2. Процедуры проектирования на стадии технических предложений. Поиск возможных технических решений. Анализ и выбор решений. Содержание технического предложения.
Техническое предложение (ТП) должно содержать указания и обоснования по принципиальному устройству объекта, целесообразности использования в его конструкции тех или иных технических решений, а также сравнительную оценку вариантов этих решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей. В техническом предложении должны быть приведены сведения по технико-экономической оценке принятых решений, их надежности, необходимости полной или частичной экспериментальной проверки и т.д., а также объем и стадийность разработки проекта.
Поиск технических решений – увлекательный и напряженный процесс. Чем больше идей, тем лучше (для этапа разработки ТП!). Начинать работу надо со сбора и изучения информации. Использование патентной информации при проектировании является необходимым условием. В настоящее время в большинстве КБ России (крупных и малых) поиск новых решений осуществляется методом случайного поиска, методом проб и ошибок, опираясь в основном на использование своего опыта по разработке аналогичных изделий, талант и интуицию ведущих разработчиков. В технически передовых странах разработаны и реально используются несколько десятков современных методов поиска решения проектной проблемы и поиска новых технических решений, в том числе с использованием компьютерных технологий.
Ниже приведен перечень наиболее распространенных методов проектирования:
метод мозговой атаки;
метод эвристических приемов;
морфологический анализ и синтез;
системотехнический подход;
функционально-стоимостной анализ;
проектирование систем человек – объект;
поиск границ;
кумулятивная стратегия Пейджа;
исследование проектных ситуаций;
исследование поведения потребителей;
выбор шкал измерений;
накопление и свертывание данных;
матрица и сеть взаимодействий;
трансформация системы;
проектирование новых функций;
контрольные перечни;
ранжирование и взвешивание.
Считается, что на этапе ТП наиболее применимы первые три метода, хотя и остальные также не исключаются.
Анализ и выбор решений. При разработке ТП рассматривается, как правило, ряд вариантов структурных схем конструкции. Выполнимость возможных структурных различных схем можно проанализировать исходя из опыта, с помощью моделирования и функционального анализа, лабораторного экспериментирования и испытаний, создания макетов или сочетания указанных методов. В результате анализа выполняется отбор допустимых конструктивных решений, удовлетворяющих требованиям ТЗ по показателям качества.
Содержание ТП. В техническом предложении отражаются результаты исследований по проверке патентной чистоты выбранного варианта технического решения как в России, так и в странах, предполагаемых для экспорта.
В число обязательных документов ТП входят пояснительная записка и ведомость технического предложения. В зависимости от характера, назначения или условий производства объекта дополнительно могут быть выполнены: чертеж общего вида или габаритный чертеж, схемы, таблицы, расчеты, патентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции.
3.
|
Системы программного управления промышленным оборудованием как средство решения задач управления.
Системы программного управления промышленным оборудованием Программная система управления В настоящее время в промышленности все больше находят применение станки с программным управлением. В этих стан¬ках переход от обработки одной детали к другой осуществля¬ется сменой программ, записанных на перфоленте, перфокарте, магнитной ленте. Под программой понимается полное и точ¬ное описание технологического процесса обработки изделия в режиме автоматической работы станка. Таким образом носите¬лем информации в этом случае является программа, которая связана со станком, что способствует быстрой смене техноло¬гического процесса. Достоинство станков с цифровым программным управлением (ЦПУ) или с числовым программным управлением (ЧПУ) со¬стоит в следующем: освобождение человека от работы на стан¬ке; увеличение производительности труда; обеспечение более плотной загрузки оборудования; эффективность оборудования: один станок с программным управлением заменяет до восьми обычных станков; из станков с ЧПУ легко скомпоновать авто¬матические линии; введение программного управления позво¬ляет централизовать подготовку технологических программ для отрасли промышленности с обеспечением квалифицированными кадрами программистов; повышается качество обработки и уменьшается процент брака. Автоматические линии из станков с ЧПУ легко подключа¬ются к электронно-вычислительным машинам. ЭВМ по заранее составленной программе организует работу всей линии, а в слу¬чае переналадки вводят код нового изделия и ЭВМ перестраи¬вает оборудование. Особенно эффективно применение про¬граммной системы управления при обработке деталей сложной формы. В то же время при применении станков с ЧПУ необходимо учитывать, что требуется подготовка программистов, усложня¬ется ремонт оборудования и нужно проводить типизацию изде¬лий для обработки. Различают два способа программирования. Первый способ заключается в том, что берется чертеж детали, который коди¬руется в виде таблицы или аналитического уравнения. При этом вся траектория движения инструмента и рабочих органов станка разбивается и а элементарные участки. Координаты каждого участка в виде приращений по осям х? у, z наносятся, на-пример, на магнитную ленту в виде импульсов напряжений или модулированного сигнала, а на перфоленту и перфокарту в виде отверстий. На магнитной ленте имеются для записи не¬сколько дорожек (шесть, восемь) для того, чтобы программо¬носитель был меньше по объему. Программа вводится в уни-версальную или специализированную вычислительную машину. Если программа большая, то вычислительное устройство встраи¬вается в систему управления станком, в случае простой про¬граммы к одной УВМ или ЭУВМ подключено несколько станков с программным управлением. Второй способ составления программы заключается в «обу¬чении» управляющей машины. Здесь нет необходимости состав¬лять по чертежу таблицу или уравнение траектории движения инструмента или детали. В этом случае на станок устанавли¬вается заготовка и подключается программное устройство. Ра-бочий изготавливает по чертежу первую деталь с управлением вручную и данные обработки автоматически записываются на магнитную ленту от станка. При «обучающем» способе можно использовать копир или обводку контура чертежа. Эта анало¬говая система управления, но применима она только для изго¬товления деталей, не требующих высокой точности.
Упрощенная структурная схема программного управления с обратной связью Последовательность работы про¬граммного управления следующая. Записанную на перфора¬торе ленту с программой вводят в считывающее устройство 1. Лента перемещается, а датчик воспринимает программу и вы¬дает се в преобразователь 2 в виде импульсов напряжения. В преобразователе 2 происходит запоминание, распределение (сортировка) и усиление поступивших управляющих сигналов. Из преобразователя сигналы подаются в исполнительный ме¬ханизм 3, который приводит в действие рабочие органы 4 ав¬томата. Узел обратной связи 5 обеспечивает сравнение дейст¬вительных перемещений рабочих органов с программными. Для этой цели используется измерительное устройство. В случае отклонения от программы срабатывает корректирующее устройство узла обратной связи, которое посылает поправочные им¬пульсы в считывающее устройство 1 или в преобразователь 2. Программоносители для записи работы автомата изготовля¬ют из различных материалов. Наибольшее распространение по¬лучили бумажная перфорированная лента и магнитная лента. На магнитной ленте запись выполняется в виде поперечных магнитных штрихов. Лента движется непрерывно и использу¬ется для записи сложных процессов и их быстрого воспроизве¬дения.
Программоносители
Считывание программы с магнитной ленты производится следующим образом рис а). Лента 1 с магнитной записью протягивается мимо магнитной головки 2, в которой возбуж¬дается электродвижущая сила. Полученные сигналы через уси¬литель подаются к исполнительным механизмам. Скорость про¬тяжки ленты мимо магнитной головки равна скорости, при ко¬торой производилась запись. На перфорированной бумажной ленте программа фиксиру¬ется в виде отверстий, расположенных в определенном порядке на нескольких дорожках. Считывание производится (рис б). токопроводящим штифтом 3 ползуна 4, который перемещается вертикально над планкой 1 с движущейся по ней лентой 2. При прохождении отверстия под штифтом последний замыкает цепь с планкой и выдает соответствующие команды. Программа может быть записана в виде кода. В этом слу¬чае она задается рядом зашифрованных цифровых значений координат точек обрабатываемой поверхности. Программа по¬ступает в дешифратор, прочитывается и сигналы подаются в вы¬числительное устройство для выработки управляющих сигналов. Кодирование применяется для записи сложных программ. При некодированной записи сигналы со считывающего устройства подаются непосредственно к исполнительным органам.
Считывание программы с перфорированной бумажной ленты
Фрезерный станок оснащен шаговой системой цифрового управления. Программа считыва ется с бумажной перфорированной ленты 6 и вводится в блок управления 5 который подключает обмотки электромеханического устройства шагового двигателя 4. Шаговый двигатель приводит в движение предметный стол 3 станка и деталь 2 обрабатывается режущтм инструментом 1
Схема работы разомкнутой системы
Программа считывается с магнитной ленты 4 магнитной головки 3 после усилителя 2 и преобразователя 1 подается на обмотку статора сельсина 8. В то же время сигнал управле¬ния, считанный головкой 5 через усилитель 6, подается на вход фазового индикатора 7, в который также поступает сигнал об¬ратной связи с сельсина 8 на другой вход. Полученный сигнал рассогласования, который пропорционален разности фаз напря¬жений, подается на управление двигателем 9 привода станка. Система программного управления по трем координатам обеспечивает получение заданных размеров и конфигурации об¬рабатываемого изделия, выбор частоты вращения шпинделя, ве¬личины подачи суппорта, включение ускоренных перемещений, смену инструмента, включение системы охлаждения и уборки стружки. Программа записывается на стандартной магнитной восьмидорожечной ленте в коде. Имеется возможность ручного ввода коррекций. Для ручного набора координат на пульте уп¬равления задаются величины перемещения суппорта, подач, ча¬стоты вращения шпинделя. Системы числового программного управления станками
Числовое программное управление станком - управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление станком, называют системой числового программного управления. Числовое программное управление станками по технологическим признакам подразделяют на позиционное, контурное, адаптивное и групповое.
Позиционное управление Позиционное управление - числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются. Такое управление применяют в основном в сверлильных и расточных станках для обработки плоских и корпусных деталей с большим числом отверстий.
Контурное управление Контурное управление - числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. ЧПУ для контурной обработки позволяет осуществлять непрерывное управление скоростями рабочих движений инструмента относительно заготовки и обеспечивает их заданные положения в каждый момент времени в соответствии с профилем детали, т. е. обеспечивает автоматический обход режущего инструмента по заданному контуру детали. Для обработки плоских деталей используют системы контурной двухкоординатной, а для объемных деталей - трехкоординатной обработки.
Адаптивное управление Адаптивное управление - числовое программное управление, при котором обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.( Адаптивное управление обеспечивает наилучшее использование возможностей станка при обработке заготовки с изменяющимися параметрами, при этом значительно упрощается подготовка управляющих программ)
Упрощённая блок-схема адаптивного управления Самоприспосабливающиеся системы В простейшем виде адаптивного управления происходит автоматическое регулирование по небольшому числу параметров. информацией от считывающего устройства. Тем самым корректируется процесс обработки при отклонении измеряемого параметра от заранее установленных границ При фрезеровании заготовки 5 происходят упругие отжатая инструмента, что снижает точность обработки. Для измерения величины отжатия шпинделя на его нижнем конце размещены два датчика 1, которые измеряют отжатие шпинделя (а вместе с ним и режущего инструмента) по осям X и Y. Сигналы от датчиков после соответствующего их усиления подаются в логическое устройство 2 и в блок управления 3 станком. Этот блок через сервомеханизм 4 автоматически изменяет команды, закодированные ранее на перфоленте, тем самым оптимизируя режимы резания.
Групповое управление Групповое управление - числовое программное управление группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для хранения управляющих программ, распределяемых по запросам от станков. Одним из основных элементов контурных ЧПУ является интерполятор - вычислительное устройство для определения координат точки, непрерывно движущейся по кривой о заданными параметрами.. В современных контурных системах ЧПУ команды на перемещение рабочих органов выдаются дискретно, в виде единичных кратковременных управляющих воздействий (управляющих импульсов). Интерполятор обеспечивает такое распределение во времени поступающих импульсов между приводами подач, при котором инструмент перемещается с максимальным приближением к заданной прямой (при линейной интерполяции) или к дуге окружности (при круговой интерполяции) с определенными шагами. Системы автоматического управления (САУ) делят на разомкнутые, замкнутые и комбинированные. Разомкнутые системы характеризуются наличием только одного потока информации, направленного от устройства, считывающего программы, к исполнительному устройству. При вводе программоносителя в считывающее устройство на выходе его появляются командные сигналы. После необходимых преобразований электронный блок управляет шаговым двигателем и исполнительным устройством, которое перемещает рабочий орган станка в заданное положение. Соответствие действительного перемещения заданному при этом не контролируется. Звенья разомкнутой системы не охвачены обратной связью. Замкнутые системы имеют два потока информации: один - от считывающего устройства, другой - от датчика действительного перемещения или положения рабочего органа. При считывании программы на выходе считывающего устройства появляются командные сигналы. После необходимых преобразований блок согласования направляет соответствующий сигнал в сравнивающее устройство замкнутой систем |
|
|
