Министерство образования Российской Федерации

Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова

Н.П.Щербаков

Автоматизация технологического проектирования

Учебное пособие

Барнаул 2002

УДК 658.011.56

Щербаков Н.П. Автоматизация технологического проектирования: Учебное пособие /Алт.гос.техн.ун-т им.И.И.Ползунова.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.- 434с.

Рассмотрены особенности технологической подготовки производства в современных условиях, принципы и задачи проектирования, основы и методология автоматизации технологического проектирования, понятие САПР, виды обеспечения САПР, интеллектуализация технологического проектирования и его современное состояние.

Предназначено для студентов технических вузов и специалистов, работающих в области автоматизации технологического проектирования.

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и специальностям: "Технология машиностроения", "Металлорежущие станки и инструменты", "Инструментальные системы интегрированных машиностроительных производств" (направление подготовки дипломированных специалистов – "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств").

(Разрешение № 19/55 от 05.02.2001г.)

Рецензенты: зав.кафедрой «Автоматизация производства и проектирования в машиностроении» Московского государственного открытого университета, академик Международной академии информатизации, д.т.н., проф. Н.М.Капустин; директор департамента гибких автоматизированных производств Севастопольского государственного технического университета, д.т.н., проф. Ю.К.Новоселов

Введение

В настоящее время огромное значение для развития науки, техники и народного хозяйства имеет автоматизация технологического проектирования (АТП). Необходимость АТП обусловлена непрерывным ростом количества и сложности, вновь разрабатываемых изделий при постоянном отставании (примерно в 5 раз) производительности труда в сфере проектирования от производительности труда в производстве.

В ряде случаев срок технологической подготовки производства стал, соизмерим со сроками нахождения изделия в производстве, а часто и превышает его. Анализ современного производства показывает необходимость постоянного решения сложной дилеммы: устранение противоречия между качеством технических проектов и сроками их разработки. Медлительность при разработке проектов приводит к моральному старению технических решений.

Таким образом, непрерывное усложнение современных технических объектов, повышающиеся требования к их надежности, качеству и технико-экономическим показателям, а также необходимость сокращения сроков разработки, уменьшения ее трудоемкости, стоимости и повышения эффективности труда инженеров-проектировщиков, конструкторов и технологов являются основными предпосылками АТП.

Практическая реализация целей и идей АТП наиболее эффективно происходит в рамках систем автоматизированного проектирования (САПР).

АТП возникла на базе достижений конкретных технических дисциплин, вычислительной математики и вычислительной техники.

В конкретных технических дисциплинах зародились и получили развитие принципы построения технических объектов, приемы и типовые последовательности выполнения проектных задач, системы основных понятий, терминов, классификаций, оценок проектируемых объектов. Многие положения, принципы и приемы традиционного инженерного проектирования совместимы с требованиями автоматизации и оказали определенное влияние на методологию современного АТП.

Однако при традиционном проектировании ориентация на ручной счет не позволяет положить расчетные методы в основу выполнения большинства проектных процедур. Вычислительная математика дала возможность алгоритмизировать и автоматизировать ряд проектных процедур, имеющих известную математическую интерпретацию.

Однако математическая постановка для большинства проектных процедур неочевидна, а их последующая алгоритмическая реализация существующими математическими методами часто неудовлетворительна. Поэтому формализация задач, выбор и разработка математических моделей, методов и алгоритмов выполнения проектных процедур в значительной мере определяют содержание теории АТП.

Необходимое условие реализации алгоритмизированных проектных процедур - наличие соответствующих средств вычислительной техники.

Таким образом, АТП как научно-техническая дисциплина включает в себя:

1) методологию АТП;

2) математическое обеспечение, объединяющее математические модели, методы и алгоритмы для выполнения различных проектных процедур;

3) вопросы комплексирования технических средств и разработки специализированной аппаратуры для САПР;

4) вопросы разработки и использования программно-информационного обеспечения банков данных, пакетов прикладных программ, операционных систем ЭВМ.

Применение ЭВМ для решения инженерных задач началось сразу же после появления первых ЭВМ. Однако это применение требовало от пользователя трудоемкой подготовки задач к решению, заключающейся в математической формулировке задачи, выборе численного метода, разработке алгоритма и его записи на одном из языков программирования. Автоматизированное проектирование отличается от подобного использования ЭВМ, прежде всего тем, что почти все из перечисленных операций автоматизированы и выполняются на ЭВМ с помощью заранее разработанного программного обеспечения, рассчитанного на многократное применение при решении определенного класса проектных задач. От пользователя требуется лишь описать исходные данные задачи на проблемно-ориентированном языке и быть готовым к оценке результатов и принятию решений по полученным от ЭВМ сведениям. Однако существенное повышение эффективности наблюдается только при сквозной автоматизации проектирования с помощью комплекса средств, объединенных в единую систему автоматизации проектирования.

В настоящее время созданы и функционируют крупные САПР в радиоэлектронной и машиностроительной промышленности. Наблюдается тенденция к интеграции автоматизированных систем проектирования и изготовления с образованием систем гибких автоматизированных производств.