Рассматривается методическое обеспечение курса САПР технологических процессов, обеспечивающие новое качество подготовки специалистов в области технологии машиностроения.
Принципиальной особенностью САПР технологических процессов является необходимость его адаптации к условиям конкретного предприятия. Поэтому при внедрении таких САПР целесообразно ориентироваться на концепцию последовательной автоматизации, которая подразумевает три уровня.
На первом (низком) уровне автоматизировано только оформление технологической документации (маршрутные, операционные карты и другие документы). Бланк документа выводится на дисплей, и технолог, перерабатывая конструкторскую информацию, заполняет его в режиме диалога.
На втором (среднем) уровне, когда сформированы базы данных с нормативно-справочной информацией, начинают работать поисковые и расчетные модули.
Третий (высокий) уровень автоматизации достигается, при заполнении базы знаний. В этом случае становится возможным автоматизированное принятие сложных логических решений, связанных, например, с выбором структуры процесса и операций, назначением технологических баз и др.
Основными этапами построения учебной информационной модели технологического процесса являются:
‒ анализ исходной информации, содержащейся в техническом задании на проектирование;
‒ выработка стратегии (метода) проектирования;
‒ формирование запроса и поиск необходимой информации;
‒ восприятие и обработка найденной информации;
‒ синтез и анализ вариантов технологического процесса;
‒ оформление технологической документации.
Ключевой операцией подготовки данных для автоматизированного проектирования является выделение технологических элементов формы обрабатываемой деталей.
Наличие технологических элементов формы может быть обусловлено:
‒ геометрической формой детали;
‒ типом исходной заготовки;
‒ ходом технологического процесса обработки;
‒ кинематикой станка (инструмента);
‒ зажимным элементом приспособления.
В обеих используемых САПР имеются обширные библиотеки стандартных технологических элементов, которые параметризованы.
В системе «СПРУТ ТП» существует возможность использования унифицированных технологических решений. Пользователь может выбирать типовые решения различного уровня из банка данных в диалоговом режиме. Выбранная информация автоматически заносится в графы и строки шаблона маршрутной или операционной карт. Кроме того, структура индивидуального технологического процесса может быть определена в соответствии с составом и структурой одного из унифицированных технологических процессов.
Особые возможности автоматизации достигаются при использовании опции «СПРУТ ТП», называемой «Проектирование технологических процессов с условиями и параметрами». Такой документ формируется в виде шаблона технологического процесса на типовую деталь, сборочную единицу, в котором сам технологический процесс представлен разветвленной структурой. Ветвления реализуются благодаря применению параметров и логических условий. В зависимости от значений параметров каждое условие будет либо выполняться, либо не выполняться, соответственно, будут реализовываться те или иные блоки из шаблона.
Исходная информация для проектирования параметрической операции делятся на три группы:
1) технологическая информация (известен вид операции и рабочие планы обработки поверхностей);
2) геометрическая (форма и размеры выходной заготовки);
3) экономическая (программа выпуска или размер партии).
В процессе проектирования используется нормативно-справочная информация о технологическом оснащении, припусках, режимах резания и др.
Выходной информацией является параметрическая модель операции, параметрическая модель входной заготовки, задание на проектирование специальной оснастки.
Содержание параметрической модели операции зависит от выбранного уровня детализации описания технологического процесса.
В процессе проектирования технологического перехода решаются следующие задачи:
‒ определение припусков на обрабатываемые поверхности;
‒ определение структуры перехода;
‒ назначение режущего, измерительного и вспомогательного инструментов;
‒ расчет режимов резания и времени выполнения перехода;
‒ расчет стоимости выполнения перехода.
В качестве критерия оптимизации параметров технологического перехода могут быть выбраны различные оценки, например, время выполнения перехода, производительность, стоимость выполнения перехода и т. д.
Геометрические данные для проектирования перехода включают:
‒ параметры обрабатываемых на переходе поверхностей (форма, размеры, их точность, шероховатость и твердость поверхностей);
‒ базовые поверхности, от которых надо выдержать размеры;
‒ общие размеры заготовки.
Технологические данные:
‒ схема базирования;
‒ приспособления;
‒ характеристики оборудования (для расчета режимов и точности обработки).
К экономическим данным относится размер партии или годовая программа выпуска деталей.
К выходным технологическим данным относят:
‒ текст перехода (например, рассверлить отверстие и т. п.);
‒ назначенный инструмент (режущий, вспомогательный, измерительный);
‒ вид охлаждения инструмента;
‒ режимы резания и время выполнения перехода;
‒ стоимость выполнения перехода.
К выходным геометрическим данным относят:
‒ размеры обрабатываемых на переходе поверхностей;
‒ траектории движения инструментов.
Методика проектирования перехода зависит:
‒ от принятого уровня автоматизации проектирования ТП;
‒ способа расчета операционных размеров;
‒ от того, нужно ли проектировать управляющую программу для операции, в которой этот переход выполняется;
‒ от способа принятия решений.
Общий алгоритм проектирования перехода включает: выбор допустимых способов выполнения перехода; определение припусков; назначение типоразмеров режущего инструмента; назначение вспомогательного инструмента; назначение измерительного инструмента; выбор допустимых вариантов структуры перехода; расчет основного времени выполнения перехода; формирование модели перехода; расчет стоимости перехода; сравнительный анализ полученного варианта перехода.
Текст перехода формируется на экране дисплея с помощью набора классификаторов и записывается в модель перехода.
Структура перехода проектируется лишь при разработке управляющей программы. Обычно решение этой задачи переносится в CAM-систему. Исключение составляет проектирование технологии для токарных автоматов и полуавтоматов, у которых управление станком выполняется с помощью кулачков.
Однако при проектировании перехода всегда необходимо определить стратегию обработки поверхностей, от которой обычно зависит выбор конкретной конфигурации режущего инструмента. В свою очередь, стратегия обработки зависит от припусков на обрабатываемую поверхностью.
Исходя из общей методики поиска технологического оснащения, задача принятия решения о назначении режущего инструмента решается в три этапа:
- Выбор вида режущего инструмента.
- Выбор типоразмера инструмента.
- Проверка возможности использования данного типоразмера инструмента для заданной ситуации.
Исходными данными для выбора режущего инструмента являются:
‒ технологические характеристики (группа оборудования и тип перехода);
‒ характеристики заготовки (группа материала и характеристики обрабатываемого элемента);
‒ экономические характеристики (размер партии).
Поэтому в алгоритме выбора режущего инструмента участвуют соответствующие параметры операционной заготовки.
Если поиск типоразмера закончился неудачно, то выбирается следующий из найденных ранее видов инструмента для последующего поиска типоразмеров, либо составляется задание на проектирование и изготовление специального инструмента.
При положительных результатах поиска и проверки сведения о наименовании инструмента заносятся в параметрическую модель заданного перехода. В некоторых случаях в параметрическую модель перехода могут быть записаны и параметры инструмента, необходимые, например, для расчета режимов резания.
Выбор вида средств измерения также производится на основании общей методики поиска технологического оснащения.
Кроме параметров измеряемого операционного размера, для выбора вида средств измерения используется размер партии, так как чем выше размер партии, тем более производительным должен быть контроль. В частности, например, при больших партиях выпуска изделий предельные калибры предпочтительнее универсального измерительного инструмента, измерительных устройств и приборов.
Система «САПР Автомат» осуществляет проектирование в автоматическом режиме на основе заложенных программистами логических и эвристических правил. Анализируя результат, пользователь:
‒ соотносит обработку отдельных поверхностей с этапам универсальной принципиальной схемы технологического процесса и устанавливает количество промежуточных состояний поверхности;
‒ выделяет группы технологических операций и переходов, проверяет их порядок, а также правильность назначения технологических баз;
‒ делает выводы о необходимости оптимизации разработанного технологического процесса и включения дополнительных операций (не связанных с формообразованием).
