Технические науки/Робототехника

Пуховский Е.С., д.т.н., Малафеев Ю.М., к.т.н.

Национальный технический университет Украины «КПИ», г. Киев

Автоматизированное проектирование «элементной» технологии гибкого производства.

Автоматизация проектирования гибкого автоматизированного производства – сложный и многоступенчатый процесс. Основой создания гибкой производственной системы (ГПС) является технология, которая играет не второстепенную, а главную роль [2]. Проектирование ГПС любого организационного уровня необходимо начинать с глубокой проработки технологического процесса с точки зрения особенностей гибкого производства. Информационное представление производственного процесса усложняется наличием временных связей. Временные связи определяют состав основного, транспортного и вспомогательного оборудования ГПС, его загрузку, показатели эффективности технологических процессов, организационную структуру участка, цеха и завода в целом. Временные связи охватывают весь производственный процесс, включающий технологические процессы механической обработки, термообработки, отделки, очистки, транспортирования заготовок и инструмента, сборки и т.п.

На начальном этапе проектирования ГПС информация о временных связях технологических процессов является наиболее важной. Обычно при неавтоматизированном проектировании эту информацию получают на основе применения укрупненных методов, что неизбежно приводит к неточности или грубым просчетам в проектировании.

Автоматизация проектирования ГПС требуем создания специализированных САПР «элементной » технологии [1], предназначенных для предварительного синтеза технологического процесса обработки каждой детали, и формирования массивов данных о составе и схемах переходов, типаже режущих инструментов и оснастки, временных характеристиках и т.п. Такие САПР обеспечивают синтез "элементной" технологии безотносительно к конкретным моделям станков (так как их выбор предстоит на дальнейших этапах) на уровне обработки элементарных поверхностей и создания на их основе данных для комплексного анализа и принятия решений. Полученная информация является базой для решения задач проектирования структуры и отдельных элементов ГПС. Проектные решения, полученные в САПР «элементной» технологии, могут быть использованы на этапе эксплуатации ГПС при технологической подготовке производства.

С целью получения временных характеристик, необходимых для проектирования ГПС, была создана специализированная САПР. В ее основу положены принципы современной технологии машиностроения, согласно которым конструктивно-технологические характеристики деталей формально могут быть представлены в виде совокупности конструктивно-технологических элементов (КТЭ) и схем их обработки. С этой целью все элементы поверхности деталей машин классифицированы фасетным способом и сгруппированы по отдельным видам [2]. В основу классификации положены их конструктивно-технологические особенности и функциональное назначение, т.е. признаки, определяющие общность элементарных технологических схем обработки, типаж основного и вспомогательного инструмента, последовательность обработки и т.п.

Технология обработки элементарных поверхностей строится на основе типовых технологических решений и обобщения производственного опыта. При этом могут быть приняты неоптимальные решения, что вполне допустимо на начальном этапе проектирования, когда еще неизвестны состав оборудования и его технологические возможности. Оптимальные решения принимаются на стадии проектирования рабочей технологии АС ТПП [2].

Проектирование ведется в автоматическом режиме. Для упрощения процедуры ввода информации о детали созданы специальные сервисные программы с использованием средств машинной графики, что позволяет технологу, не имеющему специальных знаний в области информатики, эффективно участвовать в процессе проектирования ГПС. Каждая поверхность может быть описана определенным набором параметров: исходными размерами, координатами расположения на станке, квалитетом, шероховатостью, характеристиками исходного состояния и т.д. Для кодировки и задания информации ПЭВМ деталь представляется в системе координат станка. На все КТЭ составляется картотека, содержащая их схемы и параметры для кодирования.

Алгоритм работы САПР заключается в следующем. На первом этапе осуществляется ввод исходных данных об изделии и детали, затем в интерактивном режиме описывается деталь с использованием классификатора КТЭ. После ввода всей информации о детали начинается последовательное проектирование «элементарных» технологических процессов обработки каждой КТЭ от 1 до N , где N- общее количество КТЭ детали. Этот процесс является внешним циклом общей процедуры проектирования. В этом цикле проектирование начинается с выбора «элементарного» плана обработки (ЭПО) КТЭ из классификатора ЭПО по размерам и качественным характеристикам КТЭ. ЭПО содержит набор переходов, соответствующих параметрам КТЭ и детали. Дальнейшее проектирование производится в цикле перебора переходов от 1 до, где - количество переходов ЭПО [2].

Непосредственное проектирование «элементарных» технологических процессов состоит в выполнении последовательно производимых процедур: определение межоперационных припусков на обработку, определение параметров режущих инструментов, выбор режимов обработки. При этом используются картотеки припусков, параметры режущих инструментов, режимов обработки. Завершает этап проектирования расчет временных характеристик К-го перехода ЭПО.

После выполнения внешнего цикла осуществляется печать необходимых выходных документов-матриц временных характеристик: механической обработки группы деталей, механической обработкой деталей по видам работ и механической обработки деталей по переходам, а также параметров «элементарных» технологических процессов каждого КТЭ детали. Вся информация о результатах работы САПР «элементной» технологии хранится в выходных файлах и используется в качестве входной для других подсистем интегрированной САПР ГПС.

Структура САПР позволяет использовать ее и для других задач: проектирования рабочих технологических процессов в единичном и опытно – экспериментальном производстве; нормирования технологических операций экспресс – методом; расчета потребного количества инструмента с учетом основного времени обработки и периода стойкости; классификации деталей по конструктивно-технологическим признакам; синтеза унифицированных технологических процессов и создания на этой основе САПР рабочих технологических процессов; создания технологической информации для систем автоматизированной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.

Список литературы:

1.Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении/Ю.М. Соломенцов, В.Г. Митрофанов, А.Ф. Прохоров и др.; Под общ. Ред. Ю.М. Соломенцева, В.К. Митрофанова.- М. Машиностроение, 1986-256с.

2. Пуховский Е.С. Технологические основы гибкого автоматизированного производства.- К.: Вища школа, 1989.-240с.