5 Основы построения астпп
Основы построения АСТПП
Задачи технологической подготовки производства
Основными факторами, определяющими задачи технологической подготовки производства, являются:
количество изготавливаемых изделий;
экономическая эффективность технологии.
Важность технологической подготовки производства прямо пропорционально зависит от количества изготавливаемых изделий.
Ценность технологической подготовки производства обратно пропорциональна стоимости детали, изготовленной по данной технологии.
Методами решения задач технологической подготовки производства являются:
моделирование;
структурная оптимизация;
параметрическая оптимизация.
Процесс технологической подготовки производства представляет собой решение следующих задач, выполняемых последовательно:
анализа технологичности конструкции;
разработки технологической документации;
изготовления и отладки технологической оснастки;
организации рабочих мест, технологического и производственного процессов;
проведение других технических и организационных мероприятий, необходимых для реализации технологических процессов.
Структура технологического процесса подготовки производства
Технологический процесс подготовки производства можно подразделить на следующие функциональные системы:
техпроцесс литья и прессования;
сборочно-сварочные техпроцессы;
физико-химические техпроцессы;
техпроцесс сборки и монтажа;
техпроцесс механической обработки;
техпроцесс холодной и горячей штамповки;
лакокрасочные техпроцессы;
техпроцессы контроля, настройки и регулировки.
При необходимости данный список может быть расширен или сокращен.
Объектами автоматизации, каждой из выше перечисленных функциональных подсистем являются:
решение инженерно-технических задач;
проектирование технологических процессов;
проектирование технологической оснастки;
решение задач управления.
Определение автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП)
Наиболее общим определением АСТПП является следующее: под АСТПП понимают любой автоматизированный производственный процесс, которым управляет компьютер.
Более детальным определением является: под АСТПП понимают совокупность методов, алгоритмов, программного и математического обеспечения, технических средств и организационных мероприятий, объединенных для технологической подготовки производства.
В общем случае АСТПП является сложной по структуре и функционированию кибернетической системой, находящейся в постоянном движении.
Элементы АСТПП
Первые АСТПП появились в конце 40-х начале 50-х годов, когда начали развиваться средства механической обработки с числовым управлением, которые в конце 50-х годов получили название числовое программное управление (ЧПУ). Сфера влияния ЧПУ охватывает в настоящее время множество различных автоматизированных производственных процессов, таких как фрезерная и токарная обработка, кислородная и лазерная резка, штампование и контактная сварка.
Программа для системы с ЧПУ представляет собой поименованный набор кадров, сообщающих станку, какие действия он должен произвести. Обычно такие действия направлены на изготовление детали или ее части. Процесс обработки детали контролируется управляющей программой. Такие программы являются одной из основных составляющих частей АСТПП.
Обычные станки с ЧПУ, станки с жесткой структурой, не имеют встроенных вычислительных мощностей, в частности памяти, поэтому программы для них вводятся вручную, как правило, с перфоленты. На основе чертежа детали и маршрутной карты технолог-программист пишет управляющую программу и вручную набивает ее на перфоленте. В настоящее время для создания управляющей программы используется персональные компьютеры. После окончания перфорации катушка с текстом готовой программы переносится с перфоратора на блок управления станком. Так как станок не имеет памяти, то считывается только один кадр и сразу выполняется описанная операция.
Микропроцессорная система управления (МСУ) аналогична традиционным системам с ЧПУ, однако для выполнения основных функций используются микропроцессоры. Компьютер, встроенный в блок управления станком, позволяет создавать программы и хранить их в его памяти. Основной способ составления программ для МСУ — метод ручного ввода данных, предусматривающий ввод команд через клавиатуру, которая подключена к станку. Формат команд для МСУ ничем не отличается от формата программ для систем с ЧПУ. При необходимости программа записывается на обычную перфоленту или на магнитный носитель. Выполняется и обратная операция — считывание программы с перфоленты или магнитного носителя.
Групповое программное управление (ГПУ) позволяет создавать программы, используя для этого главную ЭВМ, чтобы затем загружать их непосредственно на станки с ЧПУ. К одной ЭВМ можно подключить несколько станков, каждый из которых начинает работать после получения управляющей программы. ГПУ применяется, главным образом, для автоматизированной подготовки управляющих программ, отладка которых проводится на основе моделирования процесса обработки средствами интерактивной машинной графики. Главная ЭВМ через общую базу данных может получать информацию от других автоматизированных систем, таких, как САПР или АСУП. Для организации связи между главной ЭВМ и станками с ЧПУ большинство систем ГПУ используют способ последовательной передачи данных. Управление форматом, скоростью передачи данных, конфигурацией аппаратуры и способом подключения кабеля регламентируется стандартом RS — 232.
Системы автоматизированного проектирования управляющих программ (САП УП) позволяют создавать программы либо средствами системы САПР/АСТПП, либо с помощью специальных пакетов, предоставляющих технологу-программисту большие возможности и обладающих “дружественным” интерфейсом. Большинство таких пакетов используют несложные языковые конструкции и методы интерактивной машинной графики. Возможности и язык заданий каждого конкретного пакета зависят от фирмы-изготовителя, однако большинство пакетов основано на применении системы программирования “Автоматическое Программирование Инструмента” (АПИ), которая обеспечивает работу с компьютерами и станками различных типов. АПИ является достаточно эффективным средством и как система программирования, и как язык составления управляющих программ для ЧПУ. В настоящее время это одна из распространенных систем. Большинство пакетов данного класса состоит из трех частей: геометрического процессора, процессора обработки и постпроцессора. Геометрический процессор предусматривает процедуру поэтапного задания формы детали. Для этой цели используются точки, линии, окружности, плоскости, цилиндры, конусы и сферы, которые описываются операторами языка АПИ. Процессор обработки на основе геометрического описания детали генерирует все необходимые для ее изготовления данные. На этом этапе вводятся такие данные, как размеры инструмента, скорости вращения и подачи шпинделя. В процессор обработки также вводятся данные о направлении движения инструмента и глубине резания. Все параметры, необходимые для обработки детали, также реализуются операторами языка АПИ. Постпроцессор отвечает за трансляцию языка программирования, такого как язык АПИ, в коды конкретного станка с ЧПУ. Язык программирования является универсальным, а написанная на нем управляющая программа пригодна для использования на станке с ЧПУ любой модели.
Параллельные разработки в области программно-управляемых роботов и автоматизированных производств обусловили развитие единых производственных единиц, контролируемых компьютерными системами и организованных по принципу гибких производственных систем (ГПС).
Достоинства АСТПП
Достоинства АСТПП определяются тем, что за счет ее применения достигаются следующие результаты:
повышается качество продукции;
увеличивается производительность при меньшем количестве рабочей силы;
уменьшается вероятность возникновения ошибок и просчетов по вине человека;
разнообразней становится ассортимент выпускаемых изделий;
снижаются издержки производства.
Принципы построения АСТПП
Построение АСТПП должно отвечать шести основным принципам:
Композиции;
Единства;
Открытости;
Универсальности;
Информационного единства;
Инвариантности.
Принцип композиции состоит в том, что АСТПП создается на базе уже существующих подсистем, например на основе разработанных САПР и систем подготовки данных для станков с ЧПУ.
Принцип единства предполагает, что на всех стадиях создания, функционирования и развития АСТПП целостность системы должна быть обеспечена связями между отдельными частями и подсистемами.
Принцип открытости требует, чтобы АСТПП создавалась и функционировала как развивающаяся система и позволяла расширять и совершенствовать свои компоненты и подсистемы.
Принцип максимальной универсальности предопределяет создание автоматизированных систем широкого назначения, решающих во взаимосвязи различные задачи технологической подготовки производства.
Принцип информационного единства предусматривает унификацию информационных массивов, систем кодирования, а также входного и внутреннего языка описания деталей и сборочных единиц внутри АСТПП.
Принцип инвариантности предопределяет, что разрабатываемые системы АСТПП, с точки зрения их внедрения на других предприятиях, должны быть универсальными или типовыми.