18. Особенности автоматизированного

проектирования технологических процессов

изготовления деталей

Основной задачей технологической подготовки производства является проектирование технологических процессов изготовлении деталей, узловой и общей сборки ма­шин; подготовка управляющих программ для оборудо­вания с ЧПУ. Неавтоматизированное проектирование технологических процессов имеет большую трудоемкость, технологические реше­ния часто субъективны, не имеют численного обоснования. По разным оценкам [34] около 10-15% вре­мени технологами затрачивается на принятие решений, остальное время затрачивается на поиск информации и офор­мление технологической документации. Сокращение длительности технологической подготовки производства и повышение качества продукции обеспечивается при грамотном использовании систем автоматизированного проек­тирования технологических процессов (САПР).

Существует несколько классификаций методов автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления деталей. В работах [34], выделяются три метода: алгоритмический типовых и групповых процессов; преобразование процессов аналогов; синтез технологического процесса. В [21] выделяются следующие четыре метода автоматизированного проектирования: параметрический метод, в котором структура технологического процесса (маршрутная технология) формируется вручную, а в автоматизированном режиме определяются переходы, припуски, режимные и другие параметры операционной технологии; метод повторного использования технологических процессов-аналогов; проектирование на основе унифицированных (типовых и групповых) технологий; проектирование методом синтеза параметров технологического процесса с частично известными прототипами и без них. В [22] выделяются два основных метода автоматизированного проектирования: метод адресации, включающий в себя методы алгоритмический и преобразования ти-

повых процессов; проектирование методом синтеза.

Метод адресации является развитием метода аналога с использованием компьютеров и предусматривает автоматизированный поиск ранее разработанной технологии для использования их без изменения или с изменениями операций и корректировкой режимов обработки. Деталь относят к определенной классификационной группе, присваивают ей конструкторский и технологический коды. Эти коды является адресом для автоматизированного поиска в базе данных компьютера или базе национального и международного банка – технологий.

Параметрический метод [22] проектирования технологических процессов заключается в разделении функций между ЭВМ и оператором по крайней мере на два крупных этапа: безмашинное проектирование состава и структуры операций, автоматизированное проектирование параметров операций технологического процесса.

Первый этап - безмашинного проектирования предусматривает решение трудно формализуемых задач: выбора метода изготовления заготовки; формирования состава и структуры операций; выбор оборудования и инструментов; определение технологических баз, схем установки и закрепления заготовки; установление размерных связей и определение погрешностей базирования.

Второй этап - автоматизированного проектирования предусматривает решение следующих задач по расчету параметров операций. Ввод оператором в ЭВМ исходной информации о детали (название и номер чертежа, код, размеры, вид заготовки, материал, твердость, покрытие и др.), кодов структуры процесса (название и коды операций и др.). Далее в автоматическом режиме на ЭВМ решаются следующих задач проектирования: формирование состава переходов; определение оптимальной структуры операций; расчет операционных припусков, предельных размеров; расчет режимов обработки; выбор оборудования и инструментов, оснащения; расчет погрешностей; нормирование; оценка технико-экономической эффективности; разработка управляющих программ для станков с ЧПУ; формирование документации и информации для АСУП.

Метод унифицированных технологий применяется при автоматизированном проектировании на основе проблемно-ориентированной система классификации и группирования деталей. Все детали посредством автоматизированной системы разделяются на унифицированные группы. Для каждой группы создается комплексная деталь. Ее чертеж должен иметь поверхности по форме и расположению всех деталей группы. Поверхности комплексного представителя нумеруются по определенным правилам. При решении задач проектирования номера поверхностей играют роль кодовых чисел или признаков, по значениям которых определяется методы и последовательность обработки поверхностей, число переходов и операций обработки. Затем для комплексной детали-представителя разрабатывается сводный (унифицированный, типовой) технологический процесс. Оформляется технологическая документация: «сводный перечень операций» и «сводный перечень переходов», которые называются типовыми технологически решениями. На основе их разрабатываются таблицы применяемости операций и переходов, с указанием логических условий их выбора [21].

Метод групповых технологий [22] является развитием идей типизации и основан на формированием групп обрабатываемых деталей, характеризуемых общностью типа оборудования, необходимого для их изготовления. Группы формируются по следующим признакам: общность состава обрабатываемых поверхностей; точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей; однородность материала исходной заготовки; серийность выпуска и трудоемкость обработки. Проектирование технологии групповой обработки выполняют в следующей после­довательности. По чертежам производится отбор заготовок, ко­торые могут быть обработаны на одинаковом оборудовании, в однотипных приспособлениях с применением одинакового инструмента. Определяется трудоемкость обработки отобранных заготовок в количестве, обеспечивающем выполнение месяч­ной программы с учетом периодичности запуска. Устанавливается состав группы заготовок исходя из необходимости загрузки оборудования при минимальных переналадках для других групп.

Типизация технологических процессов выполняется по признакам общности техно­логического маршрута и операций.

Унификация технологических процессов выполняется по группам деталей по признаку общности оборудования, оснастки и инструментов, необходимых для их изготовления.

Метод синтеза применяется при отсутствии требуемого типовой или унифицированной технологии-аналога в связи с новизной решаемой задачи, в двух вариантах: с использованием прототипов и без прототипов.

При частичном использовании прототипов проектирование методом синтеза выполняется с использованием базы данных о процессах близких к аналогам. Отличие от метода адресации состоит в том, что у прототипа отсутствует полный состав операций, в этой связи необходимо синтезировать маршрут и структуру операций, состав переходов и др.

При отсутствии прототипов проектирование методом синтеза выполняется с численным обоснованием технологических решений, их оптимизация осуществляется посредством математического моделирования.

На первом этапе проектируется принципиальная схема технологического процесса, которая характеризуется методами и последовательностью обработки поверхностей детали. На втором этапе формируется технологический маршрут обработки (изготовления) детали. Здесь определяются состав и последовательность операций, назначаются технологические базы, устанавливается тип оборудования. На третьем этапе проектируется операционная технология: уточняется состав переходов и структура операций, рассчитываются припуски, режимы обработки каждого перехода всех операций, назначается оборудование, приспособления, режущий и измерительный инструмент, выполняется нормирование, оформляется технологическая документация. На четвертом этапе разрабатываются уп-

управляющие программы для оборудования с ЧПУ.

Проектирование на основе кодирования деталей применяется в автоматизированном проектировании технологий методами адресации. Геометрическая форма и размерная характеристика детали являются наиболее объективным и стабильным признаками при описания геометрического образа детали. Поэтому поиск технологий-аналогов целесообразно осуществлять вначале посредством конструкторского кода, затем — технологического кода. После кодирования и ввода кода в базу данных, осуществ­ляется поиск технологии-аналога. При этом возможно использование дополнительных критериев. Найденный технологический процесс-аналог может полностью и (или) частично отвечать запрашиваемому процессу, быть одним или несколькими. Процедура доработки технологии-аналога может выполняться в ручном режиме, так и в автоматизированном. При больших объемах доработки технологий-аналога целесообразнее проектировать технологический процесс заново методом синтеза. В современных интегрированных САПР ТП используют автоматизированную доработку информации, с учетом конструктивных пара­метров детали.

Метод скоростного прототипирования – используется в системах автоматизированного проектирования высшего уровня (Unigraphics, CATIA/САDАМ Solutions и др.). Развитие компьютерной техники и расчетных методов превратили компьютерное 3D моделирование в основной метод автоматизированного проектирования КР-технологий. Система работает следующем образом: создается геометрическая ЗD-модель детали; производится считывание трёхмерной геометрии детали из САD-системы в формат *.STL; трёхмерная модель разбивается на поперечные сечения с помощью специальных программ; производится последовательное построение сечений всей детали, до тех пор, пока не будет получен фи­зический прототип модели; каждый последующий слой «приклеивается» к предыдущему до полного построения модели. Математическое описание сечений используется для разработки траекторий движения инструментов и режимов обработки.