Министерство образования Российской Федерации
Мати - Российский государственный технологический университет
имени К. Э. Циолковского
Кафедра “Технологии интегрированных автоматизированных систем”
Утверждено
Ученым советом факультета
“Аэрокосмические
конструкции и технологии”
“ 21 ” июня 2001
Подсистема проектирования
технологических процессов
(Описание применения)
Методические указания для выполнения курсовых работ и проектов
Цырков А.В.,
Чефранов С.В.,
Семенов Г.Е.,
Федоров В.А
Москва 2001
Подсистема проектирования технологических процессов (ППТП) обеспечивает переход на новую технологию решения задач технологического проектирования, повышающую производительность труда технологов, сокращающую сроки проектирования, ускоряющую подготовку производства, повышающую качество проектных решений.
В настоящее время существуют и широко применяются средства автоматизации проектно-конструкторских работ. Дальнейшее повышение производительности труда и сокращение сроков подготовки производства может быть достигнуто за счет совершенствования методов и средств технологического проектирования. Использование математического моделирования и применение технологических баз знаний обеспечивает
повышение качества проектных решений благодаря возможности использования стандартных и унифицированных решений,
гибкость проектных решений за счет возможности их синтеза и оценки на основе расчетных процедур и экспертных методов.
Содержание
|
|
|
стр. |
|
1. |
Автоматизация технологического проектирования |
4 |
|
2. |
Методика проектирования технологических процессов |
9 |
|
2.1 |
Выбор модели задачи технологического проектирования |
9 |
|
2.2 |
Построение технологических решений |
11 |
|
2.3 |
Формирование технологического процесса |
11 |
|
3. |
Формирование технологических карт |
13 |
|
4. |
Настройка модуля проектирования технологических процессов |
15 |
|
5. |
Информационное и лингвистическое обеспечение |
16 |
|
5.1 |
Средства описания модели производственной системы |
16 |
|
5.2 |
Средства описания модели изделия |
18 |
|
6. |
Пример описания изделия. |
20 |
|
|
Приложение 1. Макет документа |
|
|
|
Приложение 2. Модель технологической системы |
|
|
|
Приложение 3. Программа ”VisualSPB” |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Автоматизация технологического проектирования
В качестве основного метода технологического проектирования в ППТП принят метод проектирования на основе математического моделирования производства. Объектами моделирования при этом являются:
изделия, подлежащие изготовлению (рис.1);
технологическая система, в которой планируется изготовление изделия (рис.2);
технологические процессы изготовления (рис.3).
Математические модели изделия содержат описание структуры, состава конструктивно-технологических свойств и параметров изделия. Модели технологической системы содержат математическое описание структуры и технологических свойств элементов производственных подразделений (цехов, участков, поточных линий и т.п.), технологических процессов и средств оснащения производства.
Математическое моделирование изделия и технологической системы осуществляется методами структурно-параметрического моделирования объектов на различных уровнях абстрагирования. При этом любой объект моделируется одинаковыми математическими методами и средствами. По степени абстрагирования объекты моделируются на уровнях: теоретико-множественном (методами теории множеств и теории графов), логическом (методами математической логики) и количественном.
|
а) изделие |
б). технологическая модель изделия |
в) элементарно-обрабатываемые поверхности |
Рис. 1. Модель изделия
Модели различных объектов строятся из унифицированных элементов. На теоретико-множественном и логическом уровнях модель включает в себя типовую математическую модель структурного проектирования [1], описывающую свойства объектов, с регламентированными видами логических отношений между элементами строк и столбцов булевой матрицы контуров (рис.2). Отношения смежности и порядка элементов объекта задаются в виде графов, либо наборами условий регламентированного вида. Формы представления числовых данных и количественных отношений также регламентированы. Унификация элементов математических моделей отражает объективно существующие реальные свойства объектов технологического проектирования, степень унификации проектируемых технологических процессов и средств оснащения производства. Типовые математические модели включают табличные и сетевые модели структурного проектирования [2]. Табличные модели служат для поиска стандартных и готовых проектных решений. При наличии вариантов проектных решений и необходимости выбора рационального или оптимального решения используются сетевые модели. Последующие модификации программного обеспечения будут включать в моделирующий комплекс обработку перестановочных и сочетательных моделей.
Рис.2. Модель технологической системы
Совокупность моделей в ППТП представляет собой иерархическую систему моделей, раскрывающую взаимосвязь различных сторон описания объектов и обеспечивающую системную связность его элементов и свойств на всех стадиях процесса проектирования, что позволяет комплексно решать все основные задачи технологической подготовки производства.
Основной особенностью математического моделирования в ППТП является полное отделение структуры математических моделей и алгоритмов проектирования от семантического содержания о конкретных объектах проектирования. Это и позволяет выделить классы типовых математических моделей, соответствующих определенным уровням унификации проектируемых объектов и, с другой стороны, определенному характеру отношений между элементами и свойствами проектируемых объектов. Алгоритмы проектирования по таким моделям имеют модульную, иерархическую структуру, отражающую состав и взаимосвязь типовых проектных решений. Система алгоритмов технологического проектирования в сочетании с типовыми математическими моделями позволяет создать единую модульную систему программного обеспечения ППТП для проектирования технологических процессов разного уровня детализации и разной степени унификации, для различных видов производств (механообработки, сборки, заготовительно-штамповочных, и др.), что существенно расширяет возможности и повышает эффективность автоматизированного проектирования. Математическое, лингвистическое и программное обеспечение подсистемы является типовым для всех пользователей и может различаться лишь составом компонентов этих средств обеспечения - в соответствии с составом задач технологической подготовки производства
При автоматизированном проектировании существенно изменяется характер труда технолога. Передача ЭВМ формализованных функций проектирования позволяет технологу сосредоточить свое внимание на выявлении и исследовании факторов и закономерностей, влияющих на содержание технологических процессов и средств их оснащения, на разработке более совершенных методов производства и средств технологического оснащения. Освобождение человека от большей части рутинных работ позволяет уделять большее внимание обоснованию технологического проектирования, разработке математических моделей технологической системы с учетом новейших достижений науки и техники, передового отечественного и зарубежного опыта.
Для сокращения объема вычислений при выборе оптимальных решений могут создаваться расчетные модели, включающие в себя минимум данных, необходимых и достаточных при решении конкретной задачи с учетом требуемой точности решения. Построение расчетной модели исходного объекта представляет собой процесс выделения и анализа свойств элементов объекта, влияющих на решение конкретной задачи технологического проектирования, с последующим объединением в один элемент модели каждой совокупности эквивалентных элементов объекта.
ГОСТ 3.1118-82 Форма 1а
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
Дупл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
Взим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
Подл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
|
|
1 | ||||||||||||||||||||||||||
|
Разраб. |
Чефранов С |
|
|
МАТИ |
981612264 |
| ||||||||||||||||||||||
|
Проверил |
Семенов Г |
|
| |||||||||||||||||||||||||
|
Т.контр. |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
КРЫШКА 981612264 |
|
|
| |||||||||||||||||||||
|
Н.контр. |
Федоров В |
|
| |||||||||||||||||||||||||
|
А |
ЦЕХ |
УЧ |
РМ |
Опер |
Код, наименование операции |
Обозначение документа | ||||||||||||||||||||||
|
Б |
Наименование оборудования |
СМ |
Проф. |
Р |
УТ |
КР |
КОИД |
ЕН |
ОП |
Кшт |
Тпз |
Тшт | ||||||||||||||||
|
А03 |
поверхность 6.1 | |||||||||||||||||||||||||||
|
Б04 |
ТОЧИТЬ ПОВЕРХНОСТЬ (черновой проход) Тшт=0.65 Тпз=0.43 | |||||||||||||||||||||||||||
|
О05 |
ПАТРОН ТРЕХКУЛАЧКОВЫЙ | |||||||||||||||||||||||||||
|
О06 |
ТОКАРНЫЙ С ЧПУ MDW-10/20 | |||||||||||||||||||||||||||
|
Т07 |
РЕЗЕЦ ПРОХОДНОЙ ВК3 t=2.000 s=0.350 n=200 | |||||||||||||||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||
|
А09 |
поверхность 4.2 | |||||||||||||||||||||||||||
|
Б10 |
РАСТОЧИТЬ ПОВЕРХНОСТЬ (чистовой проход) Тшт=3.10 Тпз=2.04 | |||||||||||||||||||||||||||
|
О11 |
ПАТРОН ТРЕХКУЛАЧКОВЫЙ | |||||||||||||||||||||||||||
|
О12 |
ТОКАРНЫЙ С ЧПУ MDW-10/20 | |||||||||||||||||||||||||||
|
Т13 |
РЕЗЕЦ РАСТОЧНОЙ ВК3 t=2.500 s=0.120 n=385 | |||||||||||||||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||
|
А15 |
поверхность 5.1 | |||||||||||||||||||||||||||
|
Б16 |
РАСТОЧИТЬ ПОВЕРХНОСТЬ (черновой проход) Тшт=0.20 Тпз=0.13 | |||||||||||||||||||||||||||
|
О17 |
ПАТРОН ТРЕХКУЛАЧКОВЫЙ | |||||||||||||||||||||||||||
|
О18 |
ТОКАРНЫЙ С ЧПУ MDW-10/20 | |||||||||||||||||||||||||||
|
Т19 |
РЕЗЕЦ РАСТОЧНОЙ ВК3 t=2.300 s=0.350 n=211 | |||||||||||||||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||
|
МК |
| |||||||||||||||||||||||||||
а) маршрутно-операционная карта
б) дерево вариантов решений
Рис.3. Представление технологических решений
Методика построения программного обеспечения ППТП предусматривает инвариантность форм представления исходного объекта, порождающей среды и проектного решения, что дает дополнительные преимущества перед аналогичными системами моделирования.
Технологические решения представляются в структурно-параметрической базе данных, в которой содержится в виде ссылок на технологическую модель изделия и технологические базы знаний информация, включенная в решение задачи по проектированию технологического процесса. Информация, содержащаяся в модели технологического решения, используется в дальнейшем для формирования конструкторско-технологической документации (КТД) по изделию в целом или по любой конструктивной составляющей изделия (рис. 3).
В модели решения хранится не только оптимальный по определенному критерию вариант, но и другие допустимые варианты реализации техпроцесса. Хранение вариантов решения необходимо по объективным причинам. Во-первых, в современных технико-экономических условиях нередко происходит смена критерия оптимальности решения или возникает необходимость комплексирования разных критериев оптимизации. При этом хранение вариантов решений обеспечивает быстрый и простой поиск нового решения. Во-вторых, выход из строя определенного элемента технологической системы может привести к невозможности реализации техпроцесса. Тогда среди хранимых решений может быть выбран другой вариант реализации техпроцесса, не использующий вышедший из строя элемент (ресурс).
Модель технологического решения (МТР) включает три уровня (рис. 3):
первый уровень – элементарно обрабатываемые поверхности (ЭОП определены в технологической модели изделия);
второй уровень включает все допустимые варианты реализации техпроцесса (операции) для каждой из ЭОП;
на третьем уровне в МТР для каждого варианта подбираются все элементы ТБЗ (операции, переходы, оборудование, приспособления и инструмент, их геометрические образы), используемые в решении.
Основу программного обеспечения ППТП составляют:
модуль обработки задачи проектирования;
процедуры обработки структурно-параметрических моделей (структурное моделирование, параметрические, геометрические расчеты);
модуль формирования решения;
модуль формирования выходного документа.
Применение инвариантной информационной модели [2] и математического аппарата структурно-параметрического моделирования позволяют разрабатывать информационное обеспечение ППТП независимо от общесистемного программного и технического обеспечения. Адаптация реальных математических моделей объектов технологического проектирования под конкретные средства вычислительной техники заключается в привязке ядра системы структурно-параметрического моделирования и выполнении преобразований с учетом характеристик вычислительных средств, не нарушая состава и структурных связей элементов инвариантной информационной модели.