Формализация выбора баз при автоматизированном проектировании технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Формализация выбора баз при автоматизированном проектировании технологических процессов

Глинская Н.Ю., Какаева В.Ю., Кузьмина Е.А.

Оренбург

В настоящее время невозможно представить себе процесс технологической подготовки производства без применения информационных технологий. Различные автоматизированные системы используются на всех этапах жизненного цикла изделия. Однако, уровень автоматизации принятия технических решений у большинства этих систем (особенно систем автоматизированного проектирования технологических процессов) недостаточно высок. Прежде всего, этот недостаток относится к наиболее сложному этапу разработки технологического процесса - формированию маршрута обработки детали.

Представленные сегодня на рынке программного обеспечения отечественные системы проектирования технологических процессов, как правило, представляют собой специализированные редакторы, позволяющие формировать технологическую документацию. Уровень автоматизации проектирования в таких системах низок; все решения, связанные с проектированием структуры технологического процесса, принимает технолог. Между системами САПР и АСТПП практически отсутствует передача информации, из-за чего происходит ввод одной и той же информации многократно, отдельно в каждую систему. Соответственно увеличивается время технологической подготовки производства изделия, а так же возникает возможность появления ошибок при вводе информации. Практически все системы реализуют разработку технологического процесса на основе метода анализа (адресации), что и понятно. Этот метод хорошо проработан и формализован и прекрасно себя зарекомендовал при работе с легко типизируемыми деталями.

Одной из главных причин указанного недостатка является отсутствие четких формализованных алгоритмов разработки технологических процессов. Это связано с крайне низким уровнем формализации принятия решений в технологии машиностроения. Отсутствие формализованных алгоритмов затрудняет автоматизацию проектирования маршрута обработки.

Наверное, одной из самых сложных задач формализации процесса разработки технологического процесса представляют вопросы выбора баз и определения поверхностей, обрабатываемых с одной установки. Эти задачи связаны между собой и формализация решения задачи выбора баз, позволит существенно облегчить задачу автоматизации формирования маршрута обработки.

Для того чтобы забазировать деталь необходимо лишить ее шести степеней свободы. При всей сложности задачи выбора баз для обработки детали число вариантов типов комплектов технологических баз не так велико. Если условно разделить детали на две группы: тела вращения и корпусные детали, то и в первой и во второй группе возможны следующие варианты сочетания базовых поверхностей. Для корпусных деталей это координатный угол, который реализуется тремя плоскостями; плоскость и два отверстия и плоскость, одно большое отверстие и плоскость, причем в отверстиях чаще всего используются оси, т.е. скрытые базы.

У валов в качестве двойной направляющей могут наряду с осью использоваться наружные цилиндрические поверхности, расположенные на значительном расстоянии друг от друга.

Большинство CAD систем строят модель детали в правой декартовой системе координат. Рассмотрим, как чаще всего связываются базы с координатными плоскостями.

Для корпусных деталей роль установочной базы чаще всего играет плоскость, совпадающая или параллельная координатной плоскости XOY (это не обязательное условие). Она лишает деталь возможности перемещения вдоль оси Z и поворотов вокруг осей X и Y. Для того чтобы лишить деталь оставшихся перемещений и поворотов плоскости, играющие роль направляющей и опорной баз, должны быть перпендикулярны установочной базе и перпендикулярны друг другу (отсюда и название координатный угол).

Ось отверстия в корпусной детали может выполнять функции опорной или двойной опорной базы. Оси отверстий должны быть перпендикулярны к плоскости, являющейся установочной базой.

Базирование тел вращения связано с соотношением габаритных размеров детали. Если длина наружной или внутренней цилиндрических поверхностей меньше их диаметра, то поверхность или ее ось может быть двойной опорной базой, при этом плоская торцовая поверхность играет роль установочной базы.

Если длина цилиндрической поверхности больше её диаметра, то цилиндрическая поверхность или её ось играет роль двойной направляющей, а плоская торцовая поверхность - опорной.

Следовательно, для формализованного представления вышеизложенного необходима информация о расположении поверхностей детали в заданной системе координат и габаритных размеров поверхностей.

Каноническое задание плоскости задается уравнением

Ax+By+Cz+D=0 (1)

У плоскостей, параллельных координатным плоскостям только один из коэффициентов при переменных x, y и z равен 1, остальные равны нулю. Эта единица и будет указывать, вдоль какой координатной оси будет лишать возможности перемещения данная плоскость. Соответственно, имена переменных, у которых коэффициенты равны нулю будут указывать оси, вокруг которых эта плоскость лишит возможных поворотов.

Описание модели детали с использованием инструментов стандарта STEP [1] позволяет получить каноническое представление плоскостей, а также позволяет определить положение осей цилиндрических поверхностей и их характеристики. Одним из вариантов получения канонического представления поверхностей является использование средств Open CASCADE. Распознавание плоскости показано на рисунке 1, а распознавание цилиндрической поверхности - на рисунке 2.

Таким образом, из обменного файла STEP может быть сформирована информационная модель, представленная на рисунке 3.

Рисунок 1 - Каноническое распознавание плоскости

Рисунок 2 - Каноническое распознавание цилиндрической поверхности

Число лишаемых степеней свободы определялось в этой модели для корпусных деталей «по максимуму» - плоскость лишает трех степеней свободы, цилиндрическая поверхность - четырех. Производя суммирование строк таблицы, получим комбинации строк, дающих в результате единичную строку.

а - пример детали, б - информационная модель по лишаемым степеням свободы

Рисунок 3 - Информационная модель детали

Эти комбинации строк будут определять предполагаемые комплекты баз. Для определения точного числа лишаемых степеней свободы (тип базы) необходимо воспользоваться габаритными размерами плоскостей. Плоскость, имеющая наибольшую площадь, будет играть роль установочной базы, плоскость у которой одно измерение существенно больше другого - направляющей. Оставшаяся в комплекте плоскость будет опорной базой.

Если в предполагаемый комплект входят плоскость и два отверстия, то плоскость - установочная база, первое отверстие в списке комплекта - двойная опорная, второе - опорная база. Возможно наложение ограничений на диаметр отверстий. В этом случае отверстие большего диаметра будет являться двойной опорной, меньшего - опорной базой.

Для деталей типа тел вращения обычно определяют пять опорных точек, шестая является скрытой и возникает от сил трения, возникающих при закреплении заготовки. У цилиндрических поверхностей можно при формировании модели определять отношение длины к диаметру и тем самым определять двух или четыре степеней свободы она будет лишать. Принимаем, что плоскость лишает трех степеней свободы. Таким образом, если при суммировании строк, содержащих плоскость и цилиндрическую поверхность получается пять степеней свободы, то комплект сформирован, если больше пяти, то принимается, что плоскость лишает одной степени свободы и является опорной базой, а цилиндрическая поверхность является двойной направляющей и лишает четырех степеней свободы.

Таких возможных комплектов баз получиться несколько. Далее необходимо ввести в рассмотрение размерные связи. Увы, существующие в настоящее время прикладные протоколы стандарта STEP не позволяют учитывать размерные связи. До того, как будут приняты соответствующие прикладные протоколы, информацию о размерных связях придется вводить в режиме диалога. Этот диалог должен вестись на этапе конструирования с использованием специальных программ - интерфейсов, которые позволяют считывать информацию из обменного файла STEP и вносить в него информацию или формировать некоторый промежуточный файл, содержащий информацию о размерных связях детали в виде логической матрицы соответствий. программный технологический информационный

Список литературы

1. ГОСТ Р ИСО 10303-11-99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 11. Методы описания: дата введения - 2000_01_01. - М.: Изд-во стандартов, 2000.-270с.

Размещено на Allbest.ru