Современное состояние автоматизации проектирования технологических процессов изготовления машин

САПР ТП изготовления изделий машиностроения способствуют выполнению важнейшей функции при поддержке решений, при­нимаемых и реализующихся в ЖЦИ (см. рис. 1.1). Эти системы долж­ны обеспечивать:

• проектирование ТП изготовления заготовок (поковок) и деталей;

• подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ;

• проектирование ТП сборки изделий.

Основная идея, положенная в основу автоматизации проекти­рования ТП: при заданной и введенной в САПР исходной ин­формации система должна обеспечить проектирование и выдачу в заданных форматах ТП, пригодного для реализации в заданных про­изводственных условиях, при минимальном приложении интел­лекта специалиста. К исходной информации относят: данные о конструктивно-технологических параметрах предмета производства (поковки, детали, сборочной единицы, изделия); данные о производственных условиях и ресурсах, объеме выпуска изделий и т.д.,

Качество полученного проектного решения долж­но быть не ниже, чем при его формировании квалифицированным специалистом.

Изготовление конкретного изделия всегда осуществляют по еди­ничному ТП. Поэтому, спроектированный с помощью САПР процесс чаще всего должен быть единичным. Про­ектирование единичного процесса может осуществляться либо толь­ко на основе описания конструктивно-технологических парамет­ров предмета производства (индивидуальное проектирование), либо на основе ТП-аналогов (типовых и групповых). В соответствии с этим, различают САПР ТП, обеспечивающие автоматизирован­ный синтез (составление) структур единичных процессов и САПР ТП, использующие ТП-аналоги. Однако и в последнем случае, результатом ра­боты системы является единичный ТП.

Синтез – соединение, составление. Например, синтез механизмов – раздел теории машин и механизмов, занимающийся проектированием кинематических схем механизмов по их заданным кинематическим и динамическим свойствам.

В настоящее время САПР ТП изготовления заготовок и деталей наиболее разработаны. Вместе с тем практически отсутствуют полноценные системы, позволяющие осуществлять автоматизированный синтез единичных ТП (прежде всего — маршрутных) на основании конструктивно-технологичес­ких моделей детали и исходной заготовки. Это объясняется слож­ностью, наличием трудноформализуемых этапов проектирования ТП. Однако объективная потребность в автоматиза­ции синтеза структур ТП неуклонно возрастает, что объясняется:

• необходимостью постоянного поиска новых технологических решений, позволяющих повысить конкурентоспособность изделий;

• желанием получать альтернативные варианты ТП с последую­щим их отбором

и оптимизацией.

Особенно актуально создание синтезирующих САПР единич­ных ТП изготовления деталей для производственных систем многономенклатурного (единичного и среднесерийного) производства. В современном мировом машиностроении около 85 % всех предприятий являют­ся предприятиями именно с этим произ­водством. Машиностроение становится все более многономенклатурным - это одна из основных тенденций его современного развития. На долю индивидуального проектирования единичных ТП изготовле­ния изделий машиностроения приходится до 60% объема всех задач проектирования ТП. Около 40% приходится на долю задач про­ектирования, решаемых с использованием ТП-аналогов.

Автоматизация син­теза единичных ТП позволяет в максимальной степени учесть име­ющиеся производственные ресурсы и наиболее эффективно ис­пользовать их.Синтезирующие САПР единичных ТП должны:

• удовлетворять основным принципам построения систем авто­матизации ТПП;

• обеспечивать формирование единичных ТП (включая маршрут­ную и операционную технологию) изготовления деталей, независи­мо от класса последних, а лишь на основании их конструктивно-технологических характеристик, требований к качеству, данных об условиях изготовления и использующихся при этом ресурсах;

• обеспечивать выдачу результатов проектирования в форматах, указываемых пользователем и соответствующих требованиям ЕСТПП.

В основу создания САПР ТП изначально были положены идеи формализации процедур проектирования и копирова­ния действий человека-технолога-проектировщика ТП. Трудно- и неформализуемые этапы проектирования предполагалось выпол­нять в режиме диалога проектировщика с системой.

При создании синтезирующих САПР единичных ТП принцип копирования действий человека-проектировщика несостоятелен вследствие ряда причин:

• особенности мыслительной деятельности человека (зрительное распознава-

ние и восприятие геометрических образов, ассоци­ативное мышление, умение мыслить по аналогии и т.д.) в насто­ящее время исследованы недостаточно;

• современные информационные технологии дают ряд возможно­стей, которыми не обладает человек: возможность практически мгновенного перебора и селекции огромного числа ва­риантов решений, методы обработки нечисловой информации (ассо­циативный выбор в базах данных, обработка списков и т.д.). Это позволяет организовать процедуры, не выполняющиеся человеком при неавтоматизированном проектировании ТП.

Отказ от копирования действий человека при работе САПР ТП снимает многие ограничении, накладываемые на систему и дей­ствия ее разработчика.

Дальнейшее совершенствование автоматизированного техноло­гического проектирования прямо зависит от решения проблемы автоматизированного синтеза структур технологических объектов, в частности, ТП. Создание полноценных автоматизированных сис­тем синтеза единичных ТП позволит оснастить производственные системы мощными средствами поддержки технологических решений, функционирующими в режиме реального времени производ­ственной системы.

Приближенные оценки соотношений долей трудоемкости про­ектных работ, выполняющихся в автоматизированном режиме при индивидуальном проектировании единичных ТП изготовления деталей, приведены в табл. 1.1. Эти

Таблица 1.1. Соотношение трудоемкостей основных этапов индивидуального проектирования единичных ТП изготовления деталей

Этап проектирования	Доля в общей трудоемкости проектирова­ния ТП, %	Доля трудоемкости работ, выполняющих­ся в автоматизирован­ном режиме, от трудо­емкости работ этапа, %
Разработка технологии: маршрутной операционной	25...45 50...60	Близка к 0 35...45
Техническое нормирование	5...10

оценки отражают современный уровень автоматизации проектирования указанных ТП и свидетельствуют о недостаточной разработанности САПР ТП, осуще­ствляющих индивидуальное проектирование процессов изготовле­ния деталей машин.

Проектирование единичного ТП изготовления детали на основе аналогов выполняют по следующей схеме:

• проводят поиск ТП-аналога (обычно это типовой, реже - групповой ТП);

• выполняют корректировку ТП-аналога на основе сравнения конструкции и технологических параметров типовой и конкретной деталей, т.е. включают в базовый ТП-аналог дополнительные тех­нологические операции или, наоборот, исключают ненужные.

В результате получают единичный ТП изготовления конкретной детали. Принципиальным отличием такого проектирования от индивидуального является замена процедуры создания (синтеза) структуры процесса поиском аналога и его корректировкой. Каче­ство спроектированного ТП в последнем случае определяется ка­чеством поиска аналога и его корректировки.

Методология создания САПР ТП на основе аналогов разрабо­тана значительно глубже, чем САПР ТП, осуществляющих авто­матизированный синтез единичных процессов.

Подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ в на­стоящее время можно считать полностью автоматизированной под­функцией ТПП. Разработано значительное число систем автомати­зированного программирования, позволяющих получать управля­ющие программы высокого качества независимо от используемого постпроцессора системы ЧПУ.

Автоматизация проектирования ТП сборки изделий в настоя­щее время является одной из наиболее актуальных, сложных и наименее разработанных проблем современного машиностроения. Число САПР ТП, поддерживающих проектирование процессов сборки, незначительно. Уровень автоматизации проектирования процессов сборки низок. Это объясняется сложностью технологических методов сборки.

Контрольные вопросы (добавить)

1. Что называют ЖЦИ? Перечислите его основные этапы.

2. Что такое ТПП? Укажите ее основные функции.

3. Что включает в себя ПТЦ?

4. Что относят к входной информации для выполнения ТПП?

5. Каковы основные результаты ТПП?

6. Каковы основные виды ТП изготовления изделий в машинострое­нии? Какие процессы называют процессами-аналогами? Чем они разли­чаются?

7. Перечислите основные документы, используемые при разработке ТП изготовления деталей и сборки.

8. Что такое CALS-технологии?

9. Укажите основной стандарт CALS-технологий. Что он определяет?

10. Перечислите основные системы автоматизации, использующиеся на различных этапах ЖЦИ. Каковы основные функции каждой из них?

11. Каковы основные принципы разработки эффективных автоматизи­рованных систем ТПП?

12. Что такое САПР ТП? Какие функции они выполняют?

13. Дайте характеристику современного состояния автоматизации ос­новных функций САПР ТП.

14. С решением какой научной проблемы связано основное направле­ние совершенствования САПР ТП?

15. Что затрудняет разработку САПР ТП сборки?

Дата добавления: 2014-01-03