книги / Системы автоматизированного проектирования технологических процессов
..pdf
Таблица 4.8
Перечень свойств технологических элементов
Технологический элемент |
| |
Свойства элемента |
|
Станок |
|
Вид станка. |
|
|
|
Модель станка. |
|
|
|
Класс точности. |
|
|
|
Наибольший и наименьший диаметры обрабатываемой |
|
|
|
заготовки, обрабатываемою отверстия и т.п. |
|
|
|
Диапазон или ряд подач, количество оборотов шпинде |
|
|
|
ля в минуту и т.п. |
|
|
|
Стоимость |
|
Станочное приспособление |
|
Вид приспособления. |
|
|
|
Геометрические параметры. |
|
|
|
Стоимость |
I |
|
|
|
|
Режущий инструмент |
|
Вид инструмента. |
] |
|
|
Обозначение. |
|
1 |
|
Геометричсские параметры. |
| |
|
|
Материал режущей части. |
|
|
|
Стойкость. |
|
|
|
Стоимость |
|
Измерительный инструмент |
Вид инструмента. |
|
Диапазон измерения. |
|
Единица измерения. |
|
Стоимость |
Обрабатываемая поверхность
!
!
Базовая поверхность
I |
-— —---- |
1 |
Вид поверхности (цилиндр, плоскость и т.д.). Положение поверхности (внутренняя, внешняя).
Геометрические параметры. Точность.
Шероховатость. Материал заготовки
Вид поверхности (цилиндр, плоскость и тщ.). Положение поверхности (внутренняя, внешняя).
Геометрические параметры. Точность.
Шероховатость. Материал заютовки
j
!
!
i
Анализируя технологические элементы и их свойства, можно сделать вывод, что между элементами и их свойствами существует:
отрршение принадлежности (каждый элемент имеет определенное
свойство);
-отношение следования - между одними и теми же элементами (на пример, станки, обеспечивающие чистовую обработку используются после станков для черновой обработки);
-отношение совместимости - между различными элементами (напри
мер, в одном переходе участвуют обрабатываемая и базовая поверхности, станок, инструмент, режимы резания);
- отношение предопределения (токарный станок определяет исполь зование токарных резцов).
В процессе проектирования технолог изучает свойства технологиче ских элементов и, выбирая необходимые, сравнивает их между собой. С тех нологической точки зрения имеет смысл сравнивать лишь значения одно именных свойств. Так, можно сравнивать класс точности станка и точность обрабатываемой поверхности, диаметр заготовки и наибольший допустимый диаметр обработки на конкретном станке.
Определение областей существования отношений проводится с помо щью логического анализа технологических законов, правил и утверждений.
Пример утверждения: каждый технологический элемент связан какимлибо отношением с другим элементом.
Пример технологического правила: базовая поверхность обрабатыва ется раньше той поверхности, для которой она используется в качестве базо вой.
Цель проектирования - получение описания объектов проектирования: переходов, операций, маршрута. Описание перехода включает в себя описа ние свойств обрабатываемой поверхности, станка и инструментов (режущего и измерительного), описание параметров режимов обработки. В символах логики предикатов описание перехода выглядит следующим образом. Пусть а - конкретная поверхность, Ъ- станок, с - инструмент, d - режим резания, Pi ь • • •» Рт\>Р 12» • • •> Рnit Р13» • • •* Риз* Р Ну • • Рп4 конкретные свойства соот ветственно поверхности, станка инструмента и режима резания. Тогда опи сание перехода запишется:
Pi |(а)л.. • лРт\(а)лР\2(Ь)л...л Р ^ ^ л Р ^Д ^л ...лР*з(с) P\A(d)/\. . .лРПА(с[).
Так как в переход входят элементы, которые совмещаются, то очевид но, что условием формирования перехода являются зависимости между эле ментами, определяющие их совместность.
Описание математических соотношений на уровнях структурных, ло гических и количественных свойств принимает конкретные формы в услови ях определенного объекта. Например, множество параметров, влияющих на
выбор скорости резания при различных методах обработки, можно предста вить в виде
M v = {7^, /я, /, 5 , dy By cv, k vуxv, y v, zv, rv}, |
(4 .1 ) |
где Ти - стойкость инструмента, мин; m - показатель относительной стойко сти инструмента; t - глубина резания, мм; s - подача, мм/об (мм/зуб, мм/дв.ход, мм/мин); d - диаметр обрабатываемой поверхности или диаметр инструмента; В - ширина обрабатываемой поверхности, мм; cv - коэффици ент, характеризующий условия обработки; kv - поправочный коэффициент на скорость резания; JCv, yv, zv, rv - показатели степени.
Логические соотношения между приведенными выше параметрами и скоростью резания v имеют вид
у = Ги л /и л су л ky [(t л xv)v (s л y v)v (d л z,,)v (J9 л rv)], |
(4.2) |
причем Ги,т ,с уД у всегда истинны, а истинные значения других перемен
ных зависят от метода обработки резанием.
Формулы количественных соотношений между параметрами с учетом истинности их логических значений имеют вид:
при наружном точении
СуАу
v = --- — — ; (4.3)
T?tXvsy'
при сверлении
v cvkvd J* |
(4.4) |
Тт*У*
1и Л
и т. д. Следовательно, формулы (4.1) - (4.4) представляют математические модели расчета скорости резания на различных уровнях абстрагирования.
Вопросы к главе 4
1. Какие этапы работы включает в себя технологическая подготовка производства?
2.Назовите задачи технологической подготовки производства.
3.Какие разновидности производства вы знаете?
4.Дайте определение технологического процесса и назовите разно
видности описания этого процесса.
5.Назовите структурные компоненты технологического процесса.
6.Какие методы обработки поверхностей используются в машино
строении?
7.Дайте определения понятиям «припуск» и «допуск на обработку».
8.Охарактеризуйте расчетно-аналитический метод определения при
пуска.
9. Назовите принципы назначения технологических баз.
Ю.Какие принципы используются при формировании структуры тех нологического процесса?
11.Опишите три уровня технологической унификации.
12.В чем отличие типовых и групповых ТП?
13.Приведите пример конструкторско-технологического кода.
14.Назовите этапы проектирования единичного и унифицированн технологических процессов.
ГЛАВА 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
5.1. Функции и средства автоматизация ТПП
Технологическая подготовка производства (ТПП), как отмечалось вы ше, является составной частью технической подготовки производства (тех ническая подготовка кроме ТПП включает в себя конструкторскую и органи зационную подготовку) и представляет собой комплекс работ, направленных на подготовку производства к выпуску новых или модернизированных изде лий.
Рассмотрим ТПП как объект автоматизации. Автоматизировать Till I - это в комплексе автоматизировать следующие ее функции: анализ и обеспе чение технологичности конструкции изделий; технологический анализ про изводства; проектирование ТП и средств технологического оснащения (СТО); подготовку управляющих программ (УП) для оборудования с про граммным управлением; нормирование труда и материалов; проектирование участков, цехов; планирование ТПП и управление процессом ТПП; изготов ление СТО. По своим свойствам функции неоднородны и автоматизируются с использованием различных методов и средств. На рис. 5.1 приведена клас сификация функциональных задач ТПП и указаны основные системы, с по мощью которых реализуется автоматизация этих функций. К системам ав томатизации относятся ИПС - информационно-поисковые системы;
Рис. 5.1. Функции и средства автоматизации ТПП
САПР - системы автоматизированного проектирования ТП, СТО, цехов; САП - система автоматизированного программирования управляющих про грамм для станков с ЧПУ; САН - система автоматизированного нормирова ния; АСУ - автоматизированная система управления ТПП. Все эти системы входят в состав АСТПП - автоматизированной системы ТПП - и являются ее подсистемами.
5.2.Этапы развития автоматизации ТПП
Вистории развития автоматизации технологической подготовки про изводства можно выделить три этапа.
Первый этап (период зарождения) длился с конца 50-х до конца 60-х годов. На этом этапе с помощью ЭВМ решались частные задачи технологи ческой подготовки, в основном расчетного характера, формулировались не расчетные задачи проектирования и делались попытки их решения с помо щью ЭВМ. В Академии наук Белорусской ССР (г. Минск) под руководством Г.К. Горанского были начаты работы по автоматизации конструирования и технологического проектирования: расчет деталей машин, конструирование сложных машиностроительных объектов, расчет режимов резания и норм времени, проектирование режущих инструментов и станочных приспособле ний, работы по автоматизации вычерчивания. Были проведены функцио нальные исследования, которые предопределили дальнейшее развитие про блемы.
ВИнституте автоматизации (г. Киев) под руководством Г.А. Спыну проводились работы по автоматизации подготовки программ для станков с ЧПУ, по автоматизации проектирования ТП. В научно-исследовательском институте прикладной математики и кибернетики (г. Горький) под руково дством А.М. Гильмана выполнены исследования по автоматизации проекти рования ТП. Важным событием стало создание Института технической ки бернетики (Академия наук Белорусской ССР) - межотраслевой головной ор ганизации по применению математических методов и средств вычислитель ной техники для автоматизации процессов технической подготовки произ водства.
Второй этап (70-е годы) характеризовался ростом числа организаций, занимающихся проблемой автоматизации ТПП на основе типовых и группо вых ТП. На многих предприятиях проводились работы по унификации про цессов, созданию классификационных групп деталей, унификации средств технологического оснащения. Разрабатывались математические модели, ме тоды и алгоритмы, которые позволили достичь универсальности и оптималь ности получаемых результатов. На этом этапе проведены успешные работы по алгоритмизации задач, не имеющих расчетного характера, например задач проектирования оптимальных операций. Однако используемые при этом технические средства и программное обеспечение не были объединены в единую проектирующую систему.
Отмеченные недостатки были устранены при переходе на третий этап 126
“ создание и внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР). Успехи, достигнутые в этой области, связаны с трудами таких уче ных, как Г.К. Горянский, В.Д. Цветков, Н.М. Капустин, С.П. Митрофанов, Б.Е. Челищев, И.П. Норенков, С.Н. Корчак и др.
В настоящее время основной тенденцией в автоматизации технологи ческого проектирования является переход от отдельных автоматизированных систем к интегрированным системам. Такие системы предназначены для комплексной автоматизации задач функционального, конструкторского и технологического проектирования. Принципиальное отличие проектирова ния ТП в интегрированных САПР заключается в том, что технологи работа ют в единой информационной среде с конструкторами и всеми другими спе циалистами.
53. Организационная структура АСТПП
Организационная структура АСТПП представлена в виде схемы, в ко торой указаны производственные подразделения, входящие в систему, и свя зи между ними.
Организационные схемы могут быть весьма разнообразными. Они соз даются для того, чтобы четко представить, какие производственные подраз деления участвуют в функционировании АСТПП.
Один из возможных вариантов таких схем приведен на рис. 5.2. Здесь предполагается, что подготовка данных осуществляется децентрализованно и сохраняется архив чертежей и технологических документов.
Рис. 5.2. Организационная схема АСТПП: ГПД - группа подготовки дан ных; ГОД - группа обработки данных; ГПВД - группа приема и выдачи данных; ГРАП - группа разработки алгоритмов и программ АСТПП
5.4. Функциональная структура АСТПП
Структурная схема АСТПП показана на рис. 5.3, где выделены подсис темы общего назначения и подсистемы специального назначения.
Рис. 5.3. Структурная схема АСТПП
Подсистемы общего назначения обслуживают остальные подсистемы. Управляющая система является координирующей. Она связывает вес
подсистемы, способствует их согласованному функционированию и выпол няет следующие основные функции - планирование, учет, контроль, регули рование (управление). Кроме того, эта система осуществляет связь с АСУ предприятия (АСУП).
ИПС осуществляет информационное обслуживание (ввод, хранение, корректировку, поиск, выдачу информации) подсистем специального назна чения. Например, при проектировании ТП с помощью ИПС ведется поиск информации о требуемом оборудовании, приспособлениях, инструменте и т.д. ИПС - это банк технологических данных.
Подсистема обеспечения технологичности объекта производства предназначена для решения задач, таких как: контроль чертежей изделия на технологичность, заимствование сборочных единиц, деталей, их элементов и,
128
как следствие, ТП их обработки, заимствование СТО, унификация и стандар тизация объектов производства и СТО. Для решения этих задач может ис пользоваться ИПС. Перечисленные задачи относятся к трудноформализуемым из-за сложности формального описания правил их решения.
Подсистема анализа производства предназначена для анализа произ водственных подразделений с целью их совершенствования и внедрения со временных форм организации (например, создание групповых поточных ли ний). Большинство задач анализа решаются без использования ЭВМ. Однако расчеты, связанные с укрупненным группированием деталей, определением трудоемкости по видам работ, поддаются автоматизации.
Полсистема проектирования ТП осуществляет проектирование еди ничных и унифицированных технологических процессов. Уровень автомати зации решения задач проектирования ТП выше, чем задач, решаемых предыдущими подсистемами. Автоматизировано проектирование ТП:
механической обработки тел вращения средней сложности; - холодной штамповки плоских и гнутых деталей;
— горячей штамповки и ковки простых деталей.
Для более сложных деталей применяется диалоговое проектирование, где трудноформализуемые задачи решаются технологом.
Попсистема ■ч™“™ пования CTQ осуществляет автоматизированное пооектировшшёв основном применительно к режущему, вспомогательному, измерительному инструментам, несложным кондукторам и шт^пам^
Рассмотренные подсистемы АСТПП связаны между собой. Наиболее общие функциональные связи между подсистемами и АСУ предприятием показаны на рис 5 4. Штриховыми линиями показаны обратные связи, отра жающие влияние решений в данной подсистеме на решения предыдущей.
Рис. 5.4. Функциональные связи между подсистемами АСТПП
Как следует из изложенного, АСТПП обеспечивает автоматизирован ное решение комплекса задач, начиная с проектирования заготовительных процессов и кончая испытанием объекта производства. Центральной же за дачей комплекса, решение которой определяет состав и структуру Исходных данных для функционирования остальных подсистем, является подсистема проектирования технологических процессов механической обработки.
5.5. Подсистема проектирования технологических процессов
Основу задания на проектирование технологического процесса состав ляют сведения о детали, которые при неавтоматизированном проектировании задаются в виде чертежа с множеством специальных обозначений и перечнем технических требований, изложенных в виде текста. Эту информацию при автоматизированном проектировании необходимо ввести в ЭВМ. В ЭВМ, как правило, предусмотрена возможность ввода лишь буквенно-цифровой ин формации. К такому виду необходимо привести всю информацию о детали: описание ее конфигурации, размерных связей, технических требований. Сле довательно, нужно разработать буквенно-цифровую модель, позволяющую с помощью системы формальных правил представить информацию о детали.
Необходимой информацией для проектирования ТП являются сведения о парке металлообрабатывающего оборудования на предприятии, техниче ских характеристиках станков, режущем, вспомогательном и измерительном инструментах, станочных приспособлениях, заготовительном производстве, ГОСТах, нормалях, всех необходимых руководящих и нормативных мате риалах. При автоматизированном проектировании необходимо организовать информационно-справочную службу, которая могла бы обеспечить процесс проектирования необходимой справочной информацией.
Процесс автоматизированного проектирования базируется на множест вах типовых решений и алгоритмах их выбора. Их описание также нужно формализовать, организовать их ввод, размещение в памяти ЭВМ и предусмотреть возможность оперативной работы с ними.
Таким образом, для организации автоматизированного проектирования ТП с помощью ЭВМ необходимо:
1)разработать метод формализованного описания исходной информа ции о детали;
2)разработать совокупность типовых решений и алгоритмов их выбора применительно к условиям производства, где система проектирования будет эксплуатироваться;
3)организовать информационно-поисковую службу в ЭВМ;
4)формировать технологические документы.
Все названные задачи могут быть представлены как задачи обработки информации. С этой точки зрения проектирование ТП можно разделить на три основных блока (рис. 5.5):