1. Актуальность проблемы. Задачи и особенности технологиче­ской подготовки производства (ТПП) в современных условиях.

Машиностроение – важнейшая отрасль промышленности. Продукция машиностроения используется всеми отраслями народного хозяйства. Перед технологами стоят задачи дальнейшего повышения качества машин и снижения себестоимости.

Основными процессами машиностроения являются процессы механической обработки и сборки. На их долю приходится 70 – 80 % трудоемкости изготовления машин.

Технологическая подготовка производства отстает от темпов интенсификации производства. Ускорение технологической подготовки производства решаются путем использования типовых и групповых технологических процессов. Использование систем автоматизированной подготовки производства, применение гибких автоматизированных производств.

Известно, что традиционный подход к интенсификации производства заключался во всемирном повышении производительности машин, оборудования, технологических процессов. При этом обычно сохраняется значительная доля ручного труда человека. Постепенно по мере прогресса науки и техники традиционный путь интенсификации производства привел к резкому дисбалансу интенсификации труда человека и машины. Дальнейшее следование по этому пути ведут к ещё большему противоречию трудовых возможностей человека и производительности машин.

Главная тенденция и особенность современного производства – расширение, применение более гибких и практически неограниченных для интенсификации интеллектуальных форм труда.

Задачи и особенности тпп в современных условиях

Подготовка производства подразделяется на конструкторскую (КПП) и технологическую (ТПП).

ТПП включает в себя следующие задачи:

1. управление ТПП

2. проектирование технологических процессов механической обработки, сборки и их внедрение.

3. расчет технически обоснованных материальных и трудовых нормативов.

4. проектирование специальных инструментов и технической оснастки.

5. ТПП изготавливаются специальные инструменты и оснастки.

6. подготовка управляющих программ для оборудования с ЧПУ.

7. типизация и нормализация технологического производства инструмента и оснастки.

8. Исследование новых методов обработки деталей и высокопроизводительной оснастки и т.д.

Особенности

Современное производство характеризуется непрерывным совершенствованием производимых машин, повышение их качества, частой сменой объектов производства. Таким образом, к особенностям ТПП относятся:

1. Сокращение сроков, отводимых на ТПП;

2. Повышение сложности решаемых задач;

3. широкое использование унифицированных ТП-ов;

4. Повышение влияния качества технологической подготовки производства на эффективность работы с предприятия.

2. Методы совершенствования ТПП.

Основными методами совершенствования ТПП является:

1. Применение принципов технологической унификации.

2. автоматизация процессов обработки информации

Главная особенность технологического проектирования состоит во многовариантности и слабой формализации проектных задач.

Проектирование технологических процессов – это выбор типовых решений в зависимости от условий производственной среды.

2 уровня решений:

1. обработка отдельных поверхностей и их сочетаний;

2. унификация технологических процессов обработки детали.

Типизация обработки поверхностей основана на многолетней практике, например, известны методы обработки цилиндров, поверхностей, отверстий.

Унификация технологических процессов основана на типовых и групповых технологических процессах.

Типовой технологический процесс разрабатывают на группу деталей, сходных по конструкторско-технологическим признакам, например, валы, диски, рычаги.

Впервые предложил идею типизации технологических процессов Соколовский (1954год).

Групповой технологический процесс разрабатывают на группу деталей, сходных по технологическим признакам, т.е. для этой группы деталей используют одинаковое оборудование, технологическое оснащение, оснастка, инструмент.

Второе направление получило широкое развитие с появлением компьютеров.

3. Место САПР в автоматизированной системе технологической подготовки производства.

САПР принято делить на 2 основного вида:

• САПР конструирования изделий

• САПР технологии их изготовления.

САПР конструирования – CAD-системы, проектирование с помощью компьютера. Эти системы выполняют объемное проектирование изделий, плоское геометрическое проектирование (черчение), инженерный анализ решений.

Научно-исследовательский этап разработки изделий иногда выделяют в самостоятельный САПР – автоматизированная система научных исследований (АСНИ) – САЕ-системы (система инженерного анализа и расчета).

САПР технологии изготовления принято называть автоматизированной системой ТПП (АСТПП). В зарубежной терминологии эти системы называют САРР – системами. С помощью этих систем разрабатывают технологические процессы, оформляют технологическую документацию, разрабатывают управляющие программы для оборудования с ЧПУ.

Более конкретное описание технологии изготовления детали на оборудовании с ЧПУ выполняются с системой автоматизации управления производственным оборудованием. Такую систему называют обычно САМ системой.

Помимо этого различают системы производственного планирования и управления данными (PDM). Есть системы управления ресурсами планирования (ERP).

4. САПР ТП в компьютерно-интегрированном производстве. Элементы интегрированных систем

Экономический эффект от самостоятельного использования CAD/CAM/CAE систем может быть существенно увеличен от интеграции их по средствам САРР системы. Такая интегрированная система на предприятии поддерживается единой базой данных. В ней хранится информация о геометрии и структуре изделия (как результат проектирования в CAD системе), о технологии изготовления (как результат проектирования в САРР системе) и управляющие программы для обработки на станке с ЧПУ (как исходная информация для обработки детали на станке с ЧПУ, полученная с помощью САМ систем).

Элементы интегрированной системы САПР ТП.

При реализации производственных процессов САПР взаимодействует с автоматизированными системами научных исследований и системами управления производством. Рассматривая элементы жизненного цикла изделия можно выделить их связи с САПР.

Основные системы компьютерно-интегрированных производств.

В структуре компьютерно-интегрированного производства выделяются 3 основные иерархические уровня:

1. уровень (верхний) – уровень планирования (подсистемы планирования).

2. уровень (средний) – уровень проектирования.

3. уровень (нижний) – уровень управления производством (включает подсистему управления производственным оборудованием).

Построение компьютерно-интегрированного производства позволяет решает задачи:

1. информационного производства (отход принципа централизации и переход к необходимой децентрализации на каждом из рассматриваемых уровней).

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

3. физических связей подсистем (создание интерфейсов, т.е. стыковка аппаратных средств ЭВМ).

5. САПР ТП как объект проектирования

Проектирование – процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта на основе его написания или алгоритма его функционирования.

Автоматизированным называют проектирование с применением ЭВМ.

САПР – это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязь с необходимыми подразделениями проектной организации и коллективом специалистов (пользователей системы), выполняемых автоматизированное проектирование.

При создании САПР и их составных частей необходимо руководствоваться принципами:

1. системного единства;

2. совместимости;

3. типизации;

4. развития.

Принципы системного единства обеспечивают целостность системы иерархичность проектирования отдельных частей и объекта в целом.

Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытой систему в целом.

Принцип типизации предусматривает разработку и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизируются элементы, имеющие перспективу многократного использования.

Принцип развития дает возможность пополнения, совершенствования и обновления составных частей САПР.

Современные САПР, в том числе и САПР ТП, базируются на информационных технологиях, поэтому для них характерен ряд признаков:

1. объектно-ориентированное взаимодействие человека и ЭВМ;

2. сквозная информационная поддержка на всех этапах обработки информации на основе интегрированной базы данных;

3. бумажный процесс обработки информации;

4. интерактивный режим решения задач, который выполняется в режиме диалога с ЭВМ;

6. Состав и структура САПР ТП. Виды обеспечения САПР ТП.

Состав и структура САПР ТП

Составными структурными частями САПР ТП являются подсистемы. В каждой подсистеме решается функционально законченная последовательность задач. САПР ТП состоит из подсистем:

1. подсистемы проектирования;

2. подсистемы обслуживания.

Подсистемы проектирования выполняют процедуры и операции получения новых данных. Они имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап проектирования или группу взаимосвязанных проектных задач, например, подсистема проектирования детали, ТП и т.д.

Обслуживания подсистем имеют общее системное применение и служат для обеспечения функции проектирований систем, например, систем управления БД, системы ввода/вывода данных, передачи данных и т.д.

Виды обеспечения САПР ТП

1. Методическое обеспечение – совокупность документов, устанавливающих состав и правила отбора и эксплуатации средств обеспечения проектирования.

2. Информационное обеспечение – совокупность данных, необходимых для проектирования, представленных в заданной форме.

3. Математическое обеспечение – совокупность математических методов, математических моделей, алгоритмов, необходимых для проектирования.

4. Программное обеспечение – совокупность машинных программ, необходимых для программирования, представленных в заданной форме на машинных носителях.

5. Техническое обеспечение – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для автоматизации проектирования.

6. Лингвистическое – совокупность языков проектирования, включая термины и определения, правила формализации и методы развертывания и сжатия текстов, необходимых для проектирования, представленных в заданной форме.

7. Организационное обеспечение – совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и её подразделений, связи между ними, функции, а также форму представления и рассмотрения проектных документов, необходимых для проектирования.

7. Информационное обеспечение САПР ТП.

Исходная информация и создание информационных баз

Исходной информацией для проектирования ТП является конструкторская документация на бумажном носителе или в электронном представлении, а также файлы, содержащие плоские и объемные модели изделий. Для выполнения проектирования необходимо использовать различную справочную информацию (ГОСТ, станки, нормали и т.д.).

Вся эта информация, описанная формализовано, составляет информационный фонд САПР ТП. Основным средством ведения информационного фонда является СУБД.

СУБД – программный комплекс, обеспечивающий создание структуры, ввод, модификацию, удаление и поиск данных, а также язык программирования, с помощью которых формируются указанные операции. Совокупность БД и СУБД – банк данных.

К БД предъявляются следующие требования:

1. min избыточность;

2. независимость;

3. целостность данных;

4. секретность.

При создании любой БД разрабатывается модель данных, при этом интересующая пользователей информация существует в двух представлениях:

• логическом;

• физическом.

Логическое представление данных отражает структуру данных, модель не содержит конкретных значений, а только отражает структуру; в дальнейшем структура не изменяется, а данные могут меняться при вводе и редактировании информации.

Применяют следующие модели данных:

• реляционные (табл.);

• сетевые;

• иерархические.

Большинство современных САПР ТП используют реляционные модели данных.

Информационный фонд и его организация

В процессе проектирования возникает необходимость в использовании различной справочной информации (ГОСТы, нормали, паспортные данные станков и т.д.). Вся эта информация, описанная формализовано, составляет информационный фонд САПР ТП. Формы представления его различны: от элементарных справочных таблиц до описания с помощью проблемно ориентированных языков.

Основная функция информационного обеспечения – это введение информационного фонда (создание, реорганизация, обеспечение доступа к данным).

Таким образом, информационное обеспечение САПР – это совокупность информационного фонда и средств его ведения.

В состав информационного фонда входят:

1. нормативно справочная информация (сведения об оборудовании, инструментах, заготовках и т.д.);

2. записываемые временные файлы, которые являются результатом функционирования одной подсистемы САПР, а затем входят в другую подсистему;

3. программные модули отдельных подсистем, подпрограммы для разработки управляющих программ станков ЧПУ;

4. чертежи инструментов, приспособлений, операционные эскизы;

5. шаблоны для ввода информации и оформление документов, например, технологических карт.

Существует 3 варианта организации информационного фонда:

1. когда данные расписываются внутри прикладной программы

2. осуществляется запись данных в файлы

3. с использованием БД

Все 3 подхода имеют право на существование. В настоящее время применяют третий вариант организации информационного фонда.

При организации информационного фонда с использование записи данных в файл известны следующие формы и методы организации и записи данных:

1. односторонние таблицы (матрицы) решений;

2. двухсторонние таблицы (матрицы) решений;

3. алгоритмические таблицы решений;

4. таблицы соответствий;

5. логические таблицы.

8. Лингвистическое обеспечение САПР ТП. Определение и классификация языков

Лингвистическое обеспечение – это совокупность языков, используемых в процессе разработки и эксплуатации САПР.

Под «языком» будем понимать любое средство общения, любую систему символов и знаков для представления к обмену информации.

Лингвистическое обеспечение образует следующие языки:

1. Программирования;

2. Управления;

3. Проектирование.

Языки программирования необходимы для создания программного обеспечения при разработке САПР. Наиболее распространёнными являются языки СИ, Паскаль, Бейсик. В наше время на базе их разработаны и используются среды программирования Дельфи, VBA, Компас- Мастер.

Языки управления служат для управления ЭВМ, периферийными устройствами. Это операционные системы Windows, драйверы принтеров и так далее.

HP/GL – 2 – язык управления принтером HP.

<Имя файла> - plt.

Языки проектирования ориентированны на пользователей – проектировщиков и предназначены для эксплуатации САПР. Эта группа языков делится на:

• Входные,

• Внутренние,

• Выходные языки.

Входные языки являются средством взаимодействия пользователя с САПР, например, в процессе подготовки и ввода исходных данных. Язык для описания чертежей деталей «ОПОС».

TFLEX – технология (TFLEX/Техно Про).

Язык описания чертежей деталей для разработки УП для станков с ЧПУ. Такой язык применяет САПР-СМИ.

Внутренние языки обычно скрыты от пользователей и служат для представления информации, передаваемой между различными подсистемами САПР (CL DATA).

Выходные языки обеспечивают оформление результатов проектирования в текстовом или графическом виде (HP/GL – 2).