ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ТИПОВЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ
Методические указания по выполнению лабораторной работы
«Описание функциональных подсистем САПР ТП на основе типизации ТП, группирования, синтеза структуры ТП и использования технологических редакторов»
учебной дисциплины
«Системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП)»
Воткинск, 2015
УДК 658.512.4
Автор: А.Ю. Уразбахтина, канд. техн. наук, доцент
Методические указания по выполнению практической работы «Описание функциональных подсистем САПР ТП на основе типизации ТП, группирования, синтеза структуры ТП и использования технологических редакторов».- _________________________, 2015.-___ с.
Методические указания составлены для обучающихся всех форм обучения по направлению 151900.62 (15.03.05) - «Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств» (бакалавриат).
В них изложены основы проектирования типовых и групповых технологических процессов, сущность типизации и классификации деталей и обрабатываемых поверхностей при разработке автоматизированных систем (САПР) технологических процессов (ТП), рассмотрен процесс разработки программного обеспечения для проектирования индивидуального техпроцесса на основе группового ТП. Методические указания могут быть полезны при выполнении ВКР с элементами автоматизированного проектирования ТП.
© А.Ю. Уразбахтина, 2015.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из направлений научно-технического прогресса является широкое внедрение систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). Использование САПР ТП выгодно ввиду:
· постоянного усложнения выпускаемых изделий, существенного увеличения цикла и сложности подготовки производства, увеличения частоты сменяемости изделий в производстве и количества вновь осваиваемых образцов;
· необходимости повышения качества технологических решений, снижения затрат на их осуществление; сокращения сроков освоения;
· комплексной автоматизации производства на базе оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), роботов и гибких автоматизированных комплексов.
Решение задач автоматизированного проектирования ТП связано с выполнением следующих этапов [2, 3, 4]: ознакомление с условиями производства и исходной информацией; выбор или разработка методики проектирования; разработка математического обеспечения и алгоритмов проектирования, выполнение спецификаций к ним; подбор графического и технического обеспечений; создание информационного и программного обеспечения; оформление методического и организационного обеспечений; разработка контрольного примера; кодирование исходной информации.
В качестве исходной информации используют: чертежи деталей, годовой объем выпуска; состав средств технического оснащения; типовые ТП и их элементы; нормативно-справочную базу; формы и типы существующих производств.
На основе анализа исходной документации определяют тип производства, вид и размеры заготовок. Рассчитываются припуски, оформляется чертеж заготовки. Определение последовательности операций начинается с выявления возможных маршрутов обработки, после чего проводится выбор оборудования, инструмента и приспособлений, расчет и назначение режимов обработки, определение норм времени. Следующий этап – разработка и оформление рабочего варианта ТП, где при необходимости проводятся уточненные расчеты, разработка и заказ оснастки, приспособлений, режущего, мерительного, вспомогательного инструмента. Завершающим этапом является внедрение разработанных ТП.
По виду используемых технологических решений (ТР) выделяют ряд направлений автоматизации проектирования ТП [4, 7, 8]: метод повторного использования единичных ТП; методы унифицированных (типовых и групповых) ТП; методы проектирования индивидуальных ТП; диалоговые методы проектирования.
Метод повторного использования единичных ТП основан на применении готовых решений на всех уровнях проектирования. Для реализации этого метода необходимо иметь развитую информационно-поисковую систему (ИПС), в которой находятся текстовые образы деталей и ТП их изготовления. Формируется единичный процесс, полученный по аналогии с существующим ТП. Метод имеет ряд недостатков: полученный таким образом ТП не является оптимальным; создание ИПС с полным описанием всей номенклатуры деталей трудоемко; творческий процесс проектирования заменяется процессом поиска.
Методы унифицированных (типовых или групповых) ТП получили наибольшее распространение. Их применение существенно сокращает пространство поиска и позволяет найти решения, близкие к оптимальным. Эти методы основаны на типизации ТП, в основе которой лежит классификация деталей. Классификационными признаками служат форма детали, точность и качество обработанных поверхностей, материал детали и т.п. Классом называют совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации предприятия. В пределах класса детали разбивают на группы, подгруппы и т.д., до типа. К одному типу относятся детали, для которых можно составить один ТП. Разработанный типовой ТП фиксируют в документах, основными из которых являются маршрутно-технологические и операционные карты. Разновидностью типовых методов проектирования является использование обобщенных маршрутов. Для какого-либо класса (группы, подгруппы, типа) деталей устанавливают обобщенный маршрут обработки, который включает упорядоченное множество операций всех предшествующих технологических маршрутов. Построение индивидуального маршрута связано с выделением операций из обобщенного маршрута. Исходными данными для этого являются логические условия, характерные для каждой детали.
Один из методов проектирования индивидуальных ТП основан на анализе структуры размерных связей детали и технических сведений о ней. Технологический маршрут (ТМ) рассматривается как функция геометрической структуры детали, состоящей из совокупности элементарных поверхностей, связанных между собой определенным отношением. Модель геометрической структуры представляется графом ее размерных связей. Другим методом проектирования индивидуальных ТП является многошаговый метод, основу которого составляет разделение процесса проектирования на ряд различных по детализации уровней и разбиение общей задачи проектирования на каждом уровне на ряд более простых задач. Этот метод проектирования позволяет разрабатывать ТП с помощью алгоритмов многоуровневого синтеза в различных производственных условиях для различных деталей. Однако подробная разработка его и внедрение затруднено из-за отсутствия строго формализованных моделей выбора решений по многим вопросам технологии, особенно для деталей сложных форм. Третьей в этой группе будет методика проектирования индивидуальных ТП, в которой ТП выводится подобно теореме из ряда аксиом и теорем, в том числе и технологического характера. Сформулированные закономерности отражают как основополагающие технологические закономерности, так и некоторые эвристические приемы проектирования ТП. Затруднения в использовании метода связаны со слабой формализацией этих правил технологии.
Необходимость решения при автоматизированном проектировании (АП) ТП ряда задач творческого характера (анализа информации, оценки вариантов, контроля хода проектирования, принятия рациональных проектных решений и т.п.) вызывает необходимость использования диалоговых методов. Под диалогом понимается процесс обмена сообщений и директив между группой технологов-пользователей и САПР ТП. Диалог может проходить под управлением пользователя, ПК или в смешанной форме. Диалог применяется в тех случаях, когда процедура решения или его алгоритм трудно реализуемы в виде программы, и задачи проектирования передаются для решения человеку. Одновременно диалог предоставляет возможность: вмешательства в процесс решения задачи и принятия наиболее сложных решений; выбора окончательного варианта; контроля процесс проектирования и оперативного устранения возникающих ошибок.
Эти же методы применимы при автоматизации проектирования технологических операций (ТО).
Поставим цель лабораторной работы: автоматизация проектирования технологической операции на базе групповой обработки.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ТИПОВЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ
Проектирование по типовым ТП состоит из этапов: группирование деталей; разработка типовых ТП; корректировка типового ТП по размерам детали; уточнение типоразмеров оборудования, приспособлений и инструментов; определение режимов резания и норм времени.
В основе групповой технологии лежит объединение деталей в группы. Группа [1, 5, 6] – совокупность деталей, характеризуемая при обработке общностью оборудования, оснастки, наладки и ТП (операции). Группа деталей в групповом производстве характеризуется единством: а) конструкторским, б) технологическим, в) инструментальным, г) организационно-плановым. Образование технологических групп – наиболее ответственный процесс. Создание унифицированных (групповых) процессов может базироваться на различных методах группирования деталей. При этом возможны [1, 6]:
· группирование деталей – по конструктивно-технологическому сходству (группы валиков, втулок, шестерен и др.);
· группирование деталей по их элементарным поверхностям, позволяющее установить варианты обработки этих поверхностей, а из комбинации элементарных процессов получить ТП изготовления любой детали;
· группирование деталей по преобладающим видам обработки (типам оборудования), единству технологического оснащения и общности наладки станка.
Во всех случаях учитываются назначение, конструкция, точность размеров и шероховатость обрабатываемых поверхностей, общность решения основных технологических задач, сходство маршрутов обработки, однородность заготовок, объем выпуска и др.
Рассмотрим пример группирования (в условиях мелкосерийного и серийного производства) по типу оборудования, единству технологического оснащения, общности настройки станка с использованием комплексной детали.
Под комплексной понимается реальная или условная (искусственно созданная) деталь, содержащая в своей конструкции все основные элементы (поверхности), характерные для изделий данной группы, и являющаяся ее конструктивно-технологическим представителем (рис. 1). Под основными элементами понимаются поверхности, определяющие конструкцию детали и технологические задачи, решаемые в процессе обработки. Разработка группового ТП производится для комплексной детали группы. Составленный на комплексную деталь ТП с небольшими подналадками оборудования, применим при изготовлении любого представителя данной группы.
Рисунок 1 − Детали группы и комплексная деталь