Презентация Математическое маделирование Антон Зиновьев ОН-14

1. Математическое моделирование и его практическое применение в профессии

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области
«Поволжский государственный колледж»
Математическое моделирование и его
практическое применение в
профессии
Подготовил: обучающийся группы ОН-14 Зиновьев
Антон
Преподаватель: Ватаманюк Любовь Юрьевна
Самара,202
6

2.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы-Освоение методов математического
моделирования повысит профессиональную ценность
оператора-наладчика в меняющихся условиях производства.
Гипотеза- Если оператор-наладчик будет использовать математические
модели, он сможет сделать работу станков более эффективной, улучшить
качество деталей и тратить меньше материалов.
Цель работы-Изучение методов математического моделирования и их
практическое применение в профессиональной деятельности оператораналадчика металлообрабатывающих станков.

3.

ВВЕДЕНИЕ
Задачи:
1. Освоить базовые понятия математического моделирования.
2. Понять роль математического моделирования в металлообработке.
3. Изучить виды металлообрабатывающих станков и принципы их работы.
Объект исследования — технологические процессы металлообработки и их
математическое моделирование.
Предмет исследования — методы математического моделирования, применяемые в
работе оператора-наладчика металлообрабатывающих станков.

4.

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Человек познаёт мир не напрямую, а через образы, которые формируются с
помощью органов чувств, приборов и мышления. Реальные объекты
существуют независимо от нас, но их полное отражение невозможно и не
нужно. Поэтому в сознании сохраняются только наиболее важные черты для
практического использования.
Моделирование:
В узком смысле — метод познания через модели.
В широком смысле — научная дисциплина о методах
построения и использования моделей.
Методом моделирования называется замена объектаоригинала объектом-заместителем, обладающим
определенным сходством с оригиналом, с целью получения
новой информации об оригинале
Моделью называется объект-заместитель объектаоригинала, предназначенный для получения информации об
оригинале.

5.

Классификация видов моделирования
Классификация моделей проводится по различным критериям:
области применения, типу объектов и уровню детализации. Модели делятся
на две основные группы: материальные и идеальные.
Материальное моделирование подразумевает физическую связь между
моделью и объектом.
Идеальное моделирование отличается от материального тем, что
основано не на реальных предметах, а на воображаемых связях.

6.

Классификация математических моделей
1. По способу построения модели подразделяются на аналитические
(теоретические), статистические (эмпирические) и комбинированные.
2. Одномерные и многомерные.
3. Линейные и нелинейные модели.
4. Статические и динамические модели.
5. Стационарные и нестационарные модели.
6. Модели с параметрами, сосредоточенными или распределенными в
пространстве.
7. Модели, дискретные и непрерывные (во времени).
8. Детерминированные и стохастические (вероятностные) модели.

7.

Свойства математических моделей и требования к ним
При разработке математической модели
устанавливается ряд требований к ее свойствам, выполнение
которых необходимо для ее эффективного использования.
Рассмотрим основные из них.
Целенаправленность модели.
Точность модели
Систематическая погрешность
Непротиворечивость
Устойчивостью
Удобство использования
Адаптивность и возможность изменения.
Требование экономичности
Адекватность математической

8.

Предмет математического моделирования
Математическая модель – это приближенное описание какого-либо
класса явлений или объектов реального мира на языке математики.
Моделирование помогает изучать объекты и предсказывать их поведение, когда
реальный эксперимент невозможен.
Для механических систем:
• Параметры: всё можно измерить.
• Законы: модели основаны на незыблемых законах физики.
• Сложность: трудно учесть неизвестные характеристики.
• Требования: нужно учитывать не только физические законы, но и другие важные
факторы.
Адекватность математической модели — это степень соответствия ее результатов
данным эксперимента или тестовой задачи.
Требования к точности зависят от назначения модели:
для оценочных и прикидочных расчетов — 10–15%;
для управляющих и контролирующих систем — 1–2% и выше.

9.

ГлаваII. Классификация станков
Оператор-наладчик металлообрабатывающих станков — это специалист,
который не только управляет оборудованием, но и выполняет его настройку и
переналадку под разные изделия. Он устанавливает режущий инструмент, загружает
управляющие программы (для ЧПУ), выбирает режимы резания, проводит пробные
запуски, контролирует исправность станка, уровень охлаждающей жидкости и
качество деталей с помощью измерительных приборов.
Так как это связано с моей будущей деятельностью, рассмотрю виды станков с
которыми мне придется работать

10.

Токарные станки и фрезерные станки.
Токарный станок — оборудование для обработки
вращающихся заготовок. Основные операции:
обточка, нарезание резьбы, сверление, отрезка.
Бывают универсальные, с ЧПУ, револьверные и
карусельные. Ключевые узлы: станина, шпиндель,
суппорт, патрон. Широко применяются в
машиностроении и ремонте.
Фрезерный станок — это оборудование для
обработки заготовок вращающейся фрезой. Позволяет
выполнять фрезерование плоскостей, пазов, сложных
контуров и нарезание зубчатых колёс. Бывают
универсальные, вертикальные, горизонтальные и с
ЧПУ. Основные узлы: станина, стол, шпиндель,
суппорт. Широко применяются в машиностроении.

11.

Станки с
ЧПУ.
• Станки с ЧПУ — это
автоматизированное
оборудование, где управление
осуществляется по программе.
Обеспечивают высокую
точность, повторяемость и
возможность изготовления
сложных деталей.
Бывают токарные,
фрезерные и другие. Широко
применяются в
машиностроении и серийном
производстве.

12.

Глава III. Роль
математического
моделирования в профессии
оператора-наладчика
металлообрабатывающих
станков
Сегодня оператор-наладчик — это не просто
исполнитель, а высококвалифицированный
инженерно-технический работник,
владеющий методами анализа
технологических процессов, способный
прогнозировать поведение технологической
системы и принимать обоснованные решения
в нештатных ситуациях.
Математическое моделирование становится
ключевым инструментом в арсенале
современного наладчика. Оно позволяет
заглянуть внутрь процесса обработки,
количественно оценить влияние каждого
параметра на результат и, что самое
важное, предвидеть последствия
принимаемых решений до того, как
инструмент коснется заготовки. Я хочу
узнать, как математическое моделирование
изменяет содержание труда оператораналадчика, какие практические задачи оно
позволяет решать и какими компетенциями я
должен обладать для эффективного
использования моделей в повседневной
работе.

13.

Традиционный и современный подход Оператора-наладчика.
Традиционный подход
Имеет существенные ограничения:
• Субъективность
• Невоспроизводимость
• Ограниченность восприятия
• Риск аварий
Современный подход
«цифровая модель — станок — деталь»
Последовательность действий:
• Виртуальная настройка
• Анализ моделируемых процессов
• Перенос на станок
• Мониторинг и коррекция
Таким образом, математическое моделирование
становится интеллектуальным посредником между наладчиком и станком,
обеспечивая предсказуемость и управляемость процесса обработки.

14.

Роль
математического
моделирования в
решении
ключевых задач
наладчика
• Математическое моделирование автоматизирует
и ускоряет решение задач наладчика, повышая
точность и снижая риски.
- Оптимизация режимов. Модель рассчитывает
идеальные режимы резания (скорость, подача) для
конкретных условий, экономя время на пробных
проходах и продлевая жизнь инструмента.
- Предотвращение вибраций. Моделирование
заранее выявляет опасные режимы, вызывающие
вибрации, и подбирает стабильные параметры
обработки.
- Контроль нагрузки. Система прогнозирует
пиковые нагрузки на инструмент и станок, позволяя
избежать поломок и брака.
- Точность и компенсации. Моделируют упругие
и тепловые деформации, автоматически внося
коррекции в программу для достижения микронной
точности «с первого раза».
- Прогноз износа. Система отслеживает реальный
износ инструмента и сигнализирует о замене только
тогда, когда это действительно необходимо.

15.

Математическое
моделирование как
инструмент обучения
и
повышения
квалификации
Математическое моделирование —
современный инструмент обучения и
повышения квалификации наладчиков.
Виртуальные тренажёры (цифровые
копии станков) позволяют безопасно
отрабатывать навыки, анализировать ошибки
и видеть последствия своих действий
(например, перегрев инструмента) без риска
поломок. Моделирование формирует
системное и прогностическое мышление:
наладчик учится понимать взаимосвязи между
параметрами обработки и результатом, а не
действовать по шаблону.
Современный наладчик должен
владеть не только традиционными навыками,
но и уметь работать с CAM/CAE-системами,
интерпретировать результаты расчётов и
понимать физику процессов резания.

16.

Результат по проделанной
работе:
В ходе работы я полностью решил все поставленные задачи и значительно углубил свои
профессиональные знания. Я освоил основы математического моделирования, изучил его
классификацию и понял, какую ключевую роль оно играет в работе современного
оператора-наладчика.
Я убедился, что традиционный подход, основанный только на опыте и таблицах, сегодня
уже недостаточен. Современный специалист должен работать в системе «цифровая
модель — станок — деталь».
Я детально разобрал устройство и принципы работы основных видов
металлообрабатывающих станков: токарных, фрезерных и станков с ЧПУ. Теперь я
понимаю, что для эффективного моделирования необходимо знать кинематику и
динамические характеристики оборудования. В результате я выделил для себя пять
основных задач, которые можно решать с помощью моделирования: оптимизация режимов
резания, прогнозирование и предотвращение вибраций, контроль нагрузки на инструмент,
обеспечение точности за счёт компенсации деформаций и прогнозирование износа
инструмента.
Моя гипотеза полностью подтвердилась. Я убедился, что математическое моделирование
позволяет оптимизировать производственные процессы, повышать качество продукции и
снижать затраты. Теперь я вижу, что моя профессия переходит от уровня «настройки по
ощущениям» к уровню инженерного управления технологическим процессом.

17.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Быков, А. В. ADEM CAD/CAM/TDM. Черчение, моделирование, механообработка / А. В. Быков, В. В. Силин, В. В.
Семенников, В. Ю. Феоктистов. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2003. – 319 с. – ISBN 5-94157-379-0.
2.Пестрецов, С. И. Компьютерное моделирование и оптимизация процессов резания : учебное пособие / С. И. Пестрецов.
– Тамбов : Издательство Тамбовского государственного технического университета, 2009. – 104 с. – ISBN 978-5-8265-07957.
3.Дмитриева, О. В. Компьютерное проектирование и моделирование технологий и инструмента в машиностроении :
учебное пособие / О. В. Дмитриева, А. Б. Переладов, Е. М. Кузнецова, И. П. Камкин. – Курган : Издательство Курганского
государственного университета, 2017. – 70 с.
4.Пестрецов, С. И. CALS-технологии в машиностроении: основы работы в CAD/CAE-системах : учебное пособие / С. И.
Пестрецов. – Тамбов : Издательство Тамбовского государственного технического университета, 2010. – 104 с.
5.Ванин, В. А. Научные исследования в технологии машиностроения : учебное пособие / В. А. Ванин, В. Г. Однолько, С. И.
Пестрецов, В. Х. Фидаров, А. Н. Колодин. – Тамбов : Издательство Тамбовского государственного технического
университета, 2009. – 232 с.
6.Современные CAD/CAM/CAE-системы : обзорные и справочные материалы по системам Autodesk Inventor, SolidWorks,
ADEM, MATLAB, T-Flex..