ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

Особенности развития автоматизации технологической подготовки производства

Одной из особенностей современного развития машиностроительного производства является постоянный рост объемов и сложности проектных работ в сфере технологической подготовки производства (ТПП). Это связано со следующими причинами:

  • • увеличивается номенклатура и сложность выпускаемых машин и приборов, которые характеризуются более высокими требованиями к их качеству, оснащенности электроникой, использованием новых конструкционных материалов;
  • • повышаются требования к качеству технологических решений, обеспечивающих конкурентоспособность изделий путем снижения себестоимости и повышения их качества;
  • • расширяется номенклатура оборудования с ЧПУ, требующего дополнительной разработки управляющих программ и детального проектирования операционной технологии;
  • • появляются дополнительные требования к сокращению сроков подготовки производства по выпуску новых изделий в целях повышения конкурентоспособности.

В этих условиях одним из главных направлений совершенствования ТПП становится ее автоматизация, основанная на использовании различных подсистем САПР, автоматизированных банков данных и экспертных систем, для решения всего комплекса технологических задач.

С появлением первых ЭВМ, начиная с 1960г., в работах Горанского Г.К. [6], Цветкова В.Д. [16], Митрофанова С.П. [11], Капустина Н.М. [8] и других ученых активно разрабатывалась теория автоматизированного проектирования различных технологических объектов (маршрутных и операционных технологических процессов, режимов резания, режущих инструментов, технологической оснастки, управляющих программ для станков с ЧПУ и др.). Из-за ограниченных возможностей первых ЭВМ основное внимание уделялось формализации методов проектирования и расчета технологических задач, выбору необходимой информации и сс представлению в виде технологических карт.

С появлением персональных ЭВМ и программно-технических средств обработки графической информации круг решаемых технологических задач значительно расширился и стало возможным объединять различные этапы конструкторской и технологической подготовки производства в виде интегрированных систем автоматизации проектирования - CAD-CAM-систем.

Анализ задач, подходов и технических средств их решения позволяют выделить три этапа развития автоматизации проектирования технологии [18].

Первый этап характеризуется решением отдельных задач конструкторско-технологического проектирования: разрабатываются отдельные формализованные языки описания конструкции и технологии; решаются задачи описания графического изображения чертежей и ввода их в ЭВМ, преобразования чертежей в текстовое описание на алгоритмических языках; построения сечений машиностроительных деталей с помощью ЭВМ, вычисления площадей и объемов; минимизации исходной геометрической информации.

Для второго этапа характерно решение групп задач проектирования. Программные комплексы объединяют ряд систем проектирования технологических процессов механической обработки, оснастки и т. п. Посредством этих комплексов решаются задачи проектирования для отдельных типов деталей относительно простой конфигурации.

На третьем этапе ведутся работы по созданию интегрированных систем проектирования технологии. Системы такого рода являются комплексными; в них входят системы различного технологического назначения, обеспечивающие работу различных технологических служб.

Создаваемые организационно-технические системы, ориентированные на комплексную автоматизацию проектных работ в сфере технологической подготовки производства на различных предприятиях могут существенно отличаться друг от друга и в первую очередь по уровню автоматизации. При этом выделяют три уровня автоматизации, связанных с созданием и использованием САПР технологических процессов (ТП).

Первый уровень автоматизации-автоматизация низкого уровня, при которой автоматизировано только оформление технологической документации (маршрутные, операционные карты и другие документы). Бланки технологических карт выводятся на экран монитора, и технолог в режиме диалога заполняет этот документ, используя заранее подготовленные формы, формулировки операций и переходов и сведения о технологическом оснащении, представляемые в электронном виде.

Второй уровень автоматизации - автоматизация среднего уровня, достигается, когда дополнительно создаются и используются базы данных, проектные и расчетные модули. Чем больше заполнена база данных, тем эффективнее начинает работать САПР ТП. Работа проектных модулей основана на использовании информационно-поисковой системы (ИПС), при этом условия поиска формирует технолог, используя режим диалога на этапе ввода исходной информации и оценки промежуточных и окончательных решений.

Расчетные модули, например модули расчета припусков, режимов резания и норм времени, начинают работать, когда сформированы базы данных с нормативно-справочной информацией (рис.1).

Третий уровень автоматизации - автоматизация высокого уровня, который достигается при заполнении базы данных. В этом случае становится возможным автоматизированное принятие сложных логических решений, связанных, например, с выбором структуры процесса и операций, назначением технологических баз и другими подобными задачами. Процесс принятия таких решений полностью автоматизировать не удается, поэтому режим диалога частично остается и на третьем уровне автоматизации.

Процесс проектирования в САПР ТП представляет собой сложный процесс переработки конструкторской информации, заданной на чертеже детали, в технологическую информацию, которая затем фиксируется в технологической документации.

Автоматизация проектирования ТП при ручном вводе информации о детали

Рис. 1. Автоматизация проектирования ТП при ручном вводе информации о детали

Наибольший эффект от применения систем третьего уровня достигается при совместном использовании подсистем автоматизации конструирования (САПР К) и технологического проектирования САПР ТП. Для этого используются специальные программные комплексы конвертора, которые преобразуют графические модели детали, представленные в виде файлов формата передачи данных IGES или STEP (стандарт ИСО 10303) в массив данных о конструкторско-технологической информации о детали, необходимой для решения всех задач в рамках САПР ТП (рис.2).

Автоматизация технологической подготовки производства и важнейшей его части - проектирования технологии механической обработки и сборки - является необходимым условием комплексной автоматизации производства и его эффективного функционирования. Использование современной вычислительной техники при решении задач проектирования стало возможно в результате развития научных основ технологии и соответствующих разделов математики.

САПР ТП используется в условиях большого разнообразия заданий на проектирование, учитывающих особенности конкретных производственных ситуаций. Опыт показывает, что невозможно заранее предусмотреть и описать все многообразие рассматриваемых задач. В связи с этим наиболее перспективным в области автоматизации технологического проектирования является научное направление, возникшее на стыке двух наук - технологии и математической логики. В его основе лежит исследование механизма описания технологических понятий и их классификации.

Автоматизация проектирования ТП при использовании графических моделей деталей

Рис. 2. Автоматизация проектирования ТП при использовании графических моделей деталей

Только единая строгая теория элементов описательной технологии и математической логики даст возможность определить закономерности формирования проектных решений технологии и представить в виде математических функций не только технологические объекты и ситуации, но и процесс проектирования технологии в целом.

Представление процессов проектирования в виде процессов логического формального вывода позволяет представить автоматизацию процессов проектирования в форме исчисления специального вида, которая содержит обобщенные функции проектирования, обеспечивающие построение проекта нс для отдельных частных заданий (или их наборов), а для любого вида заданий, любой производственной ситуации, возникающей при изготовлении изделий машиностроения. Построенная таким образом детерминированная программа позволяет имитировать деятельность технолога по проектированию технологических процессов.

На основе рассматриваемого подхода и создаются системы автоматизации проектирования, которые способны решать технологические задачи, связанные с проектированием самых разнообразных изделий, в том числе новых, ранее не поступавших в производство (универсальность систем). Кроме того, подобные системы проектирования технологии могут решать основные задачи технологической подготовки производства (контроль конструкторских чертежей с точки зрения возможностей изготовления конструкции, проектирование технологии, моделирование изготовления и др.), которые охватывают основные задачи технологической подготовки производства.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >