно-логическую формулу (3) цикловой производительности вакуумной ионно-плазменной установки для нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий на рис. 2 представлена зависимость цикловой производительности от времени полного кинематического цикла нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий для следующих структурных вариантов поворотного устройства технологической системы.
Можно отметить, что состав структуры рабочих позиций оказывает существенное влияние на цикловую производительность технологической системы. Она находится в функциональной зависимости от числа классов подсистем и от количества позиций в каждой подсистеме. Однако следует заметить, что при формировании структуры элементов и подсистем поворотного устройства следует учитывать компактность рабочих позиций в технологической зоне. От этого критерия зависит общая производительность всей технологической системы. Поэтому процесс проектирования поворотного устройства следует вести с учетом компактности на базе принципов пространственной ориентации и функциональной ориентации рабочих позиций в вакуумной камере.
Рисунок 2 – Зависимость цикловой производительности от времени полного цикла нанесения покрытия на внутренние цилиндрические поверхности изделий
Проведем визуальное сравнение полученых схем. В целом схемы похожи, за исключением фрагмента, отвечающего за вычисление нового значения Заметим, что на цикловую производительность оказывает существенное влияние длительность полного технологического цикла нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий. К примеру, для установок типа Булат (Булат – 3, Булат – 6, ННВ 6.6-И1), длительность полного технологического цикла может дости- гать от одного до трех часов. Общая длительность полного технологического цикла зависит от двух составляющих, а именно основного и вспомогательного времени технологического воздействия. Эти параметры определяются в соответствии с составляющими формул (4) и (5), и на практике могут иметь различные параметры. Это зависит от особенностей оборудования, параметров его эксплуатации и обслуживания, а также выполнения вакуумной гигиены. На рис. 3 представлена зависимость цикловой производительности установки от параметров длительности полного технологического цикла нанесения покрытий. Здесь, на рис. 3,а показана зависимость цикловой производительности от основного времени технологического воздействия для структурного варианта, представленного вариантом структуры 4, для различных значений вспомогательного времени. На рис. 3,б показана зависимость цикловой производительности от вспомогательного времени технологического воздействия для структурного варианта, представленного вариантом структуры 3, для различных значений основного времени.x.
Рисунок 3 – Зависимость цикловой производительности установки от параметров длительности полного технологического цикла нанесения покрытий
Из рис.3 видно, что в среде Simulink эта запись занимает всего 1 блок Fcn. В этом блоке находится наша функция, которая записана математическим выражением (2).
3. Заключение
Таким образом, выполненные исследования позволили разработать структурнологические выражения по определению основных параметров производительности в зависимости от структуры технологической системы. А это дает возможность выявлять наиболее рациональные структурные варианты компоновки рабочих позиций в вакуумной камере технологической системы. А также в данной работе исследованы особенности структурных вариантов технологической системы и определено их влияние на параметры производительности. При этом полученные зависимости параметров производительности от особенностей процесса нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий позволяют производить направленный поиск структуры технологической системы для определенных конкретных практических условий нанесения покрытий на различные изделия машиностроения. В целом выполненные исследования дают возможность проектировать оснастку технологических систем в зависимости от необходимых параметров производительности вакуумных ионно-плазменных установок.
Так же стоит отметить, что программное обеспечение имеет характеристики, которые необходимо отметить в ходе сравнения:
Список использованной литературы
1. Машиностроение. Энциклопедия. / Ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др. – М.: Машиностроение. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении. Т. III – 8 / Ю.В. Панфилов, Л.К. Ковалев, В.А. Блохин и др.; Под общ. ред. Ю.В. Панфилова. 2000. - 744 с. 2. Нанесение износо- стойких покрытий на быстрорежущий инструмент / Ю.Н. Внуков, А.А. Марков, Л.В. Лаврова, Н.Ю. Бердышев. – К.: Тэхника, 1992. – 143 с. 3. Михайлов А.Н., Михайлов В.А., Михайлова Е.А. Основы формообразования и повышения производительности при напылении вакуумных ионно-плазменных покрытий изделий машиностроения // Прогресивні технології і системи машинобудування: Міжнародний зб. наукових праць. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. Вип. 29. С. 132-147. 4. Михайлов В.А., Михайлова Е.А. Спе- циальные ионно-плазменные вакуумные покрытия изделий машиностроения // Инже- нер. Студенческий научно-технический журнал. – Донецк: ДонНТУ, 2004. №5. С. 12 – 16. 5. Михайлова Е.А., Михайлов В.А. К вопросу нанесения вакуумных ионно- плазменных покрытий на внутренние поверхности изделий машиностроения // Прогресивні технології і системи машинобудування: Міжнародний зб. наукових праць. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. Вип. 30. С. 157-164. 6. Михайлова Е.А. Некоторые особен- ности напыления вакуумных ионно-плазменных покрытий на внутренние цилиндриче- ские поверхности изделий машиностроения // Прогресивні технології і системи маши- нобудування: Міжнародний зб. наукових праць