Автоматизированное проектирование единичных технологических процессов должно стать основным направлением технологического проектирования в комплексных автоматизированных системах технологической подготовки производства. Это направление является универсальным. Оно применимо для любого типа производства и любых деталей: определенного класса, стандартных, нормализованных и оригинальных, с различной степенью унификации обрабатываемых поверхностей. Единичные технологические процессы являются источником создания и пополнения архивов типовых технологических процессов, т.е. источником еще одного направления автоматизации технологического проектирования. В наибольшей степени САПР единичных процессов приемлемы в условиях мелкосерийного и единичного производства, где типовые и групповые технологические процессы оказываются неэффективными вследствие больших затрат времени на выполнение подготовительных работ (разработку классификаторов, типовых и групповых процессов и их элементов).
Автоматизация проектирования единичных технологических процессов является наиболее сложным и пока наименее разработанным вопросом автоматизированного проектирования. В проблеме создания САПР единичных технологических процессов (ЕТП) в настоящее время наметилось несколько направлений. В каждом из этих направлений решаются вопросы, связанные с разработкой общей структуры системы автоматизированного проектирования, и вопросы, связанные с решением отдельных технологических задач. Как показала практика разработки САПР, эти группы вопросов проектирования теснейшим образом связаны между собой, и именно методы решения отдельных технологических задач в основном определяют общую структуру системы проектирования.
|
|
Одно из направлений САПР единичных технологических процессов базируется на традиционных методах проектирования. При обычном, неавтоматизированном проектировании выбор структуры технологического процесса основывается главным образом на опыте и интуиции технолога и на очень небольшом числе формальных правил. Однако существуют объективные связи между конструкцией, геометрической структурой и другими характеристиками машиностроительных деталей и наивыгоднейшей структурой технологического процесса их обработки. Формальную геометрическую модель детали представляют в виде конечного графа ее размерных связей. Граф размерных связей интерпретируется в виде матрицы смежности, которая строится на основании таблицы кодированных сведений о детали.
Излагаемая методика проектирования единичных технологических процессов предусматривает использование типовых решений не в виде технологических процессов, а в виде типовых схем установки заготовок, типовых планов обработки поверхностей и др., т.е. в виде типовых элементов технологического процесса. Поэтому при решении технологических задач широко применятся заранее подготовленные и введенные в ЭВМ таблицы соответствий. В частности, на основе таких таблиц формируются планы (маршруты) обработки всех поверхностей детали.
Исходной информацией для синтеза технологического маршрута обработки детали является граф размерных связей и таблица выбранных планов обработки. Технологические методы обработки, вошедшие в планы обработки и принадлежащие разным вершинам графа, объединяются по типам станков с учетом деления операций на черновые, чистовые, отделочные и другие. При этом связи между вершинами графа не должны быть нарушены. В результате формируется операционный подграф, вершины которого содержат одноименные методы обработки и соединены между собой ребрами. На этом этапе практически заканчивается проектирование маршрутной технологии. Далее следует проектирование структуры операций и условий выполнения технологических переходов.
|
|
Существует еще один метод формирования САПР единичных технологических процессов. Рассматриваются три способа проектирования процессов механической обработки. Первый способ заключается в разделении общей задачи проектирования на ряд подзадач более простых, чем исходная. При этом структура и характеристики отдельных частей технологического процесса выражаются через исходные данные в явном виде соотношениями, удобными для реализации на ЭВМ. Второй способ состоит в разделении процесса проектирования на ряд уровней, различных по степени детализации, начиная с уровня, определяющего наиболее общие характеристики технологического процесса, и заканчивая уровнями детализации, соответствующими заданию на проектирование. Третий способ сочетает в себе разделение процесса проектирования на ряд различных по детализации уровней и разбиение на каждом уровне общей задачи на ряд более простых задач.
Выделяются четыре уровня детализации технологических задач. Первый уровень отражает принципиальную схему технологического процесса, которая включает в себя состав и последовательность этапов изготовления детали.
|
|
Второй уровень – это проектирование маршрутного технологического процесса. Исходной информацией этого уровня проектирования являются полученные ранее принципиальные схемы технологического процесса, сведения о детали и об условиях производства. Цель второго уровня – получение наиболее рациональных вариантов маршрутного технологического процесса.
Третий уровень включает проектирование операционных технологических процессов на основе полученных ранее маршрутов обработки детали. Степень детализации маршрута доводится до окончания определения состава и последовательности переходов в каждой операции, выбора инструмента, определения оптимальных режимов резания.
Четвертый уровень детализации характерен для технологических процессов обработки деталей на станках с программным управлением. Степень детализации процесса обработки доводится до выявления отдельных элементов траектории режущего инструмента и команд управления станком.
Ввиду различной степени детализации проектируемого технологического процесса достоверность и точность оценок при выборе проектных решений на всех уровнях разная. На первом уровне оценка вариантов принципиальных схем процесса обработки основана на весьма приближенных эвристических критериях, на втором и последующих уровнях оценки более точны. При этом чем выше степень детализации разработок, тем точнее оценки.
На всех уровнях проектирования наряду с детализацией производится корректировка и уточнение решений, принятых на предыдущих уровнях. Вследствие этого возникают обратные связи между уровнями проектирования. Кроме этого возникают обратные связи между различными задачами одного и того же уровня. Посредством этих связей корректируются и уточняются ранее принятые решения. Таким образом, проектирование представляет собой итерационный многоуровневый процесс последовательной детализации и оптимизации решений.
Одна из трудностей автоматизации проектирования процессов механической обработки заключается в том, что технологическая наука достаточно часто имеет описательный характер, для некоторых явлений отсутствуют строгие аналитические зависимости, используются сложная логика суждений и взаимосвязь, а также наблюдается взаимное влияние отдельных задач. При технологическом проектировании имеет место большая роль эмпирики, наличие мощных информационных потоков и большого числа составных элементов технологии (станки, инструмент, оснастка, режимы обработки, припуски и т.д.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, объектом автоматизации в области технологической подготовки производства являются: система технологической подготовки производства в целом, функциональные подсистемы, а также задачи технологической подготовки производства.
Автоматизированные системы технологической подготовки производства представляют собой совокупность методов, алгоритмов, программ математического обеспечения, технических средств и организационных мероприятий, которые объединены с целью автоматизированного проектирования технологической подготовки производства.
Для эффективной работы система должна обеспечивать автоматизацию основных видов работ в системе технологической подготовки производства, рационально распределять функции между человеком и ЭВМ, обеспечивает возможность внедрения на предприятиях с различным характером и масштабом производства, легко адаптироваться при переходе на выпуск новой продукции; обладать высоким уровнем унификации и стандартизации основных частей, иметь возможность внедрения как совместно с системами автоматизированного управления производством и автоматизированного конструирования, так автономно, позволять поэтапно вводить в эксплуатацию путем последовательного подсоединения новых подсистем.
Следует также отметить, что решение любой задачи с помощью ЭВМ требует аналитических (или каких-либо иных, но количественных, а не качественных) зависимостей. Поэтому для автоматизации технологического проектирования необходимо формализовать решение технологических задач, т.е. провести замену содержательных предложений системой математических зависимостей. Формализация превращает процесс технологического проектирования из процесса рассуждений и построения аналогий в процесс строгого расчета.
Для создания системы автоматизированного проектирования, в основе которой лежат принципы синтеза технологических процессов, необходимо найти общие закономерности, которые определяют процесс механической обработки заготовки, построить методологию эмпирической науки технологии.