ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СТРУКТУРА САПР ТП

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СТРУКТУРА САПР ТП

Технологический процесс как объект проектирования

Многовариантность проектирования ТП, этапы ТП

 

В основу разработки ТП изготовления изделий машиностро­ения положены два принципа - технический и экономический. В соответствии с первым из них спроектированный процесс дол­жен полностью обеспечить выполнение всех требований конструк­торской документации и технических условий приемки изделия. Согласно второму принципу изготовление изделия должно быть осуществлено с учетом минимальных затрат труда и издержек производства.

Проектирование ТП - многовариантная задача. Для изготовле­ния одной и той же детали или сборочной единицы могут быть спроектированы различные ТП, отличающиеся технико-экономи­ческими показателями и, прежде всего, затратами на изготовле­ние и производительностью, а также надежностью обеспечения заданного качества изделия.

Технический и экономический принципы проектирования ТП, отражая различные стороны изготовления машины, находятся в диалектическом противоречии. Разрешение данного противоречия достигается за счет компромисса и оптимизации ТП. Технический принцип должен соблюдаться всегда. Наиболее часто достигают компромисс между производительностью и затратами. При равной производительности сопоставляемых ТП выбирают процесс, обес­печивающий минимум затрат. При равных затратах обычно вы­бирают более производительный ТП. При разных затратах и производительностях выбирают ТП, обеспечивающий минимум затрат, при условии, что производительность всех сравниваемых вариан­тов не ниже заданной. При выпуске особо важной продукции или в экстремальных условиях на определенный период времени пред­почтение отдают более производительному ТП. Для изделий вы­сокой ответственности, например, газотурбинных авиадвигателей, независимо от типа производства предпочтение отдают ТП, более надежно обеспечивающим заданное качество изготовления.

Если выбор ТП по результатам сравнения отдельных показа­телей невозможен, используют комплексные критерии (К_к), на­пример:

,

где Q — полезный эффект от реализации спроектированного ТП; 3 — затраты на проектирование и реализацию ТП.

В качестве функции полезного эффекта для ТП можно исполь­зовать производительность, надежность обеспечения доминирую­щих показателей качества и т.д. Предпочтительным считают про­цесс, обеспечивающий К_к max.

Изготовление любого изделия машиностроения объединяет процессы, соответствующие основным технологическим переде­лам (заготовительному, изготовления деталей, сборочному). Глав­ное внимание уделяют проектированию ТП изготовления деталей и сборки.

Любой из указанных ТП представляет собой сложную, иерархи­чески организованную, целенаправленную систему. Элементный состав и структура этой системы зависят от уровня ее рассмотрения.

Маршрутный ТП изготовления детали может быть представ­лен, например, последовательностью этапов, на каждом из кото­рых решают соответствующие технологические задачи (табл. 2.1).

Каждый этап ТП состоит из отдельных технологических опе­раций, выполняемых в определенной (заданной) последователь­ности.

 

Таблица 2.1. Характеристика и задачи этапов технологического процесса

Наименование этапа	Точность размеров	Технологические задачи
Заготовительный	IT>14	Обеспечение качества исходной заготовки.
Черновой	12<1Т< 14	1. Обработка базовых поверхно­стей. 2. Предварительное формообра­зование основных поверхностей.
Получистовой	9<1Т < 11	Формообразование основных и второстепенных поверхностей.
Чистовой	7<1Т< 9	1. Обеспечение точности разме­ров, формы и взаимного распо­ложении поверхностей. 2. Формирование поверхностно­го слоя детали.
Отделочный	1Т <7	Достижение заданных показате­лей качества детали (в комплексе).

Примечание. Заготовительный этап часто выполняется по самостоятельно­му ТП в зависимости от вида и способа изготовления заготовки. В ТП изготовле­нии детали заготовительный этап обычно включают в сокращенной форме.

Принципы проектирования, применяемые при разработке ТП

При разработке ТП является объектом соответствующего про­ектного технологического решения, предназначенного для после­дующей реализации в… • процесс проектирования может быть разделен на стадии и уровни. Получение… Пример: заготовительный этап ТП – горячая объемная штамповка (ГОШ); операции ГОШ на молоте – протяжка, подкатка,…

Алгоритм неавтоматизированного проектирования, проектная процедура автоматизированного проектирования

Особенностью представленных на рис. 2.1 последовательностей действий является строгая обусловленность их этапов: нельзя ме­нять этапы местами.… Рис. 2.1. Обобщенные алгоритмы неавтоматизированного проектирования единичных ТП изготовления деталей

Оптимизация ТП

Оптимизацию ТП можно выполнять на уровне операций, когда выбирают оптимальные структуры и параметры операций (напри­мер, режимы ковки), и на уровне… При решении задач оптимизации в качестве целевых функции можно использовать… Заданное качество изделия в задачах оптимизации обеспечива­ется системой ограничений на параметры процессов. Например,…

Основные принципы построения САПР ТП

Классификационные признаки САПР ТП

 

Существует значительное число отечественных и зарубежных разработок САПР ТП, существенно различающихся по базовым принципам построения, возможностям и, в целом, научно-тех­ническому уровню. С целью сравнения научно-технического уров­ня различных САПР ТП и оценки принципиальной возможности их использования для решения задач ТПП используют классификацию САПР ТП.

В Российской Федерации принципы классификации и основные классификационные признаки САПР регламентированы ГОСТ 01.108—85 «Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение». В соответствии со стандартом САПР характеризуют по следующим признакам: тип объекта проектиро­вания; разновидность объекта проектирования; сложность объекта проектирования; уровень автоматизации проектирования; комплексность автоматизации проектирования; количество выпускаемых проектных документов; число уровней в структуре технического обеспечения САПР.

Эти признаки отражают особенности объектов проектирования, возможности систем и технической базы САПР. По типу объекта проектирования все САПР ТП в машино- и приборостроении имеют общий классификационный номер 3.

Для разновидностей объектов проектирования стандарт не уста­навливает специальных обозначений, и поэтому часто используют для разделения САПР ТП макрооценки результатов их деятельно­сти: маршрутная технология, операционная технология, маршрутно-операционная технология, управляющая программа для станка с ЧПУ.

По признаку «сложность объекта проектирования» выделяют САПР:

• простых объектов с числом составных частей до 10²;

• объектов средней сложности с числом составных частей I0²... 10³;

• сложных объектов с числом составных частей 10³... 10⁴;

• очень сложных объектов с числом составных частей 10⁴... 10⁶;

• объектов очень высокой сложности с числом составных частей свыше 10⁶.

При опенке сложности такого объекта проектирования как «тех­нологический процесс» за составную часть ТП принимают его основной элемент. Для маршрутного ТП - технологическую операцию. Для технологической операции - элементарный переход. Объек­ты проектирования в современных САПР ТП имеют оценки от «сложных» до «очень высокой сложности».

По признаку «уровень автоматизации проектирования» выде­ляют системы:

• низкоавтоматизированного проектирования (автоматизирую­щие до 25% проектных процедур, выполняемых при проектирова­нии объекта);

• среднеавтоматизированного проектирования (25...50%);

• высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50%).

Для отнесения САПР ТП к последней группе в ней должны быть применены методы многовариантного оптимального проек­тирования. В противном случае систему относят к группе среднеавтоматизированных систем.

По числу выпускаемых проектных документов различают сис­темы:

• малой производительности (до 10⁵ проектных документов в год в пересчете на формат А4);

• средней производительности (10⁵... 10⁶);

• высокой производительности (свыше 10⁶).

По числу уровней в структуре технического обеспечения выде­ляют:

• одноуровневые;

• двухуровневые;

• трехуровневые САПР ТП.

Основой технического обеспечения одноуровневой системы является универсальный компьютер со штатным набором периферийных устройств. Техническое обеспечение двухуровневой САПР ТП включает в себя центральный компьютер средней или большой мощности и взаимосвязанные с ним одно или несколько автомати­зированных рабочих мест (АРМ), имеющих собственные компьюте­ры. Трехуровневая САПР ТП создана на основе центрального ком­пьютера большой мощности, нескольких АРМ и периферийного программно-управляемого оборудования для централизованного обслуживания АРМ. Трехуровневая САПР может быть построена и на основе центрального компьютера большой мощности и группы АРМ, объединенных в вычислительную (локальную) сеть.

Наряду с изложенными стандартными классификационными признаками используют и дополнительные.

По режиму обработки информации (ГОСТ 15971-90 «Систе­мы обработки информации. Термины и определения») различают САПР ТП:

• пакетные;

• интерактивные;

• диалоговые;

• системы реального времени.

В пакетных системах процесс проектирования осуществляется автоматически, после ввода необходимых исходных данных, без связи с лицами, поставившими задание на выполнение.

В интерактивных системах происходит взаимодействие процес­са обработки информации системой с человеком, выражающееся в разного рода воздействиях на этот процесс (предусмотренных механизмом управления) человека и вызывающих ответную реак­цию процесса.

В диалоговых САПР ТП человек и система обмениваются дан­ными в темпе, соизмеримом со скоростью обработки информа­ции человеком.

В CAПP ТП реального времени обработка информации и полу­чение

результатов происходят в темпе, соизмеримом со скоростью протекания проектируемых (технологических) процессов.

Реализующийся в пакетных САПР ТП процесс проектирова­ния полностью формализован и позволяет надежно получать ре­зультаты необходимого качества. В САПР ТП реального времени также реализован полностью формализованный процесс проекти­рования, однако работу рассматриваемой системы от предыдущей отличает высокое быстродействие, что может быть достигнуто за счет автоматизации ввода исходных данных, а также использова­ния методов и технических средств высокоскоростной обработки информации.

Пакетные САПР ТП, являясь мощным средством сокращения длительности ТПП, позволят в перспективе принципиально изменить содержание и качество отработки конструкции на техно­логичность. САПР ТП реального времени позволят революционно из­менить содержание функции контроля и управления ходом ТП, позволяя получать проектные решения высокого качества в случа­ях нарушений заданных параметров реализующихся в производ­стве ТП (задачи ситуационного управления). Создание полноцен­ных САПР ТП указанных видов является делом будущего.

Интерактивные и диалоговые системы практически на 100% пред­ставляют современные САПР ТП. Диалоговые системы можно счи­тать разновидностью интерактивных. Интерактивный режим исполь­зуют в САПР ТП как средство преодоления трудно- и неформализуемых этапов технологического проектирования. Система выполняет формализованные процедуры проектирования, а неформализован­ные (выбор, принятие промежуточных решений и т.д.) предостав­ляет для выполнения специалисту. По завершении человеком необ­ходимых действий вновь работает система. Процесс многократно повторяется до получения желаемого результата проектирования. Преимущества данного подхода очевидны — он позволяем создавать CAIIP ТП, несмотря на отсутствие методов формализации отдель­ных процедур проектирования. Недостатком следует считать влияние специалистов на результаты проектирования (проектное решение). Сформированное такими системами проектное решение не является вполне объективным. Возрастает и время его формирования. Основ­ной тенденцией совершенствования диалоговых САПР ТП является минимизация диалога пользователя (человека) с системой и постепенная трансформация диалоговых САПР ТП в пакетные.

 

Основные принципы построения САПР ТП

Обобщение опыта исследований и разработки САПР ТП по­зволило сформулировать основные общесистемные принципы их построения: • полного соответствия системы цели ее создания; • системного единства: система и создается, и эксплуатируется как единая совокупность взаимодействующих подсистем,…

Состав и структура САПР ТП

Состав и виды обеспечения САПР ТП

В составе любой САПР ТП выделяют комплекс технических средств, программно-методический комплекс и обслуживающий персонал (рис. 2.2). Рис. 2.2. Состав и виды обеспечения САПР ТП

Взаимодействие пользователя с САПР ТП

Пользователь обычно работает с системой на автоматизированном рабочем месте (АРМ), основным техническим средством которого является персональный… На рис. 2.3 показано взаимодействие пользователя САПР ТП с системой,… Диалог пользователя с САПР ТП обеспечивает процессор ввода-вывода (ПВВ). Он же формирует и интерфейс системы. Получив…

Общий алгоритм проектирования, используемый в САПР ТП

Концептуальное проектирование можно считать проектирова­нием «верхнего уровня». Его выполняют при отсутствии информа­ции даже о возможной… При структурном проектировании, зная входные и выходные характеристики объекта в целом и основные принципы его…

Построение САПР ТП на базе использования процессов-аналогов

Процессами-аналогами называют типовые и групповые ТП. Еди­ничный ТП можно проектировать на основе процессов-аналогов. В этом случае его структура и… В основе использования типовых ТП лежит предварительная классификация деталей… В промышленности находит применение технологический клас­сификатор деталей (ТКД) машиностроения. Клас­сификатор…

Контрольные вопросы (дополнить)

1. Перечислите основные принципы проектирования ТП. Дайте крат­кую характеристику каждого из них.

2. Из каких основных этапов состоит ТП изготовления детали? Дайте краткую характеристику каждого этапа.

3. Каковы основные особенности проектных технологических ре­шений?

4. Укажите основные действия проектировщика при неавтоматизиро­ванной разработке ТП изготовления деталей.

5. По каким основным признакам характеризуют САПР ТП?

6. В каких основных режимах эксплуатируют САПР ТП?

7. Каковы общесистемные принципы построения САПР ТП?

8. Что включает и себя программно-методический комплекс САПР ТП?

9. Каковы базовые методологии построения САПР ТП изделий маши­ностроения?

10. Что такое технологический классификатор деталей машиностроения (ТКД)? По каким основным признакам классифицируют детали машиностроения?

11. Назовите входную информацию при проектировании единичного ТП изготовления детали на базе процесса-аналога (I1-I6 на рис. 2.7).

12. Назовите модули проектирования при разработке единичного ТП изготовления детали на базе процесса-аналога (А0 -А7 на рис. 2.7).

13. Назовите управление и механизм реализации при проектировании единичного ТП изготовления детали на базе процесса-аналога (C1- СЗ и М1- М2 на рис. 2.7).

14. Назовите входную информацию при проектировании единичного ТП изготовления детали на базе процесса-аналога (О1- О9 на рис. 2.7).

15. Назовите область применения САПР ТП на базе использования процессов-аналогов.

16. Отличия САПР ТП на базе использования процессов-аналогов и САПР синтеза единичных ТП.