______________________________________________________ ______________________________________________________

Д.И. Бокарев

ОСНОВЫ СИСТЕМ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СВАРКЕ

Учебное пособие

Воронеж 2006

Воронежский государственный технический университет

Д.И. Бокарев

ОСНОВЫ СИСТЕМ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СВАРКЕ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2006

УДК 621.791:658.52.011.56(075.8)

Бокарев Д.И. Основы систем автоматизированного проектирования в сварке: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2006. 264 с.

В учебном пособии приведены основные сведения о проектировании, понятие, классификация, принципы создания и виды обеспечения САПР (CAD/CAM/CAE). Рассмотрены методы моделирования, дано введение в оптимизацию. Изложены вопросы конструкторского и технологического проектирования, а также проектирования приспособлений, оснастки и сборочно-сварочных участков цехов.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства».

Издание соответствует требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства», дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в сварке».

Табл. 15. Ил. 72. Библиогр.: 72 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. В.В. Пешков

Рецензенты: Воронежское акционерное

самолетостроительное общество;

канд. техн. наук, доцент И.Б. Корчагин

© Бокарев Д.И., 2006

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский

Государственный технический университет», 2006 в 3 ведение

Прогресс науки и техники, потребности в новых про­мышленных изделиях обусловливают необходимость вы­полнения проектных работ большого объема.

Техника из года в год становится все сложнее, насыщается электроникой, используются новые материалы, требуется более высокая точность изготовления деталей и узлов. Такое усложнение приводит к увеличению трудоемкости проектирования технологических процессов. Кроме того, в промышленности широко используются станки с программным управлением, для которых необходима разработка операционной технологии и составление управляющих программ.

Современная практика проектирования свидетельствует о том, что для достижения успеха инженер должен одинаково хорошо ориентироваться в следующих шести областях:

- в самом объекте, процессе, системе проектирования;

- в аппарате обработки и анализа входной и выходной информа­ции об объекте, процессе, системе и внешней среде;

- в математическом моделировании, т.е. в искусстве постановки и формализации задачи, которое заключается в умении перевести техническое задание с языка проблемно-содержательного на язык математических схем и моделей и далее в специальное программное обеспечение;

- в методах поиска оптимального решения;

- в соответствующем программном обеспечении систем автоматизированного проектирования (диалоговых системах, банках данных и др.);

- в свободном владении средствами вычислительной техники.

Требования, предъявляемые к качеству проектов, срокам их выполне­ния, оказываются все более жесткими по мере увеличе­ния сложности проектируемых объектов и повышения важности выполняемых ими функций. Удовлетворение этих требований только с помощью простого возрастания численности проектировщиков нерационально. Решить проблему можно на основе автоматизации про­ектирования - широкого применения средств вычислительной техники.

Ц ель автоматизации проектирования - повышение качества, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования. Однако не всегда переход от традиционных неавтома­тизированных методов проектирования к автоматизиро­ванным обеспечивает достижение указанной цели. На­пример, часто удается ускорить процесс проектирования без улучшения качества изделий, в отдельных случаях не наблюдается непосредственного снижения материаль­ных затрат. Тем не менее важен эффект ускорения на­учно-технического прогресса в данной области техники.

Важной задачей является проектирование качественных технологических процессов, т.е. изделия, изготовленные по этим процессам, должны отвечать конструктивным и технологическим требованиям в соответствии с назначением, быть экономичными и т.д., а, следовательно, нужно проектировать оптимальные технологические процессы.

Для нахождения оптимального техпроцесса часто приходится разрабатывать несколько его вариантов. Предположим, что имеется технологический процесс механической обработки детали, состоящий из пяти последовательно выполняемых операций. Пусть для каждой операции возможны 6 вариантов ее выполнения. Тогда количество вариантов технологического процесса составит 6⁵=7776.

Если учесть возможность перестановки операций, то количество вариантов увеличится во много раз. Технолог физически не может спроектировать такое количество вариантов (и в разумные сроки, конечно). Поэтому разработка технологических процессов носит субъективный характер и качество спроектированных технологических процессов зависит от опыта и квалификации технолога, который их разработал.

На трудоемкость разработки техпроцесса большое влияние оказывает также сложность конструкции, количество входящих в нее подузлов и деталей, а также годовая программа (количество единиц продукции изготавливаемых в год). Если первое, т.е. увеличение количества составных частей (деталей, особенно разнообразных конструктивно), напрямую повышает трудоемкость проектирования, то со вторым фактором дело обстоит несколько сложнее. Если при единичном производстве иногда нет смысла (с технической и экономической точки зрения) разрабатывать специальные приспособления и удобнее пользоваться стандартным оборудованием, то при массовом наоборот - затраты на разработку специальных приспособлений, возможное приобретение нового оборудования, автоматизацию производства окупятся повышением производительности (а, следовательно снижением себестоимости продукции) и большой годовой программой.

Необходимо отметить, что чем меньше годовая программа выпуска изделия, тем выше стоимость технологической подготовки в общей стоимости продукции.

В виду высокой трудоемкости и сложности технологической подготовки необходимо определить основные направления сокращения трудоемкости и стоимости проектирования технологических процессов.

При проектировании технологических процессов у технолога имеются следующие сферы деятельности:

• оформление технологической документации (маршрутные, операционные карты и другие документы). Это не творческая работа и может быть автоматизирована;

• поиск информации (поиск инструмента, приспособлений, оборудования, заготовок, припусков, нормативов и т.д.). Эта процедура автоматизируется на основе использования информационно-поисковой системы (ИПС) при развитых базах данных на предприятии;

• с тандартные расчеты (расчет припусков, операционных заготовок, режимов резания и т.п.). Такие расчеты можно полностью автоматизировать;

• принятие сложных логических решений (выбор структуры процесса и операций, выбор баз и т.д.). Процесс принятия таких решений полностью автоматизировать не удается.

Использование ЭВМ (собственно, систем автоматизированного проектирования (САПР)) требует повышения квалификации технолога по нескольким направлениям.

Во-первых, пользователь САПР технологических процессов (ТП) должен быть технологом высокой квалификации, т.к. система сама выполняет рутинные работы по поиску нужной информации, стандартным расчетам и оформлению технологической документации. Технолог в режиме диалога должен решать творческие задачи, связанные с принятием сложных логических решений, которые не может выполнить система.

Во-вторых, технолог должен знать язык общения с САПР ТП и уметь ее эксплуатировать, включая анализ ошибок, возникающих в системе, и способы их устранения.

В-третьих, у технолога появляется новая функция сопровождения САПР ТП. Эта функция заключается:

• в корректировке баз данных и пополнении их новой информацией;

• в нахождении и устранении ошибок;

• в разработке алгоритмов для дальнейшего совершенствования САПР ТП.

Диапазон проблем подготовки производства сварных конструкций весьма велик и включает в себя вопросы конструкционной прочности, анализ физических и металлургических процессов, разработку технологической оснастки, проектирование сварочных роботизированных автоматических линий и комплексов, управляющих программ для них, формирование комплекта технологической документации и многое др.