Системный подход к проектированию технологических процессов

Методика описания изделий в интеллектуальных САПР ТП

Методика описания деталей и сборочных единиц в суще­ствующих конструкторских САПР является основным препятствием на пути создания интегрированных конструкторско-технологических систем. Модели изделий в современных системах являются геометрическими, в то время как для автоматизации проектирования техноло­гических процессов необходимы модели концептуальные. Эта проблема была подробно рассмотрена в первой ста­тье цикла в декабрьском номере журнала за прошлый год. Геометрическая модель позволяет рассчитывать траекто­рии инструментов при обработке деталей на станках с ЧПУ и поэтому способна обеспечить основу для построения систем класса CAD/CAM. Однако на станках с ЧПУ об­рабатываются далеко не все детали; да и для тех деталей, которые подлежат такой обработке, она составляет толь­ко часть маршрутного технологического процесса.

Концептуальная модель детали основывается на поня­тии конструкторско-технологического элемента (КТЭ). Такой элемент является конструкторским в том плане, что он выполняет в детали определенную конструктивную фун­кцию, например: обеспечивает базирование детали в сбо­рочной единице (цилиндрические и конические осевые от­верстия, шпоночные пазы и т п.) или соединяет деталь со смежными (резьбы, зубчатые венцы и т.п.). Вместе с тем КТЭ имеет один или несколько технологических марш­рутов его изготовления, сформированных из набора пере­ходов.

КТЭ обладают иерархической структурой, состоящей из уровней элементов комплексных, основных и до­полнительных. В число комплексных входят осесимметричные, призматические элементы и отверстия. Такой набор определяется основными видами операций ме­ханической обработки деталей: токарной, фрезерной и сверлильно-расточной. Дополнительные элементы (вы­точки, пазы, канавки, фаски и т.п.) располагаются на основных, и к их обработке можно приступить только после предварительного формирования основных эле­ментов.

Каждый КТЭ представляет собой объект со своим на­бором свойств. Имеется возможность наследования свойств от старшего объекта к младшему, например шерохова­тость «остального» от детали к ее элементам.

Для системного анализа технологических процессов в ма­шиностроении необходимо установить: номенклатуру эле­ментов: состав элементов каждого типа: набор свойств этих элементов.

Процессы, в том числе и технологические, представля­ют собой класс технических систем, отличительной осо­бенностью которых является существенная зависимость от времени. Можно предложить следующую иерархическую классификацию элементов технологических процессов: план обработки, этап обработки, операция, переход, ход. План обработки складывается из этапов, этапы из операций, операции из переходов, которые формируются из рабочих и вспомогательных ходов. Перед началом формирования плана необходимо выбрать вид заготовки и ее свойства, из которых для проектирования ТП важнейшими явля­ются квалитет точности размеров, припуски и напуски.

Этап обработки представляет собой последовательность операций, принадлежащих к одному технологическому методу и обеспечивающих одинаковое качество обработки. Пол­ный набор этапов, из которых складывается план обра­ботки, зависит от конкретных условий, однако при этом можно выделить следующую базовую совокупность: тер­мический 1 (улучшение, старение); обработка баз; черно­вой: получистовой; термический 2 (закалка или улучше­ние): чистовой; термический 3 (азотирование или старе­ние); отделочный; покрытий; доводочный (получение ше­роховатости до Ка=0,02).

Типаж операций и переходов определен в соответству­ющих классификаторах, а состав основных свойств - в стандартах ЕСТД.

Проектирование ТП на уровнях формирования по­следовательности этапов, операций и переходов склады­вается из двух фаз: структурного и параметрического син­теза. Структурный синтез должен установить последо­вательность элементов на соответствующем уровне. За­дача параметрического синтеза заключается в формировании свойств элементов, включенных в технологический процесс. Основными операциями параметрического синтеза яв­ляются выбор средств технологического оснащения (стан­ков, приспособлений, инструмента) и нормирование, включающее расчет режимов обработки.

Источник информации и степень инвариантности знаний структурного синтеза определяются иерархическим уровнем решаемой проблемы: проектирование маршрута изготов­ления детали (набора этапов и операций) или проекти­рование операционной технологии (набора переходов обработки КТЭ). В первом случае знания существенно зависят от организационно-технической структуры пред­приятия и его традиций. Эти знания индивидуальны для каждого предприятия. Во втором случае знания черпа­ются из справочников, методических пособий и норма­тивных материалов. Знания этого уровня относительно инвариантны и могут с минимальными изменениями использоваться на различных предприятиях.

Основной целью создания интеллектуальных САПР ТП является простота и удобство представления знаний для структурного и параметрического синтеза.