4.3 Автоматизация проектирования технологических процессов

Развитие кузнечно-штамповочного производства, его значение в экономии металла и энергии в машиностроении и других отраслях промышленности требует совершенствования технологических процессов, ускорения проектирования технологии и инструмента.

Труд технолога и конструктора по инструменту по своей производительности и качеству давно перестал удовлетворять потребностям современной промышленности. Поэтому уже на протяжении нескольких последних десятилетий ученые и инженеры-технологи всего мира занимаются вопросами автоматизации проектирования технологических процессов и оснастки. С самого начала эта работа стала возможна благодаря интенсивному развитию и применению ЭВМ во всех сферах производства.

Построение компьютерно–интегрированного производства включает в себя решение следующих проблем:

1. информационного обеспечения (отход от принципа централизации и переход к координированной децентрализации на каждом из рассмотренных уровней как путем сбора и накопления информации внутри отдельных подсистем, так и в центральной базе данных);

2. обработки информации (стыковка и адаптация программного обеспечения различных подсистем);

3. физической связи подсистем (создание интерфейсов, т.е. стыковка аппаратных средств ЭВМ, включая использование вычислительных систем).

Задача технолога состоит в том, чтобы попытаться изготовить деталь той или иной формы, которую придумал конструктор или, используя САПР ТП определить значение работы, необходимой для выполнения той или иной операции для конкретной детали и осуществить правильный выбор оборудования. Например, автоматизация проектирования технологических процессов и оснастки кузнечно-прессового машиностроения:

1. сокращает сроки и себестоимость проектирования;

2. высвобождает инженеров-технологов от ручного труда при выполнении типовых проектных расчетов и графических работ;

3. уменьшает время передачи заказов с одного участка на другой и уменьшения времени простоя при ожидании заказов;

4. осуществляет переход от последовательной к параллельной обработке;

5. устраняет или существенного ограничения повторяемых ручных операций подготовки и передачи данных (например, машинное изображение геометрических данных можно использовать во всех отделах, связанных с проектированием изделий).

Техническое обеспечение современных систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) обеспечивают персональные компьютеры (ПК) (мощностей современных ПК вполне достаточно), струйные принтеры формата А0, лазерные принтеры формата А4, которые входят в состав автоматизированных рабочих мест.

Методическую базу САПР ТП составляют математические и эвристические модели процессов технологического проектирования и проектирования, методы принятия рациональных и оптимальных проектных решений, способы кодирования и математического описания объектов проектирования. Проектирование строится на базе максимальной стандартизации, унификации и типизации типовых проектных решений. САПР ТП могут основываться как на полной автоматизации, так и на диалоговом режиме.

При полной автоматизации участие человека ограничивается подготовкой исходных данных. Полная автоматизация применяется при решении хорошо формализуемых, как правило, расчетных задач. Диалоговый режим проходит с участием человека и предполагает наличие средств диалогового проектирования и программного обеспечения связи между человеком и ЭВМ. В диалоговом режиме человек имеет возможность оперативно оценивать промежуточные результаты проектирования и активно, творчески влиять на его дальнейший ход. Диалоговый режим применяют для решения логически сложных задач, процесс решения которых заранее нельзя описать в виде алгоритма.

САПР ТП заключается в преобразовании на ЭВМ по заранее разработанной программе сведений о штампуемой детали, условиях ее производства, команд проектировщика и информацию о заготовке, последовательности и параметрах технологических операций, применяемом оборудовании, штампах и другой оснастки. Автоматизированное проектирование выполняется с помощью САПР - организационно-технической системы, состоящей из средств методического, программного, информационного, технического и организационного обеспечения. Информационное обеспечение включает библиотеки стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, конструктивных элементов, комплектующих изделий и материалов, образующие в совокупности базу данных.

В основе современного подхода организации производственного процесса и разделения потоков информации лежит трехмерная твердотельная модель, созданная в CAD-системе и которой предстоит пройти сложный путь от конструктора к станку с ЧПУ. На ранних стадиях развития в качестве такой основы использовали прототип. Прототип - это макет будущей детали или сборочной единицы, частично или полностью повторяющей ее геометрию, а также имитирующий функциональные и эксплуатационные свойства. Первым назначением прототипа является визуализация. Прототип позволяет оценить внешний вид, дизайн изделия. Когда конструктор проектирует новое изделие, необходимо быть уверенным что, в конечном счете, детали нового изделия будут сопрягаться так, как это предусмотрено - без зазоров и нахлестов.

Отсюда вытекает второе предназначение прототипа - проверка собираемости изделия. Если изделие имеет некие подвижные сборочные единицы, то важно знать, будут ли они функционировать так, как предусмотрено в конструкции. Поэтому еще одна функция прототипов - проверка работоспособности конструкции. Еще одно очень важное предназначение прототипа является его использование в качестве мастер-модели при изготовлении опытных серий пластмассовых или металлических деталей нетрадиционными способами. Можно выделить следующие методы изготовления прототипов:

1. традиционные методы изготовления прототипа. К ним можно отнести изготовление вручную экспериментальных моделей будущих изделий или их деталей из пластилина, дерева или пластика;

2. технологии послойного синтеза. Метод появился около 15 лет назад. После подготовки изделия на установке начинается процесс ее “выращивания”, спекания, печати или послойного синтеза - в зависимости от оборудования и используемого материала.

Последовательно, слой за слоем установка воспроизводит геометрию модели. Основой для создания прототипа на установках послойного синтеза служат трехмерные компьютерные модели изделий.

Вопросы для самоподготовки

1. Из чего исходит классификация использующихся в современном машиностроении САПР?

2. Для чего предназначены системы, относящиеся к классу CAD?

3. Для чего предназначены системы CAPP? Приведите их краткую характеристику.

4. Какие проблемы необходимо решить перед построением компьютерно-интегрированого производства?

5. Что такое прототип?