книги / Системы автоматизированного проектирования технологических процессов

Задачи определения средств сборки решаются с помощью ЭВМ путем построения информационно-поисковых систем. Перечни применяемою обо­ рудования, инструмента, контрольных и измерительных средств вместе с их характеристиками составляют условно-постоянную информацию системы. Для каждого этапа сборки по соответствующим признакам осуществляется поиск необходимых средств.

Задачи определения последовательности сборки по своему функцио­ нальному назначению делятся на три вида:

1)формирование схемы, содержащей все оправданные варианты по­ рядка сборки (т.е. учитывающей схему базирования, возможности доступа, способ получения точности замыкающего звена);

2)определение оптимальной организации процесса сборки по имею­ щейся схеме порядка (к таким задачам, прежде всего, относится задача тех­ нологического членения);

3)определение места в маршруте сборки операций механической об­ работки, контроля и т.д.

Результатом решения этих задач является последовательность сборки, которая оформляется в виде схемы сборки.

Из технологии известен ряд положений, который отражает правила проектирования сборочных процессов, основные из которых можно сформу­ лировать таким образом:

1.Перед установкой какого-либо элемента должны быть выявлены элементы, определяющие его положение в пространстве изделия, т.е. базо­ вые.

2.Если в конструкции сборочной единицы доступ какого-либо эле­ мента к месту сочленения перекрывается другим элементом, то элемент, ог­ раничивающий доступ, должен устанавливаться после элемента, доступ к ко­ торому ограничен.

3.Следует постепенно переходить к сборке тех сборочных единиц и деталей, размеры и относительные повороты поверхностей которых являют­ ся общими звеньями, принадлежащими постепенно уменьшающемуся коли­

честву размерных цепей.

Данное положение устанавливает влияние схемы размерных цепей на последовательность сборки.

4. В каждой размерной цепи последними устанавливаются элементы, размеры и относительные повороты которых являются звеньями размерной цепи, содержащей замыкающее звено.

5. При выделении технологических сборочных единиц обязательным условием является возможность их существования независимо друг от друга. Такое положение обеспечивается существованием силового замыкания меж­ ду взаимно сопрягающимися деталями в каждой из выделенной сборочной

единице.

Построение схемы сборки является первым этапом построения ТП (рис. 6.6).

Вопросы к главе 6

1.Какие факторы влияют на выбор метода изготовления заготовки?

2.Назовите этапы выбора метода изготовления заготовки и методы формализации решения задачи выбора.

3.Что такое уточнение технологического процесса и какие факторы влияют на его значение?

4.Приведите маршруты обработки отдельных поверхностей: цилиндр

сдопуском IT7 и плоскость с допуском на расположение IT5 с шероховато­ стью Ra0,63.

5.Какие методы формализации используются для представления ва­ риантов МОГ1 и выбора оптимального варианта?

6.'Как формализуется задача разработки принципиальной схемы ТП?

7.Как определяется значение кода этапа при разработке принципи­ альной схемы?

8.Какие задачи решаются при проектировании технологического процесса в пределах этапа и как они формализуются?

9.Приведите основные уравнения размерной цепи.

10.В чем заключаются проектная и проверочная задачи размерного

анализа?

11.Назовите методы параметрической оптимизации ТП.

12.В чем отличие позиционных и контурных систем ЧПУ?

13.Приведите примеры отечественных и зарубежных САП.

14.Какие методы достижения точности замыкающего звена использу­

ются при сборке изделий?

15. На какие группы подразделяются задачи сборки изделия при фор­ мализации?

ГЛАВА 7. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

7.1. Состав и структура САПР

Система автоматизированного проектирования - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации и коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющими автоматизированное проектирова­ ние.

Основное свойство САПР как системы проектирования состоит в том, что она обеспечивает получение законченных проектных решений и соответ­ ствующих этим решениям проектных документов. САПР состоит из компо­ нентов, выполняющих определенную функцию в системе, их называют обес­ печением.

Техническое обеспечение - устройства вычислительной и организа­ ционной техники, средства передачи данных, измерительные и другие уст­ ройства или их сочетания, необходимые для автоматизированного проекти­ рования.

Математическое обеспечение - совокупность математических мето­ дов, моделей и алгоритмов, необходимых для выполнения проектирования.

Программное обеспечение - документы с текстами программ, про­ граммы на машинных носителях и инструктивные документы для использо­ вания программ. Программное обеспечение (ПО) - это воплощенное на язы­ ках программирования математическое обеспечение: математические модели и алгоритмы. ПО, как правило, взаимодействует с информационным обеспе­ чением предметной области проектирования.

Информационное обеспечение - документы, содержащие описания типовых проектных решений, справочной информации, представленных в требуемой форме.

Лингвистическое обеспечение - совокупность языков описания ис­ ходных данных и заданий на проектирование, результатов проектирования, в том числе и промежуточных результатов, представленных в удобных для по­ нимания и практического применения формах. Для полноценной работы с использованием САПР пользователь должен освоить лингвистическое и ме­ тодическое обеспечение конкретной системы.

Методическое обеспечение - документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств (технических, математических, про­ граммных) обеспечения автоматизированного проектирования.

Организационное обеспечение - положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, определяющие состав проектной организации и ее подразделений, связи ме­ жду ними, выполняемые функции, форму представления результатов проек­ тирования и порядок прохождения проектных задач.

Перечисленные компоненты выполняют заданную функцию и явля­ ются наименьшими, неделимыми, разработанными самостоятельно или по­ купными элементами САПР.

При проектировании все компоненты САПР функционируют во взаи­ модействии. Для пользователя аппаратные и программные средства высту­ пают как единое целое, образуя инструмент проектирования. Этот инстру­ мент сложен и неоднороден, в нем можно выделить отдельные структурные единицы: программно-методические (ПМК) и программно-технические ком­ плексы (ПТК), подсистемы САПР (рис. 7.1).

Программно-методический комплекс - совокупность взаимосвязан­ ных частей программного, математического, информационного, лингвисти­ ческого и методического обеспечений, необходимая для получения закон­ ченного проектного решения в целом или для выполнения определенных процедур. Например, выделяют ПМК оформления документации, синтеза проектных решений, моделирования и т.п.

Программно-технический комплекс - совокупность ПМК и средств технического обеспечения. Примерами ПТК могут служить автоматизиро­ ванные рабочие места, включающие в себя ЭВМ, комплект периферийных устройств и ряд ПМК для выполнения проектных процедур.

ПТК

Рис. 7.1. Структура САПР: ПМК - программно-методический ком­ плекс; ПТК - программно-технический комплекс

В конкретных САПР можно выделить подсистемы.

Подсистема САПР - это составная структурная часть САПР, обла­

дающая всеми свойствами системы.

Подсистемы САПР могут быть проектирующими и обслуживающими.

Проектирующие подсистемы непосредственно участвуют в выполне­ нии проектных процедур, реализуют определенный этап проектирования или ipynny связанных проектных задач. Примерами проектирующих подсистем являются: подсистема эскизного проектирования; подсистема проектирова­ ния корпусных деталей; подсистема проектирования технологического про­ цесса механической обработки.

Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, а также оформление, передачу и выдачу полученных в них результатов. 11римерами обслуживающих подсистем являются: система управления базами данных; подсистема документирования; подсистема графического ввода - вывода.

7.2. Стадии и принципы разработки САПР

При разработке САПР выполняются следующие стадии. Предпроектные исследования проводятся для обследования организа­

ции на готовность к автоматизации процесса проектирования. Результатом должен быть ответ на вопрос: рационально ли функционирование САПР в данной организации на текущий период или необходимо провести комплекс подготовительных работ?

Техническое задание (ТЗ) является исходным документом для создания САПР, который должен содержать наиболее полные исходные данные и тре­ бования. Этот документ разрабатывает организация - головной разработчик системы. Техническое задание должно содержать следующие основные раз­ делы:

-«Наименование и область применения» - полное наименование сис­ темы и краткую характеристику области ее применения;

-«Основание для создания» - наименование директивных документов, на основании которых создается САПР;

-«Характеристика объекта проектирования» - сведения о назначении, составе, условиях применения объекта проектирования;

-«Цель и назначение» - цель создания САПР, ее назначение и крите­ рий эффективности функционирования;

-«Характеристика процесса проектирования» - общее описание про­ цесса проектирования; требования к входным и выходным данным, а также требования по разделению проектных процедур (операций), выполняемых с помощью неавтоматизированного и автоматизированного проектирования;

-«Требования к САПР» требования к САПР в целом и к составу ее подсистем, к использованию в составе САПР ранее созданных подсистем и компонентов САПР и т.п.;

-«Технико-экономические показатели» - затраты на создание САПР,

источники получения экономии и ожидаемую эффективность от применения САПР.

Техническое предложение, эскизное и техническое проектирование яв­ ляются стадиями выбора и обоснования вариантов для принятия окончатель­ ных решений. На этих этапах производят следующие основные работы:

-выявляют процесс проектирования (его алгоритм), где принимают основные технические решения;

-разрабатывают структуру САПР и взаимосвязь ее с другими систе­ мами, где определяют состав проектных процедур и операций по подсисте­ мам, уточняют состав подсистем и взаимосвязи между ними; разрабатывают схему функционирования САПР;

-при принятии решений по математическому, лингвистическому, тех­ ническому, информационному н программному обеспечению САПР в целом

иподсистемам определяют: состав методов, математических моделей для проектных операций и процедур; состав языков проектирования; состав ин­ формации, объем, способы ее организации и виды машинных носителей ин­ формации; состав общего и специального программного обеспечения; состав технических средств (ЭВМ, периферийных устройств и других вычисляю­ щих и управляющих комплексов), рассчитывают технико-экономические по­ казатели САПР.

При создании САПР стадии технического предложения и эскизного проектирования не являются обязательными, а входящие в них работы могут выполняться на последующей стадии.

Рабочее проектирование является стадией оформления всей докумен­ тации, необходимой для создания и функционирования САПР.

Затем компоненты САПР изготовляют (получают) и отлаживают. Про­ изводят монтаж, наладку и испытание комплекса технических средств авто­ матизации проектирования и подготавливают организацию к вводу в дейст­ вие САПР.

Ввод в действие системы осуществляют после опытного функцио­ нирования и приемочных испытаний у заказчика.

При создании САПР используются следующие принципы:

1. САПР - это человеко-машинная система, в которой для автомати­ зации деятельности специалистов имеется информационно-вычислительная система. Процесс проектирования должен быть организован в ней таким об­ разом, чтобы повысить отдачу умственного труда, стимулировать его творче­

скую активность.

2. САПР - это открытая развивающаяся система, т.е. созданный вари­ ант системы может быть расширен. Развитие касается всех частей вычисли­ тельной системы (технической, информационной, программной) и исполь­ зуемых алгоритмов решения, так как возможно появление новых, более со­ временных математических моделей и программ, а также изменение объек­ тов проектирования.

3.САПР создается как иерархическая система, реализующая ком­ плексный подход к автоматизации на всех уровнях проектирования. Блочномодульный иерархический подход проектирования сохраняется при приме­ нении САПР. В систему технологического проектирования механосборочно­ го производства обычно включают следующие подсистемы: структурное, функционально-логическое и элементное проектирование (разработка прин­ ципиальной схемы ТП, проектирование технологического маршрута, проек­ тирование операции, разработка управляющей программы для станков с ЧПУ). Возникает необходимость обеспечения комплексного характера САПР, т.е. автоматизации на всех уровнях проектирования. Иерархическое построение САПР относится не только к программному обеспечению, но и к техническим средствам (центральный вычислительный комплекс и автомати­ зированные рабочие места).

4.САПР представляет собой совокупность информационно-согласо­ ванных подсистем. Это означает, что обслуживание всех или большинства последовательно решаемых задач ведется информационно-согласованными программами. Плохая информационная согласованность приводит к тому, что САПР превращается в совокупность автономных подсистем.

5.САПР строится на основе максимального использования унифици­ рованных составных частей (для уменьшения расходов на ее создание).

7.3. Классификация САПР

Согласно ГОСТ 25086-87 САПР классифицируется по восьми призна­

кам.

По типу объекта проектирования ГОСТ предусматривает разделение •САПР на девять групп:

1)САПР изделий машиностроения и приборостроения;

2)САПР ТП в машино- и приборостроении;

3)САПР объектов строительства;

4)САПР организационных систем;

группы 5 - 9 являются резервными.

По второму признаку - разновидности объектов проектирования - I ОСТ не устанавливает специальных обозначений, а требует их указания и кодирования в соответствии с действующими в каждой отрасли промышлен­ ности системами обозначения проектной документации. Число рядового ко­ дового обозначения различных объектов проектирования стандартом не ог­ раничено и устанавливается на отраслевом уровне. На практике разновидно­ сти объектов проектирования в большинстве случаев не кодируются, а обо­ значаются сокращенным названием.

По признаку «разновидность объектов проектирования» можно выде­

лить следующие объектно-ориентированные САПР технологических процес­ сов (ТП):

-холодной штамповки;

-горячей объемной штамповки;

-механической обработки;

-сборки машин и др.

По признаку сложность объекта проектирования стандарт предусмат­ ривает выделение САПР:

-простых объектов с числом составных частей до 102;

-объектов средней сложности с числом составных частей от 102 до

103;

- объектов очень высокой сложности с числом составных частей свыше 103.

Составной частью объекта проектирования, представляющего собой технологический комплекс, сооружение или изделие, является деталь. Для такого объекта проектирования, как ТП, за составные части можно принять операции технологического процесса.

По признаку уровень автоматизации проектирования выделяются сис­

темы:

-низкоавтоматизированного проектирования (автоматизирующие до 25 % проектных процедур);

-среднеавтоматизированного проектирования (от 25 до 50 %);

-высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50 %).

Для отнесения САПР к последней группе в ней должны быть приме­ нены методы многовариантного оптимального проектирования. В случае не­ выполнения последнего требования систему относят к ipynne среднеавтома­ тизированных систем.

По признаку комплексность автоматизации проектирования преду­ смотрено деление САПР на следующие группы:

-одноэтапные;

-многоэтапные;

-комплексные.

Кпервой группе относят системы автоматизации одного из этапов проектирования соответствующего объекта, ко второй - системы автомати­ зации нескольких, но не всех этапов, к третьей - системы автоматизации всех этапов проектирования.

По признаку характер выпускаемых проектных документов САПР

подразделены на девять групп, шесть их которых однозначно определены:

1)текстовых документов (на бумаге);

2)текстовых и графических документов (на бумаге);

3)документов на машинных носителях;

4)документов на фотоносителях;

5)документов на двух типах носителей;

6)документов на всех типах носителей;

коды 7, 8,9 оставлены резервными.

САПР:

малой производительности (до 10 проектных документов в год в пересчете на формат А4);

-средней (от 105 до 106);

-высокой (свыше 106).

По признаку число уровней в структуре технического обеспечения выделены САПР:

-одноуровневые;

-двухуровневые;

-трехуровневые.

Основой одноуровневого комплекса технических средств (КТС) яв­ ляются ЭВМ средней или высокой производительности и штатный набор пе­ риферийных устройств. Дополнительно могут использоваться различные средства хранения, ввода, вывода и тиражирования информации, подклю­ чаемые к основной ЭВМ.

Техническое обеспечение двухуровневой САПР состоит из ЭВМ среднего или высокого класса и автоматизированных рабочих мест (АРМ) с собственными мини-ЭВМ.

Трехуровневая САПР наряду с техническими средствами двухуровне­ вой системы должна иметь периферийное программно-управляемое обору­ дование (чертежные автоматы, установки для изготовления фотошаблонов, комплексы для контроля управляющих программ для станков с ЧПУ и т.п.).

Рассмотренные признаки классификации САПР и классификационные группировки легли в основу правил их кодового обозначения, которые мож­ но иллюстрировать следующей схемой:

тип объекта проектирования_____ | разновидность объекта проектирования

сложность объекта проектирования

уровень автоматизации проектирования

комплексность автоматизации проектирования______

характер выпускаемых проектных документов______

число выпускаемых проектных документов_______ __

число уровней в структуре технического обеспечения