Система автоматизированного проектирования технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский Государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Специальность Технология машиностроения

Кафедра Технология машиностроения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Вариант №2

Саратов

Содержание

система автоматизированный проектирование технологический

Введение

1. Проектирование ТП методом синтеза

2. Классификация САПР по характеру выполняемых операций

3. Состав комплекса технических средств САПР

4. Определения и краткая характеристика компонентов САПР

5. САПР ТП в условиях мелкосерийного производства

Введение

Совершенствование организации и управления должно удовлетворять требованиям, направленным, во-первых, на повышение эффективности производства, во-вторых, на учет все возрастающей сложности его организации и, в частности, его технологической подготовки, в-третьих, на использование новых форм и методов решения комплекса задач, связанных с автоматизацией процесса изготовления деталей.

Комплексная автоматизация технологического проектирования повышает производительность и качество процесса механообработки. Одним из мероприятий, решающих задачу комплексной автоматизации производства, является широкое внедрение в промышленность оборудования с ЧПУ и обрабатывающих центров. В этих условиях особую актуальность приобретают вопросы, связанные с подготовкой управляющих программ, также машинного проектирования технологических процессов изготовления деталей, обеспечивающих постоянное повышение производительности, улучшение качества и снижение стоимости технологических процессов.

Эти задачи можно выполнить только на базе систем автоматизации проектирования технологических процессов (САПР ТП) изготовления деталей с использованием последних достижений как в области электронно-вычислительной техники, так и в области кибернетики. Автоматизация проектирования технологических процессов имеет ряд преимуществ, позволяющих снизить трудоемкость и резко сократить сроки подготовки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, повысить производительность инженерного труда, а также степень его автоматизации.

Под автоматизацией проектирования понимается такой способ выполнения процесса разработки проекта, когда проектные процедуры осуществляются разработчиком изделия при тесном взаимодействии с ЭВМ.

Автоматическое проектирование предполагает систематическое использование средств вычислительной техники при рациональном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и обоснованном выборе методов машинного решения задач. Рациональное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен в основном решать задачи творческого характера, а ЭВМ - задачи, допускающие формализованное описание в виде алгоритма, что позволяет достичь большей эффективности по сравнению с традиционным ручным способом.

1. Проектирование ТП методом синтеза

Технологический процесс как объект проектирования можно представить в виде иерархической структуры состоящей из взаимосвязанных уровней.

Рис 1 Иерархическая структура технологического процесса

В результате процесс проектирования сводится к решению задач различной степени детализации, такой подход называется от сложного к простому. При проектировании процесс формирования ТП - это совокупность процедур структурного и параметрического синтеза с последующим анализом проектных решений.

В зависимости от степени полноты реализации синтеза (особенно структурного) и анализа можно выделить 3 основные методики автоматизации проектирования:

1) Прямого проектирования (документированного)

2) Метод анализа

3) Метод синтеза

В основе проектирования технологических процессов методов синтеза лежат локально-типовые решения.

Алгоритм построения САПР на основе данного метода отличается из за следующих программ:

1) Процедуры, разработки ТП (синтеза) относятся к разряду трудноформализованных;

2) Ряд САР построено по данному принципу, ориентированы на изготовление ТП только для определенного вида (только для тел вращения и т.д.);

3) С целью исключения циклов при разработке линейных стратегии разработчики САПР отходят от традиционной системы САПР (маршрут-операция-переход).

Пример реализации методов синтеза В САПР ТП

(упрощенный алгоритм этого метода):

1) Ввод и описание чертежа детали

2) 2) Синтез маршрута обработки детали для всех ее поверхностей.

3) 3) Синтез состава и структуры операции

4) 4) Синтез принципиальной схемы.

5) 5) Доработка ТП

6) 6) оформление документации

Реализация линейной стратегии проектирования в САПР ТП

Упрощенная схема этого метода:

1. Ввод описания чертежа детали.

2. Синтез маршрутов (планов) обработки для всех поверхностей детали.

3. Синтез принципиальной схемы ТП.

4. Синтез маршрута обработки детали.

5. Синтез состава и структуры операций ТП.

6. Доработка ТП (расчет режимов резания, нормирование).

7. Оформление документации.

Ввод описания чертежа детали и оформление документации являются общими этапами для всех методик проектирования ТП в САПР.

2. Классификация САПР по характеру выполняемых операций

Актуальной задачей является по возможности более полная автоматизация трудоемких процессов, встречающихся при проектировании конструкций. Отсюда большое разнообразие систем автоматизированного проектирования на каждой из стадий создания объекта. Существует следующая классификация САПР:

1) по уровню формализации решаемых задач--системы, построенные на полностью формализуемых методах решения проектных задач; ведущие проектные работы, не поддающиеся полной формализации; организующие поиск решения неформализуемых задач;

2) по характеру выполняемых операций -- системы расчетно-оптимизационные; графические; автоматизированного проектирования конструкций; графоаналитические; подготовки технической документации; обработки результатов экспериментальных исследований; информационные; технологической подготовки программ для станков с ЧПУ;

3) по специализации -- системы специализированные и инвариантные;

4) по технической организации -- системы с центральным процессорным управлением; комплектуемые автоматизированными рабочими местами конструктора (АРМ) с собственными вычислительными ресурсами.

Особый интерес в конструкторских бюро вызывает применение графоаналитических САПР. Первоначально конструктор на экране графического дисплея формирует изображение или расчетную схему проектируемого объекта, что эквивалентно введению информации в память ЭВМ. Затем с помощью расчетных модулей осуществляется решение задачи анализа конструкции. Полученные результаты тут же обрабатываются и выдаются на экране графического дисплея в виде эпюр, гистограмм, графиков и т. д. Далее, в зависимости от поставленной задачи, конструктор вносит изменения в первоначальный проект геометрии образа, и указанный процесс осуществляется заново. Таким образом, за определенное число графических итераций может быть получено оптимальное проектное решение. Графоаналитические САПР в основном ориентированы на проектирование небольших узлов и деталей.

Системы автоматизированного проектирования конструкций, представляющие третью группу САПР, создаются обычно только в крупных фирмах или на заводах и предназначаются для проектирования и конструирования всего изделия в целом, т. е. самолета, корабля, автомобиля, трактора, строительного объекта и т. д. В основном они строятся на дифференциальной основе, когда проектирование крупных узлов изделия осуществляется подсистемами проектирования. Согласно ГОСТ 23501.0--89, подсистемы -- составные структурные части САПР, которые представляют элементы всех “обеспечении” автоматизированного проектирования, необходимые для выполнения подсистемой ее функций, и по своим свойствам и функциям могут рассматриваться как отдельные системы.

Подсистемы на уровне формализации решаемых задач -- это отдельные единицы, основные функции которых -- автоматизация отдельных участков наиболее трудоемких процессов проектирования, т. е. ввода и вывода информации, изготовления документации и т. д. Подсистемы на уровне системы автоматизированного проектирования, рассматриваемой на данном этапе,-- это сложные комплексы проектирования, направленные на автоматизацию проектирования отдельных узлов сложных изделий. Например, если объектом проектирования является самолет, то подсистемами САПР будут подсистема проектирования крыльев, подсистема проектирования фюзеляжа, подсистема проектирования хвостовой части, подсистема проектирования системы жизнеобеспечения и другие; если объект проектирования --автомобиль, то подсистемами САПР могут быть подсистема проектирования передних и задних мостов, подсистема проектирования кабины и т. д.

Естественно, что каждая подсистема САПР может создаваться как отдельный элемент процесса проектирования. В дальнейшем, с увеличением количества подсистем и ростом их качества при наличии достаточной базы типовых структур становится возможным объединение их в рамках систем автоматизированного проектирования. Такие САПР обладают программным обеспечением различного уровня, в том числе активными графическими системами, и обеспечивают глубину проработки проектируемого изделия до полных чертежей основных узлов.

Следующей разновидностью САПР являются графические системы, предназначенные для непосредственного вычерчивания на экране различных узлов и деталей конструкций. Графические системы особенно необходимы на стадии технического проектирования, когда выполняется значительный объем чертежных работ и требуется большое количество чертежно-графической документации. Задачи графических систем состоят в том, чтобы облегчить и ускорить доработку конструкций, уменьшить вероятность появления технических ошибок.

Системы подготовки технической документации обеспечивают автоматизированный выпуск рабочих чертежей деталей или конструкций. Они позволяют воспроизвести формы детали по одной ее проекции или разрезу на сборочном чертеже, определить все размеры с допусками на изготовление и техническими условиями. Однако количество таких систем в общей массе САПР пока незначительно, и проблема массового выпуска рабочих чертежей пока не решена.

3. Состав комплекса технических средств САПР

Техническое обеспечение САПР включает в себя различные технические средства (hardware), используемые для выполнения автоматизированного проектирования, а именно: ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование, а также оборудование некоторых вспомогательных систем (например, измерительных), поддерживающих проектирование.

Используемые в САПР технические средства должны обеспечивать:

1) выполнение всех необходимых проектных процедур, для которых имеется соответствующее программное обеспечение;

2) взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ, поддержку интерактивного режима работы;

3) взаимодействие между членами коллектива, выполняющими работу над общим проектом.

Первое из этих требований выполняется при наличии в САПР вычислительных машин и систем с достаточными производительностью и емкостью памяти.

Второе требование относится к пользовательскому интерфейсу и выполняется за счет включения в САПР удобных средств ввода-вывода данных и, прежде всего, устройств обмена графической информацией.

Третье требование обусловливает объединение аппаратных средств САПР в вычислительную сеть.

В результате общая структура технических средств САПР представляет собой сеть узлов, связанных между собой средой передачи данных (рис. 1). Узлами (станциями данных) являются рабочие места проектировщиков, часто называемые автоматизированными рабочими местами (АРМ) или рабочими станциями (WS - Workstation), ими могут быть также большие ЭВМ (мейнфреймы), отдельные периферийные и измерительные устройства. Именно в АРМ должны быть средства для интерфейса проектировщика с ЭВМ. Что касается вычислительной мощности, то она может быть распределена между различными узлами вычислительной сети. Среда передачи данных представлена каналами передачи данных, состоящими из линий связи и коммутационного оборудования.

Рис. 2.1 Структура технических средств САПР

Выбор типов и числа различных устройств для САПР производят, исходя из требований: достаточной производительности и емкости памяти для выполнения всех процедур АПР; обеспечения одновременной работы необходимого числа проектировщиков путем организации соответствующего числа автоматизированных рабочих мест (АРМ), а также необходимого информационного взаимодействия подразделений проектного предприятия между собой и доступа к соответствующим информационным и программным ресурсам САПР; укомплектования рабочих мест аппаратурой, обеспечивающей взаимодействие с ЭВМ в удобной для человека форме.

4. Определения и краткая характеристика компонентов САПР

Компонентом САПР называется элемент средств обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме САПР. Структурное единство подсистемы САПР обеспечивается связями между компонентами различных средств обеспечения САПР, образующих подсистему.

Компонентами методического обеспечения являются документы, в которых полностью или со ссылкой на первоисточники отражены: теория, метода, способы, математические модели, алгоритмы, алгоритмические специальные языки для описания объектов, терминология, нормативы, стандарты и другие данные, обеспечивающие методологию проектирования в подсистемах САПР. Из состава методического обеспечения могут выделяться компоненты математического и лингвистического обеспечения.

Компонентами программного обеспечения являются документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем САПР. Программное обеспечение подразделяют на общесистемное и прикладное.

Компонентами общесистемного программного обеспечения являются операционные системы, трансляторы с алгоритмических языков, эмуляторы и супервизоры.

Компонентами прикладного программного обеспечения являются программы и пакеты прикладных программ, предназначенные для получения проектных решений.

Компонентами технического обеспечения являются устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их сочетания, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем САПР. Совокупность компонентов технического обеспечения образует комплекс технических средств (КТС) САПР.

Компонентами информационного обеспечения являются документы, содержащие описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные, а также и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов, обеспечивающие функционирование соответствующих подсистем САПР. Совокупность компонентов информационного обеспечения образует информационную базу (базу данных) САПР.

Компонентами организационного обеспечения САПР являются методические и руководящие материалы, положения, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, обеспечивающие взаимодействие подразделений проектной организации при создании, эксплуатации и развитии САПР.

5. САПР ТП в условиях мелкосерийного производства

Автоматизированное проектирование единичных технологических процессов должно стать основным направлением технологического проектирования в комплексных автоматизированных системах технологической подготовки производства. Это направление является универсальным. Оно применимо для любого типа производства и любых деталей: определенного класса, стандартных, нормализованных и оригинальных, с различной степенью унификации обрабатываемых поверхностей. Единичные технологические процессы являются источником создания и пополнения архивов типовых технологических процессов, т.е. источником еще одного направления автоматизации технологического проектирования. В наибольшей степени САПР единичных процессов приемлемы в условиях мелкосерийного и единичного производства, где типовые и групповые технологические процессы оказываются неэффективными вследствие больших затрат времени на выполнение подготовительных работ (разработку классификаторов, типовых и групповых процессов и их элементов).

Автоматизация проектирования единичных технологических процессов является наиболее сложным и пока наименее разработанным вопросом автоматизированного проектирования. В проблеме создания САПР единичных технологических процессов (ЕТП) в настоящее время наметилось несколько направлений. В каждом из этих направлений решаются вопросы, связанные с разработкой общей структуры системы автоматизированного проектирования, и вопросы, связанные с решением отдельных технологических задач. Как показала практика разработки САПР, эти группы вопросов проектирования теснейшим образом связаны между собой, и именно методы решения отдельных технологических задач в основном определяют общую структуру системы проектирования.

Одно из направлений САПР единичных технологических процессов базируется на традиционных методах проектирования. При обычном, неавтоматизированном проектировании выбор структуры технологического процесса основывается главным образом на опыте и интуиции технолога и на очень небольшом числе формальных правил. Однако существуют объективные связи между конструкцией, геометрической структурой и другими характеристиками машиностроительных деталей и наивыгоднейшей структурой технологического процесса их обработки. Формальную геометрическую модель детали представляют в виде конечного графа ее размерных связей. Граф размерных связей интерпретируется в виде матрицы смежности, которая строится на основании таблицы кодированных сведений о детали.

Излагаемая методика проектирования единичных технологических процессов предусматривает использование типовых решений не в виде технологических процессов, а в виде типовых схем установки заготовок, типовых планов обработки поверхностей и др., т.е. в виде типовых элементов технологического процесса. Поэтому при решении технологических задач широко применятся заранее подготовленные и введенные в ЭВМ таблицы соответствий. В частности, на основе таких таблиц формируются планы (маршруты) обработки всех поверхностей детали.

Исходной информацией для синтеза технологического маршрута обработки детали является граф размерных связей и таблица выбранных планов обработки. Технологические методы обработки, вошедшие в планы обработки и принадлежащие разным вершинам графа, объединяются по типам станков с учетом деления операций на черновые, чистовые, отделочные и другие. При этом связи между вершинами графа не должны быть нарушены. В результате формируется операционный подграф, вершины которого содержат одноименные методы обработки и соединены между собой ребрами. На этом этапе практически заканчивается проектирование маршрутной технологии. Далее следует проектирование структуры операций и условий выполнения технологических переходов.

Основная цель применения систем автоматизированного проектирования в условиях мелкосерийного производства - резкое сокращение сроков решения задач технологического проектирования. Высокая квалификация рабочих и достаточность технологических решений на уровне маршрутного технологического процесса приводят к тому, что на современном уровне развития методов автоматизированного технологического проектирования целесообразно для условий производства разрабатывать САПР ТП на уровне маршрутной технологии. Быстродействие ЭВМ позволяет в несколько раз сократить время проектирования и подготовки технологической документации, высвобождая технологов для отладки и совершенствования технологических процессов.

Литература

1. Аверченков В.И. и др. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учебн. пособие для вузов/ В.И.Аверченков, И.А. Каштальян, А.П.Пархутик. Мн.: Выш. шк., 1993.

2. Александров В.В., Недумов А.Н., Старыгин В.М., Чернышева Л.В., Шнейдеров В.С. Информационное обеспечение интегрированных производственных комплексов. Л., ЛНИВЦ АН СССР, 1984. 50 с.

3. Петренко А.И., Семенков О.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования. Киев. Вища школа, 1985. 296 т.

4. Семенков О.И. Введение в системы автоматизированного проектирования. Минск: Наука и техника, 1979.

Размещено на Allbest.ru