Структура САПР ТП сборки

.

Структура систем автоматизированного синтеза единичных технологических процессов

Создание систем автоматизированного синтеза единичных ТП на основе конструктивно-технологических параметров предмета производства (в частности — детали) является одной из наиболее актуальных и нерешенных пока проблем автоматизации проекти­рования. Главной причиной этого является отсутствие общего ре­шения проблемы синтеза структур объектов проектирования ин­вариантного их классу.

Известен ряд концептуальных подходов к решению проблемы синтеза структур ТП. Однако каждый из них обладает рядом не­достатков, в том числе и принципиальных, которые делают не­возможным создание эффективно работающих САПР ТП на их основе.

При обеспечении поддержки решений, принимаемых и реали­зующихся в ПТЦ, наиболее целесообразна автоматизация синтеза маршрутных ТП, в частности, изготовления деталей, одна из со­временных концепций которой излагается ниже [9].

Рассматриваемая концепция предполагает:

• отказ от копирования действий человека — проектировщи­ка ТП;

• штатный режим работы системы — пакетный, реализующий­ся по завершении интерактивного ввода исходных данных;

• использование в качестве элементарной структурной единицы, на базе которой формируют маршрутный ТП, технологического метода.

Концептуальная модель автоматизированной системы синтеза маршрутных ТП изображена на рис. 2.10.

В системе определяют состав и последовательность технологи­ческих операций, но не строят структуру последних.

Входные данные системы включают в себя:

• конструктивно-технологические параметры детали и заготовки, которые могут формироваться в CAD, а затем импортиро­ваться;

• организационно-производственные данные (объем выпуска детали, объем производственной партии, вид (код) заготовки, ее размеры, единицы нормирования, номера цеха, участка и т.д.);

• данные о технологических возможностях и ресурсах производства.

Геометрическо-технологическое моделирование заготовки и дета­ли (блок 1) выполняют с использованием специализированной гра­фической среды. Деталь представляют упорядоченной совокупностью комплексов поверхностей, объединяемых общностью технологии формообразования. Для каждого комплекса генерируют (блок 2) множество элементарных маршрутов его обработки, элементы ко­торого после селекции становятся информационной основой для выполнения собственно синтеза единичного маршрутного ТП.

Синтез ТП (блок 3) выполняют в пакетном режиме за два по­следовательных этапа: макетирования и корректировки маршрут­ного ТП.

Макет маршрутного ТП формируют «от готовой детали к заго­товке» объединением переходов различных элементарных марш­рутов обработки комплексов (ЭМОК) в макеты операций на базе общности групп используемого оборудования и множеств возмож­ных схем установки (СУ) заготовки. Последовательность макетов операций устанавливают, используя априорное разделение ТП по этапам (см. табл. 2.1).

Макет маршрутного ТП — первичное проектное решение, нуж­дающееся в корректировке.

Корректировку макета маршрутного ТП выполняют «от заго­товки к готовой детали». Поверхности, обработка которых описана в макетах операций, связывают технологическими базами, допус­кающими их обработку. При этом может изменяться последова­тельность и содержание технологических операций. Учитывают об­щетехнологические принципы построения процессов изготовле­ния деталей [2].

Сформированное множество маршрутных ТП оценивают (блок 4) прежде всего по технологической непротиворечивости по­лученных результатов. Варианты ТП, содержащие противоречащие общетехнологическим правилам фрагменты, исключают из рас­смотрения. При необходимости над множеством вариантов ТП вы­полняют процедуры оптимизации. Для принятого варианта оформ­ляют технологические документы (блок 5).

Геометрическо-технологическую модель предмета производства, используемую при синтезе ТП, формируют из элементов, называ­емых технологическими комплексами поверхностей.

Технологический комплекс (Т-комплекс) — совокупность по­верхностей различных типов, которые могут быть обработаны со­вместно при непрерывном движении инструмента по заданной траектории или обработаны комплектом последовательно исполь­зуемых инструментов при реализации ЭМОК. Каждому Т-комплексу ставят в соответствие множество технологических методов, которые в зависимости от условий производства и требований к качеству обработки могут быть использованы отдельно или в сово­купности, как переходы ЭМОК, для совместной обработки всех поверхностей, образующих Т-комплекс. Фрагмент каталога Т-комплексов представлен в табл. 2.3.

Основные аспекты моделирования предметов производства с использованием Т-комплексов рассмотрены в гл. 4.

Элементарные маршруты обработки комплексов — совокупность технологических переходов, последовательное выполнение кото­рых ведет к формообразованию множества поверхностей данного Т-комплекса и обеспечению предъявляемых к ним требований ка­чества. ЭМОК не хранят в готовом виде, а генерируют вновь для каждого конкретного сочетания требований качества, предъявля­емых к поверхностям Т-комплекса и условиям их обработки. Для каждого Т-комплекса разработаны графы генерации ЭМОК.

При генерации ЭМОК используют данные об объеме выпуска, определяющие тип производства, а также наиболее общие пра­вила, дополнительно характеризующие условия применимости конкретного технологического метода. В результате для каждого

Т-комплекса формируют множество вариантов ЭМОК, мощность которого зависит от состава исходных технологических методов, а также диапазонов значений показателей качества соответствую­щих поверхностей.

Для каждого варианта ЭМОК определены:

• идентификатор Т-комплекса, типы и геометрическо-технологиче­ские параметры входящих в него поверхностей;

• порядковый номер ЭМОК, список входящих в него техноло­гических переходов;

данные по переходам: порядковый номер перехода в ЭМОК; реали­зующийся в переходе технологический метод; показатели качества заготовки до обработки методом текущего перехода; показатели качества заготовки после обработки методом текущего перехода; приоритетная группа оборудования (ГО) для реализа­ции перехода; группа инструментов; список идентификаторов воз­можных СУ заготовок.

Для каждого Т-комплекса генерируют несколько вариантов ЭМОК, однако, если их число превосходит три, автоматизиро­ванный синтез маршрутного ТП становится затруднен технически. Необходимо уменьшение числа вариантов ЭМОК, что достигают их селекцией (отбором).

Целью селекции является не выбор единственного варианта ЭМОК для каждого комплекса, а сокращение числа этих вариан­тов до минимума, не оказывающего влияния на объективность и качество результатов последующего синтеза маршрутных ТП.

При селекции ЭМОК последовательно применяют следующие критерии: ожидаемые суммарные затраты на выполнение ЭМОК; однородность ГО и множеств используемых СУ в различных ЭМОК и внутри каждого ЭМОК.

Расчет затрат на выполнение каждого перехода и ЭМОК в це­лом носит приближенный (оценочный) характер и может выпол­няться в относительной форме с использованием, например, ко­эффициента машино-часа.

Критерии однородности отражают доказанное положение о желательности сокращения номенклатуры используемых средств технологического оснащения. Для конкретного Т-комплекса из всех вариантов ЭМОК наиболее предпочтительными являются те, для реализации которых используется минимальное число различных ГО и минимальное число различных СУ заготовок. Методика гене­рирования и селекции ЭМОК, а также необходимое информаци­онное обеспечение представлены в [10].

Синтез маршрутного ТП (рис. 2.11) начинают с предваритель­ного определения содержания и последовательности технологи­ческих операций. Предварительно определенное содержание опе­рации называют ее макетом.

Макет операции — информационный объект следующей струк­туры:

{НОМЕР ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ТИП ОБ­РАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ, {{НОМЕР ПЕРЕХОДА ПОРЯДКОВЫЙ, МЕТОД, {ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ДО ОБ­РАБОТКИ, ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ}}}}, ИДЕНТИФИКАТОР ОБОРУДОВАНИЯ, ГРУППА, ТИП ОБОРУ­ДОВАНИЯ, {СХЕМА УСТАНОВКИ}.

Макет не является полностью и окончательно сформирован­ной операцией. Его можно создавать, сохранять, трансформиро­вать и уничтожать. Упорядоченная последовательность макетов операций образует макет ТП, который впоследствии можно моди­фицировать (изменять).

В зависимости от типа производства автоматически выбирается стратегия синтеза. В единичном и среднесерийном производстве используют стратегию концентрации: формируют операции, со­держащие максимально возможное число технологических пере­ходов обработки максимального числа поверхностей.

В крупносерийном и массовом производстве применяют страте­гию дифференциации: число переходов в операции ограничено необходимостью соответствия штучного времени такту выпуска.

В связи с подавляющим преобладанием предприятий с единич­ным и среднесерийным типами производства рассматриваем толь­ко стратегию концентрации.

На рис. 2.12 показан алгоритм макетирования маршрутного ТП при его синтезе. Совокупность необходимых исходных данных см. рис. 2.11.

В результате анализа заданных значений показателей качества обрабатываемых поверхностей деталей, входящих в состав Т-комплексов, определяют (см. табл. 2.1) номер этапа ТП, на котором завершается изготовление детали. Номер этапа (N₃) является мак­симальным в формируемом процессе и фиксируется. Задают но­мер (Пф) формируемой операции. Так как макетирование ТП ве­дут «от детали к заготовке», то для последней операции процесса л_ф= 1.

Определяют (блок 4, см. рис. 2.12) подмножество поверхностей, обработка которых заканчивается на этапе Л^. Так как каждая из них принадлежит соответствующему Т-комплексу, для которого определен (и отобран) ЭМОК, то выделение указанного множе­ства поверхностей автоматически означает, что определены пере­ходы (элементы множества ЭМОК детали), выполнение которых завершается на этапе N₃.

В одну операцию могут в принципе быть объединены переходы (в том числе и относящиеся к разным ЭМОК), не только выпол­няющиеся или завершающиеся на этапе N₃, но и переходы, вы­полняющиеся на предшествующем этапе (N₃ - 1). В самом деле, в одной операции могут выполнять переходы, относящиеся, напри­мер, к черновой и получистовой обработке или к получистовой и чистовой обработке.

Для каждого перехода, который в принципе мог бы быть вы­полнен в формируемой операции, определяют ГО, реализующего его и множество возможных СУ.

Сочетание признаков {ГО,{СУ}} составляет основу ключа груп­пирования переходов в операции. Для потенциально объединяе­мых переходов ключей группирования может быть несколько. Каж­дое из подмножеств объединяемых переходов является основой для формирования альтернативных вариантов маршрутного ТП.

На множестве ключей группирования устанавливают приори­тетный порядок перебора его элементов при макетировании TI Наивысшим приоритетом обладает ключ группирования, соответ­ствующий подмножеству переходов, обеспечивающих максималь­ное приближение состояния качества обрабатываемой поверхно­сти заготовки к зоне, соответствующей состоянию качества по­верхностей готовой детали.

Установление приоритетов ключей группирования по предло­женному принципу имеет ясную технологическую интерпретацию: чем более высокие требования качества предъявляют к поверхно­сти детали, тем позже эту поверхность обрабатывают окончатель­но в ходе ТП изготовления детали, или порядок технологических операций в целом обратен требованиям к качеству поверхностей заготовки, обеспечиваемым в каждой из них.

Принцип группирования иллюстрирует рис. 2.13: множество пере­ходов {П₅₃, П₅₄,..., П_к2, П_и} с ключом группирования {ГО{СУ}}₃ обладает наивысшим приоритетом, где 1,..., к — номера ЭМОК; П_i,j — j -переход i -го ЭМОК; IT — квалитет точности; N_э — номер этапа ТП; Д — зона готовой детали; 3 — зона заготовки. Макет операции будет сформирован на основе объединения указанных переходов. Переходы, для которых выполняются условия группи­рования, включают в операцию n_ф и одновременно исключают из соответствующих ЭМОК.

При отсутствии переходов, удовлетворяющих условиям груп­пирования, при фиксированном ключе и наличии других ключей счетчик макетов (см. рис. 2.12) операций задает номер следующей из них, а управление синтезом передают ключу максимального приоритета из оставшихся. Если ключей группирования для рас­сматриваемого этапа N_э больше нет, счетчик уменьшает номер этапа: N_э = N_э - 1. Описанные действия продолжают пока N_э> 1. При N_э=0 выполняют перенумерацию макетов операций (от заго­товки к детали) и выдачу результатов на экран монитора или уст­ройство печати.

Сформированные макеты операций могут быть избыточными по числу включенных переходов и не отвечать ряду формальных требований к содержанию (составу) операций. Аналогичными не­достатками может обладать и сформированная последовательность операций (макетов). Это вызывает необходимость в корректировке макета маршрутного ТП.

Установку заготовки при выполнении технологической операции определяют ее базы и схема закрепления, характеризующая место и направления действия сил закрепления заготовки. В настоящее время отсутствуют САПР ТП, в которых СУ определяется автома­тически (или при минимальном диалоге пользователя с системой).

В результате анализа СУ, использующихся при изготовлении деталей, выявлено следующее:

• при установке используют не более четырех поверхностей за­готовки;

• в СУ используют элементарные поверхности следующих ос­новных типов: наружная цилиндрическая, внутренняя цилиндриче­ская, внутренняя коническая, плоскость;

• установочными базами чаще всего служат поверхности глав­ных форм и функционально базовые поверхности (например, цент­ровые отверстия).

Выбору СУ должно предшествовать генерирование максималь­но возможного числа их альтернативных вариантов. Генерируемые варианты СУ не должны противоречить общетехнологическим принципам и правилам [2].

Любая СУ может быть представлена в следующей форме:

УСТАНОВКА (b₁, b₂, b₃, b₄, b₅, b₆),

где b₁..., b₆ — номера поверхностей заготовки; b₁, b₂, b₃ — номера поверхностей, являющихся только установочными базами; b₄, b₅, b₆ — номера поверхностей, являющихся как установочными база­ми, так и зажимными поверхностями. Данное представление СУ используют для их автоматизированной генерации и идентифика­ции, осуществляемых в соответствии с рис. 2.14. Первые буква и цифра идентификационного номера СУ указывают тип и коли­чество поверхностей заготовки, являющихся только установочны­ми базами, вторые буква и цифра определяют тип и количество поверхностей заготовки, являющихся установочными и (или) за­жимными. На рис. 2.15 изображены варианты реализации схемы ПП13, отличающиеся лишь номером зажимной поверхности:

Рис. 2.15. Варианты реализации СУ ПП13:

1—3 — при различных направлениях силы закрепления; Пл1 — Плб — плоские поверхности заготовки, которые в принципе могут использоваться при ее уста­новке

ПП13 = УСТАНОВКА (Пл1, 0, 0, Пл2, Пл6, ПлЗ);

ПП13 = УСТАНОВКА (Пл1, 0, 0, Пл2, Пл6, Пл4);

ПП13 = УСТАНОВКА (Пл1, 0, 0, Пл2, Пл6, Пл5).

Схемы, изображенные на рис. 2.16, описывают одним отноше­нием:

ПН11 = УСТАНОВКА (Пл1, О, О, Н, 0, 0).

Налицо неоднозначность при идентификации СУ, однако, для целей проектирования она не имеет существенного значения или даже играет положительную роль, так как при одном и том же описании расширяет число альтернатив, подлежащих анализу.

Любую из СУ можно реализовать только при выполнении оп­ределенных условий, накладываемых на геометрические и техно­логические параметры базовых поверхностей заготовки (табл. 2.4).

Наиболее общие условия реализуемости определены для основ­ных СУ, применяемых в машиностроении [11].

Автоматизированную генерацию СУ осуществляют следующим образом:

• формируют геометрическо-технологическую модель заготов­ки в состоянии, соответствующем определенному этапу (опера­ции) ТП. Идентифицируют поверхности заготовки;

• выполняют последовательный перебор сочетаний поверхностей и на их основе представляют СУ в приведенной форме;

• для каждого формального представления СУ проверяют возможность ее реализации. Если для данного сочетания поверхностей выбранную схему реализовать невозможно, его исключают из рассмотрения;

• для СУ, реализация которых возможна, в пакетном режиме выполняют различные проверки, оценки и другие действия, необходимые при решении задач проектирования.

Определение СУ для первой и последующих операций проектируемого ТП принципиально различаются. В первой операции ТП используют (и только один раз) черные установочные базы. Во второй и последующих операциях заготовку устанавливают на уже обработанные поверхности. Базовые поверхности должны быть об­работаны в операциях, предшествующих выполняемой.

Выбор варианта СУ для первой операции основан на положении: выбранная СУ должна обеспечивать возможность обработки (доступа) для максимального числа поверхностей из их множества, запланированных для обработки в первой операции. Обработанные при выбранном варианте СУ поверхности маркируют и далее — при выборе СУ для последующих операций постоянно учитывают текущее состояние предмета производства.

Применение той или иной СУ разделяет поверхности заготов­ки на две группы:

• поверхности, которые не могут быть обработаны при данной СУ (поскольку являются базовыми или закрыты элементами при­способления);

• поверхности, которые могут быть обработаны.

При разделении указанных поверхностей (определении зон воз­можной обработки) учитывают группу, тип оборудования, ори­ентацию его рабочего пространства. Общее решение данной задачи затруднительно, поэтому используют комплект частных решений с упрощающими допущениями.

Выявлено общее правило, определяющее для поверхностей за­готовки возможность их обработки при одном установе: любые две поверхности, взятые из макета операции, могут быть обработаны при одном установе заготовки, если тождественны используемые при этом СУ, сочетания базовых поверхностей, группа и тип при­способления.

Правила выделения зон возможной обработки и определения возможности обработки за один установ позволяют выделить по­верхности, обрабатываемые в данной операции, и тем самым ус­тановить ее состав. С этого момента начинают корректировку со­держания и последовательности операций.

Содержание операций, представленное в макетах, пересматри­вают с позиций обеспечения его наиболее полной реализации при выбранной СУ и возможном изменении последней. Выполняют генерацию и селекцию альтернативных вариантов фрагментов марш­рутного ТП. Анализ и корректировку макетов операций осуще­ствляют в направлении «заготовка-деталь».

Корректировку содержания и последовательности операций выполняют, пока не будут связаны базами все обрабатываемые поверхности и не сформированы все соответствующие операции. При синтезе формируют альтернативные варианты маршрутного ТП. Это связано с наличием, например различных ключей группи­рования, альтернативности СУ, приводящих к различным про­должениям маршрутного ТП и т.д.

Предусмотрено «параллельное» формирование и рассмотрение альтернатив с определением необходимых (указываемых пользо­вателем САПР ТП) итоговых технико-экономических показате­лей проектного решения. По этим показателям в последующем осуществляют оптимизацию маршрутного ТП.

В алгоритмах рассмотренной системы синтеза ТП широко ис­пользуют технологические эвристики. Эвристика представляет со­бой частный (неполный) метод решения какой-либо задачи. Обычно это эмпирическое правило или стратегия.

Для предварительного определения содержания и последова­тельности операций используют следующие правила.

1. Начальными операциями процесса должны быть операции обработки технологических баз (промежуточных или окончатель­ных). Их выполняют на черновом или получистовом этапах про­цесса изготовления детали. Операции обработки баз у тел вращения должны содержать обработку торцевых поверхностей.

2. Последовательность обработки зависит от системы простановки размеров на рабочих чертежах деталей: в начало ТП выносят обработку поверхностей, относительно которых на чертеже координировано наибольшее количество других поверхностей.

3.При невысокой точности исходной заготовки сначала обраба­тывают поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления дефектов заготовок).

4.Чем точнее поверхность, тем позже она обрабатывается окон­чательно в общем ТП изготовления детали.

5.Операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение и не влияющие на точность основных размеров дета­лей (мелкие отверстия, фаски, канавки и т.п.), следует выполнять на чистовом этапе процесса, до операций окончательной обработ­ки ответственных поверхностей.

6.Легкоповреждаемые поверхности (наружные резьбы, зубча­тые поверхности с мелким модулем, наружные шлицевые поверхности и т. п.) обрабатывают на завершающих операциях ТП.

7.Операции, связанные с термическими и силовыми деформациями, должны выполняться до этапов чистовой и отделочной обработки.

8.Операции химико-термической обработки разделяют технологический процесс на самостоятельные части, каждая из которых может содержать операции чернового и получистового этапов.

9.Первыми после термической обработки выполняют операции обработки (восстановления) технологических баз.

10.Некоторые операции химико-термической обработки (циани­рование, азотирование, цементация) требуют включения в ТП опе­раций по обеспечению защиты поверхностей, для которых такая обработка не предусмотрена, например, гальванического меднения.

11.После операций, связанных со значительными деформация­ми заготовки или обеспечением высоких значений показателей качества, следует предусматривать контрольные операции.

12.Предварительное содержание операций определяют, объе­диняя переходы, которые могут быть выполнены на выбранном (заданном) оборудовании.

13.Возможно объединение в одну операцию переходов, соот­ветствующих этапам:

• черновому и получистовому;

• получистовому и чистовому.

Допускают обоснованные отступления от изложенных принци­пов и правил. Например, при реализации принципа концентрации в одну операцию могут включать переходы, относящиеся к черно­вому, получистовому, чистовому этапам, однако указанные пере­ходы должны выполняться последовательно и не могут выполняться одновременно.

Кроме общих правил действуют частные правила объединения переходов в операции, ориентированные на применение оборудо­вания соответствующих групп и типов, определяющих наименова­ние формируемой технологической операции. Далее приведен ряд правил для некоторых видов технологического оборудования.

1.Токарно-винторезная операция:

• допускается объединять переходы обработки:
черновой и получистовой;
получистовой и чистовой;
цилиндрических и торцевых поверхностей;

• при методе автоматического получения размеров объединяют переходы, выполняемые не более чем четырьмя резцами, число осевых инструментов не ограничивается;

• переходы выполняют только последовательно.

2.Токарно-револьверная и автоматная операции:

• допускается объединять переходы обработки:

наружных (внутренних) цилиндрических поверхностей, ди­аметры которых возрастают в направлении шпинделя (от шпин­деля);

выполняемые как с радиальной, так и с осевой подачей;

• в позицию объединяют переходы с близкими требованиями к качеству;

• совмещение переходов во времени допускается только с применением штатного вспомогательного инструмента.

3.Токарно-гидрокопировальная операция:

• допускается объединять переходы обработки:
выполняемые с радиальной и осевой подачей;
поверхностей, расположенных в одном направлении от максимального диаметра заготовки.

4.Токарная операция с ЧПУ:

• допускается объединять переходы обработки поверхностей, расположенных в одном направлении относительно максимально­го диаметра заготовки;

• объединяют все виды токарной обработки;

• переходы выполняют последовательно.

5.Вертикально- и радиально-сверлильная операции:

• объединяют все переходы обработки отверстий осевым инст­рументом;

• переходы выполняют последовательно.

6. Вертикально-фрезерная операция:

• допускается включать переходы сверлильной обработки;

• переходы выполняют последовательно.

7.Круглошлифовальная операция:

• допускается объединять обработку смежных поверхностей вращения и торцов;

• переходы совмещают только в среднесерийном и массовом производстве;

• основная схема установки — по центровым отверстиям.

При объединении переходов в операции учитывают необходи­мость обеспечения допусков взаимного расположения поверхно­стей, этому способствуют:

обработка поверхностей, связанных допуском взаимного рас­положения, в особенности окончательная в одной операции, за один установ или даже один инструментальный переход (одновре­менная обработка параллельных плоскостей на продольно-фрезер­ном станке, параллельных отверстий на многошпиндельном агре­гатном оборудовании; растачивание отверстия и подрезание пер­пендикулярного его оси торца; обработка соосных цилиндричес­ких поверхностей одним резцом на гидрокопировальном полуав­томате или на токарном станке с ЧПУ по одной программе и т.д.);

базирование при окончательной обработке поверхностей, свя­занных допуском взаимного расположения, оно должно осуще­ствляться по поверхности, относительно которой задан указан­ный допуск;

конкретный анализ условий обеспечения допуска взаимного расположения каждого вида.

Область применения систем синтеза ТП — многономенклатурное производство практически любого типа. Эффективному исполь­зованию систем способствует предметная специализация: жела­тельно использование системы для проектирования ТП изготов­ления деталей ограниченного числа (близких) классов или групп. Создание автоматизированной системы синтеза ТП, инвариант­ной предмету производства (классу детали), является делом буду­щего. Такие системы можно будет применять не только при ТПП (отработка конструкций на технологичность, проектирование ТП), но и при непосредственном производстве. В последнем случае их используют для решения, например, задач ситуационного управ­ления — оперативного поиска наиболее эффективного или даже оптимального продолжения ТП при нарушении его штатной реа­лизации вследствие изменения производственной ситуации.

Полноценная САПР ТП сборки должна обеспечивать:

• выбор метода достижения заданной точности сборки;

• декомпозицию изделия (сборочной единицы) в соответствии с их технологической структурой;

• выбор базовых деталей для узловой и общей сборки;

• выделение в конструкции размерных цепей, их расчет по методикам, задаваемым пользователем, интерпретирование резуль­татов расчета;

• формирование собственно ТП сборки, его маршрутно-операционного или операционного изложения, техническое норми­рование;

• выбор и оптимизацию вариантов ТП сборки в соответствии с заданными критериями (целевыми функциями);

• оформление технологической документации на спроектированный ТП.

Проектирование выполняют с учетом объема выпуска изделий и принятого метода работы (поточного, непоточного), массово-габаритных характеристик предмета производства и применяемых средств технологического оснащения. При поточной сборке должна быть приведена синхронизация операций по такту выпуска, определены действительное число операций и коэффициенты за­грузки рабочих мест.

Важнейшей составляющей входной информации САПР ТП сбор­ки (рис. 2.17) является модель предмета производства (изделия, сборочной единицы). Модель должна быть технологически опо­знаваема системой: для каждого ее элемента при необходимости должны определяться данные о точности размеров, формы и вза­имного расположения поверхностей, граничащие (взаимодейст­вующие) детали, характер взаимодействия, сведения о сопряже­ниях деталей (посадки), значения зазоров (натягов) в сопряжении и т.д.

При автоматизированном проектировании ТП сборки вначале определяют ее принципиальную схему (последовательность), а затем, на основе выбранной схемы, разрабатывают маршрутно-операционную технологию сборки.

Любая принципиальная схема сборки возможна, если на ее ос­нове можно реализовать хотя бы один ТП, обеспечивающий тре­буемое качество изделия.

Основными факторами, влияющими на последовательность сборки, являются условия базирования и доступа к месту установ­ки элемента. Условие базирования при установке элемента а, вы­полняется, если среди установленных ранее элементов есть такие, которые образуют хотя бы один состав сборочной базы. Условие доступа к месту установки элемента а, выполняется, если среди установленных ранее нет элементов, препятствующих установке элемента а_i.

Установка всех элементов изделия А = {а₁, а₂,..., а_п) в некото­рой Т_к, Т_п, Т_т последовательности возможна, если соблюдены одновременно условия базирования и доступа к месту сборки.

Для узла гитары токарно-винторезного станка (рис. 2.18) по­следовательности установки Т'_к = а₈, а₇, а₉, а₄, а₅, а₆ или Т^`` _к = a₈, а₉, a₆, а₅, а₄, а₇ для деталей а₄,..., a₉ возможны по условию бази­рования, но не возможны по условию доступа к месту сборки и поэтому не могут быть рекомендованы.

В свою очередь, последовательности Т_п = а₈, a₄, а₉, а₅, а₆, а₇ или Т'_n= a₈, a₄, а₅, а₆, а₉, а₇ возможны по условию доступа, но не удовлетворяют условиям базирования, а следовательно, также могут быть реализованы. Единственным вариантом установки, одновре­менно удовлетворяющим обоим условиям, является последовательность Т_т = а₈, a₉, а₄, а₅, а₆, а₇, так как здесь условия базирования и доступа к месту сборки выполняются для всех деталей [2].

Рис. 2.18. Узел гитары токарно-винторезного станка:

а, —д₁₈ — элементы изделия

Формализация этапов разработки принципиальных схем и марш­руты сборочных процессов базируются на топологических моделях технологических схем сборки, методах анализа пространственной взаимосвязи элементов изделий и моделирования технологических маршрутов их сборки. Варианты последовательности присоедине­ния элементов изделия могут быть сгенерированы в автоматизиро­ванном режиме.

Состав сборочных операций определяется видом соединения и отличается большим разнообразием. Для моделирования операций используют табличные и сетевые модели.

В сборочной операции основным переходом, определяющим качество сборки, является выполнение соединения. Для каждого вида соединения необходима разработка конкретного алгоритма проектирования.

Уровень современной автоматизации проектирования ТП сборки низок, проектирование остается исключительной прерогативой че­ловека.

Автоматизация построения технологической схемы сборки в диалоговом режиме в принципе не представляет значительной слож­ности. Однако субъективный характер такой схемы может приве­сти к негативным последствиям при разработке ТП на его основе.

Более предпочтительно использование преимуществ современ­ного компьютерного геометрического (объемного) моделирования. После создания модели сборочной единицы возможно генериро­вание различных вариантов ее декомпозиции. Каждый из вариан­тов, за исключением явно абсурдных, может стать основой для разработки схемы, а в последующем и ТП сборки. Процедура раз­работки схемы может быть заменена технологическим контролем возможной собираемости узла в рассматриваемой последователь­ности. Такой контроль может быть осуществлен, например, в диа­логовом режиме с помощью соответствующей базы знаний.

В целом же разработка эффективных САПР ТП сборки является делом будущего.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР ТП