logo search
Теор_основы_технологии_произв

Автоматизированное проектирование технологических процессов (аптп)

При неавтоматизированном проектировании ТП только незначительная часть времени (около 10%) используется на творческую работу, а остальное время технолог затрачивает на поиск необходимой информации и оформление результатов проектирования. АПТП на базе ЭВМ позволяет ускорить разработку ТП, повысить производительность труда технологов, освободить их от рутинной работы и сделать их труд творческим.

При АПТП задачи могут решаться в пакетном или диалоговом режиме. Пакетный режим предусматривает автоматическое решение задач по ранее составленным программам без вмешательства проектировщика в процесс проектирования. Он может прервать ход проектирования и изменить исходные данные для повторного проектирования по той же программе.

Диалоговый режим обеспечивает возможность на каком-либо этапе проектирования выбирать лучший вариант решения из числа вариантов, предлагаемых ЭВМ. Этот режим дает возможность технологу активно вмешиваться в ход проектирования, изменять или дополнять исходные данные, изменять последовательность этапов проектирования, исключать некоторые этапы, принимать решения без ЭВМ.

Система автоматического проектирования технологическихпроцессов (САПР ТП) механической обработки деталей содержит ряд подсистем по решению отдельных задач проектирования: разработка маршрутной технологии, операционной технологии, расчет режимов резания и норм времени, проектирование автоматных операций, операций для станков с ЧПУ и т.д.

САПР ТП является частью автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП), а АСТПП, всвою очередь является частью (подсистемой) автоматизированной системы управления производством (АСУП) предприятия.

Структурно-иерархическая связь систем автоматизации требует использования общих принципов их разработки, наличия общей методологической основы и терминологии, формализованного языка, систем кодирования, преемственности математического обеспечения, единой информационной базы и т.п.

Разработка, внедрение и использование САПР ТП связано с единовременными и текущими затратами. Эти затраты должны перекрываться экономическим эффектом автоматизированного проектирования. Эффект достигается в результате снижения трудоемкости самого процесса проектирования, повышения качества изделий,уменьшения расхода инструментов, а также за счет оптимизации принимаемых решений, оптимизации режимов резания, оптимизации припусков на обработку и т.п.

Большое разнообразие систем АПТП можно свести к двум типам: универсальная система, в которой за основу принята классификация поверхностей деталей с последующим многошаговым синтезом технологических процессов; типовая система, в которой за основу принята классификация деталей по конструктивно-технологическим признакам [8].

На рис. 3.15 показана схема автоматизированной системы проектирования индивидуальных технологических процессов для универсальной системы.

В состав универсальной системы АПТП входят:

На программоноситель переносится также массив постоянной информации.

Проектирование техпроцесса по универсальной системе АПТП начинается с заполнения информационной карты или таблицы кодированных сведений (ТКС) на заданную деталь. На основании информации о детали, а также по имеющимся в запоминающем устройстве ЭВМ программам и массивам постоянной информации, выполняется машинное проектирование техпроцесса (рис. 3.15). Эта система перспективна при проведении всего комплекса работ технологической подготовки производства, включая и проектирование приспособлений и инструментов на ЭВМ.

Универсальная система АПТП находит ограниченное применение ввиду своей сложности, а также из-за необходимости затрачивать много времени на кодирование информации о конструкции детали.

В основу типовой системы АПТП положены принципы типизации техпроцессов совместно с классификацией деталей по конструктивно-технологическим признакам. В типовой системе маршрутная и операционная технология на конкретную деталь выбирается из сводных (типовых), хранящихся в памяти ЭВМ.

В состав типовой системы АПТП входят:

Классификация деталей производится по конструктивно-тех­нологическим признакам таким образом, чтобы обработку можно было выполнять по общему (типовому или групповому) технологическому процессу. Большую роль при классификации играют пределы изменений по каждому признаку. Обычно пределы варьированияпризнаков устанавливают таким образом, чтобы число наименованийдеталей в группе составляло 20…30 для сложных конфигураций, 50…80 для средних и 100…300 для простых (нормали, крепеж и т.п.).Для классификации целесообразно использовать вычислительнуютехнику.

Для каждой классификационной группы (типа) необходимо разработать чертеж представителя – комплексной детали.Все поверхности комплексной детали нумеруются и наносятся буквенные обозначения всех размеров. Для размеров длины проставляются все их возможные варианты, которые могут встретиться у различных деталей группы. На чертеже комплексной детали указываются предельные значения классификационных признаков данной группы деталей.

Ответственным этапом является разработка сводного типового технологического процесса, поскольку в типовой системе АПТП он выполняет роль матрицы, по которой «штампуются» технологические процессы на заданные детали. Сводный типовой ТП разрабатывается применительно к комплексному представителю группы (типа) деталей, он состоит из сводного маршрута и сводных операций.

В сводный маршрут может быть включено несколько вариантов отдельных операций. В операционную карту сводного ТП заносится несколько вариантов выдерживаемых на переходе размеров, которые соответствуют нескольким встречающимся вариантам задания размеров у конкретных деталей группы.

Для рассматриваемой системы АПТП целесообразно исходную информацию разделить на три вида: постоянную, групповую и переменную. Постоянная информация содержит общие многократно используемые данные: наименование операций и переходов, типоразмеры и паспортные данные оборудования, таблицы и формулы для выполнения расчетов припусков на обработку, режимов резания, нормы времени и т.п. В качестве групповой информации служат типовые маршрутная и операционная технологии, разрабатываемые для данной группы деталей. В состав переменной информации входят данные о детали и заготовке.

Работа по проектированию сводных типовых ТП выполняется только при создании и в первые годы функционирования типовой системы АПТП. Со временем в библиотеке системы будет накоплен набор сводных процессов для всех групп деталей, на которые будет классифицирована номенклатура изделий цеха или завода. В последующем потребуется только корректировка сводных процессов с использованием новых методов обработки, оборудования, инструментов и т. д. Процесс алгоритмизации начинается с составления общей блок-схемы решения задачи проектирования технологического процесса. Такая схема показана на рис. 3.16.

Она состоит из отдельных логически законченных частныхалгоритмов, расположенных в такой последовательности в какой происходит проектирование технологического процесса. В свою очередь, каждый частный алгоритм развертывается в отдельную блок-схему [8].

Типовая схема АПТП также предусматривает выбор оптимального варианта технологического процесса путем переадресации наалгоритм 2 с последующим многоразовым расчетом трудоемкости. Выбранный оптимальный вариант технологического процесса подается на печать.

По алгоритму 3 производится предварительное формирование маршрутной технологии. Если в информации о детали не указан вариант (номер) маршрута, то он устанавливается на основеанализа общих признаков: вида заготовки, необходимости термообработки и механических свойств материала детали. Затем из типового маршрута выбираются только те операции, которые необходимы для данной детали. На этом же этапе по максимальным размерам обрабатываемых поверхностей уточняется модель оборудования, а по номеру базовой поверхности и ее предельным размерам выбирается тип оснастки.

По алгоритму 4 производится предварительный выбор состава переходов. Одновременно, если в переходе типовой операционной технологии задано несколько сочетаний размеров, выбирается то сочетание, все размеры которого заданы в чертеже данной детали.

Алгоритм 5 предназначен для исключения «лишних» переходов и операций, если на предыдущих переходах можно обеспечитьуказанные в чертеже требования точности и шероховатости поверхности.

По алгоритму 6 решается сложная логическая задача установления последовательности переходов, в которых выдерживаются линейные размеры. Алгоритм 6 построен таким образом, что заданный порядок чистовых переходов в операции сохраняется лишь в томслучае, если в предыдущих переходах обработаны исходные базы (границы) размеров, выдерживаемых в последующем переходе. В противном случае этот последующий переход переносится на новое место и располагается за переходом, на котором обрабатывается недостающая исходная база. Такое изменение последовательности переходов позволяет избежать пересчета размеров и связанного с ним ужесточения допусков технологических размеров. В операциях черновой обработки сохраняется заданный порядок переходов.

Если в типовом ТП не указываются методы обработки отверстий, то вводится алгоритм 7, предназначенный для определения методов обработки цилиндрических отверстий.

Алгоритм 8 состоит из двух связанных между собой частей: определение припусков на обработку и расчет операционных размеров. Метод расчета припусков непосредственно не связан с системой АПТП, поэтому в типовой системе может быть использован дифференциально-аналитический метод, как это осуществляется в универсальной системе АПТП. Расчет операционных размеров производится путем последовательного прибавления (для охватываемых размеров) или вычитания (для охватывающих размеров) припусков к заданным по чертежу размерам детали.

При решении технологической задачи взаимодействие технолога-проектировщика с ЭВМ представляет процесс обмена информацией в определенном режиме. Различают два основных режима: пакетный (автоматический) и диалоговый (оперативный).

При пакетном режиме технолог-пользователь и программист, как правило, не имеют прямой связи с ЭВМ. Тексты программ, результаты их проверки и решения технологической задачи передаются через оператора машине. Пакет прикладных программ представляет комплекс программ, работающих под управлением программы-монитора, и предназначен для решения определенного класса близких друг другу технологических задач, например, проектирование технологического маршрута обработки деталей определенного класса (группы), сборки узлов и сборочных операций заданного типа. Примерами пакетного режима являются выше рассмотренные системы АПТП – универсальная и типовая.

При диалоговом (оперативном режиме) технолог-проектировщик-пользователь непосредственно связан с ЭВМ через индиви­дуальный терминал или абонентский пункт (пишущую машинку, телетайп, дисплей). Он получает сообщение от ЭВМ достаточно быстро и принимает решение по предлагаемым ЭВМ вариантам.

Простая диалоговая система АПТП «Партнер», которая разработана на Днепропетровском Южном машиностроительном заводе, реализована на персональных компьютерах. Диалог осуществляется с помощью тех терминов и понятий, которыми технолог пользуетсяежедневно.

Процесс проектирования поддерживает системная база данных, которая заложена в компьютер ранее; она обеспечивает выбор следующих данных для технологического процесса: оборудование, приспособления, режущие и измерительные инструменты, СОЖ, тексты операций и переходов, требования техники безопасности.

При проектировании технологического процесса «Партнер»последовательно предлагает текстовые или графические меню, запрашивает у технолога дополнительную информацию и на основании ответов технолога формирует информационную модель технологическогопроцесса. Согласие технолога завершается нажатием клавиши«Enter» («Ввод»).

В комплект технологической документации, которую разрабатывает «Партнер», входят: титульный лист, маршрутная карта, карта эскизов, операционная карта, карта технологического контроля, лист регистрации изменений технологического процесса.

Сгенерированный технологический процесс можно «перелистать» на экране. Если технолог доволен результатомпересмотра, то он выводит весь документ или часть его на печать.

Диалоговый режим эффективен при решении творческих задач, когда требуется эвристический подход (распознаваниегеометрических образов деталей, размерных итопологических связей междуэлементарными геометрическими образами с целью оптимального выбора схем базирования, проектирования маршрута обработки заготовок, сборки изделия и др.). Эти и многие другие задачи могут быть решены эффективно лишь путем синтеза творческих процессов человека и «способностей» машинных программ.

При диалоговом режиме значительно увеличиваются затраты на создание программного обеспечения и на проектирование. Для уменьшения этих затрат создаются автоматизированные системыпроектирования технологических процессов в режиме диалога споследующим переходом к пакетному (автоматическому) режиму болеевысокого уровня путем использования программ обучения, разработанных на основании опыта проектирования и формирования алгоритмов классификации, генерирования понятий.

В настоящее время в машиностроении используются и получают дальнейшее развитие комплексные (интегрированные) системы производства изделий, осуществляющие конструирование изделий, технологическое проектирование, подготовку управляющих программдля оборудования с программным управлением, изготовление деталей, сборку изделия, упаковку и транспортирование готовой продукции. Особенно важны такие системы для гибкого автоматизированного производства изделий в машиностроении.