Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
М-'Ш^ЖЕК
СИСТЕМЫАВТОМАТИЗИРОВАННОГОПРОЕКТИРОВАНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ,ПРИСПОСОБЛЕНИЙИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Под общей редакциейС.Н. КОРЧАКА
Допущено Министерством высшего и среднегоспециального образования СССРв качестве учебника для студентов вузов,обучающихся По специальностям"Технология машиностроения","Металлорежущие станки и инструменты"
МОСКВАМАШИНОСТРОЕНИЕ1988
ББК 34.5
С40
УДК 658.512.4.011.56 : 621.9.06-229 + 621.9.02 (075.8)
Авторы: С. Н. Корчак, А. А. Кошин, А. Г. Ракович, Б. И. Синицын
рецензенты: кафедра «Технология машиностроения» Киевского политехнического института, д-р техн, наук проф. А. В. Королев
Системы автоматизированного проектирования техноло- С40 гических процессов, приспособлений и режущих инструментов. Учебник для вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты»/С. Н. Корчак, А. А. Кошин, А. Г. Ракович, Б. И. Синнцын; Под общ. ред. С. Н. Корчака. —М.: Машиностроение, 1988. — 352 с.: ил.
ISBN 5-217-00237-9
Изложены общая методология технологического проектирования, принципы автоматизации решения технологических задач, рассмотрены основные методы машинного решения этих задач, структура систем автоматизированного проектирования технологической подготовки, их математическое, лингвистическое, информационное и технологическое обеспечение. Описаны системы, работающие на предприятиях.
с 270^050000—218’~”033 (01)—88
218—88
ББК 34.5
ISBN 5-217-00237-9
© Издательство «Машиностроение», 1988
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основными процессами в машиностроении являются механи- ) ческая обработка и сборка, на долю которых приходится более / половины общей трудоемкости изготовления машин. Технологи- / ческая подготовка, производства (ТПП) отстает от современных I темпов интенсификации производства. В последние годы доля V реконструируемых и вновь создаваемых машин резко увеличи- ( вается. Эта тенденция будет развиваться и в будущем, так как она | связана с непрерывным ускорением технического перевооружения | народного хозяйства. Уже сейчас общее количество проектиров- щиков в стране составляет около 2,5 млн. человек. Большой У объем проектных работ .обуславливает длительные циклы подготовки производства новых изделий.
Автоматизация технологической подготовки значительно '■ сокращает сроки подготовки производства за счет автоматизации / инженерного труда. Современные гибкие производственные си-1 стемы не могут быть спроектированы, организованы и запущены '"у* в работу без автоматизированного проектирования систем управ- ления технологическим процессом и его подготовки. Таким образом, автоматизация технологической подготовки является основой .1 комплексной автоматизации производства и его эффективного функционирования.
За последние годы различные системы автоматизированного проектирования технологической подготовки производства (САПР ТПП) из стен академических и отраслевых научно-исследовательских институтов перешли в практику машиностроительных заводов.
В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года» указано: «Широко внедрять гибкие переналаживаемые производства и системы автоматизированного проектирования, автоматические линии, машины н оборудование со встроенными средствами микропроцессорной техники, многооперационные станки с числовым программным управлением...».
В постановлениях ЦК КПСС н Совета Министров СССР сформулирована задача развития и широкого внедрения САПР в машиностроение как средства сокращения сроков исследований, разработки и выпуска новых видов продукции машиностроения. Однако интенсивное развитие и внедрение САПР ТПП сдержи ж
вается как недостаточным числом разработок в этой области, так и недостатком кадров технологов, имеющих соответствующие знания для эффективного использования этих систем. Поэтому цель настоящей дисциплины — научить практически пользоваться современными системами инженеров специальностей «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструмент» и близких к ней специальностей, главным образом по технологиям разных отраслей машино- и приборостроения.
Широкий профиль этих специальностей предопределил освещение в учебнике различных задач подготовки производства и управления процессами обработки. Для приобретения практических навыков изучают современное состояние САПР технологических процессов, режущих инструментов и приспособлений. Необходимость объединения этих довольно разнородных задач проектирования в одной дисциплине продиктована общими методическими основами автоматизированного проектирования, на которые отводится 20—25 % материала от объема всей дисциплины,
Одной из особенностей настоящей дисциплины является многовариантность предлагаемых для изучения задач САПР, нашедших практическое применение в разных типах производства (в мелко-, средне-, крупносерийном и массовом), при решении которых используют различное машинное и программное обеспечение. Этим достигается адаптация дисциплины к возможной специализации выпускаемых инженеров, обусловленной требованиями к типам производства, а также обеспеченностью производственного и учебного процесса тем или иным видом вычислительной техники.
Главное внимание обращено на разработки, нашедшие практическое внедрение на многих заводах страны с разным типом производства к станочного оборудования, Такое построение дисциплины, включающей широкий охват методов автоматизации проектирования, характерных для разных типоз производства, на базе различного машинного обеспечения позволит институтам избирательно осваивать практическое применение САПР ТПП для выполнения основной задачи — подготовки инженеров-пользователей тех или иных систем.
В учебнике освещены далеко ие все вопросы, решаемые с помощью САПР ТПП. Основное внимание уделено назначению каждой системы, решаемым ею практическим задачам, методическим особенностям построения системы. Для внедрения систем в учебный процесс, проведения практических занятий на ЭВМ необходимо приобретение системы на программоносителе и комплекта эксплуатационной документации. С этой целью при описании каждой системы указана организация-разработчик,
Гл. 3 написана А. Г. Раковичем, гл. 4 —Б. И. Синицыным, кроме § 3.3, который написан С. Н. Корчаком и А. А. Кошиным, остальной материал написан С. Н. Корчаком и А. А. Кошиным.
ВВЕДЕНИЕ
Технический прогресс в машиностроении связан главным образом с заменой устаревшего металлорежущего оборудования новым, обеспечивающим более высокую степень механизации и автоматизации станочных работ. Автоматизация металлорежущего оборудования приобретает большое значение, так как в народном хозяйстве страны эксплуатируются в настоящее время более 6 млн. станков, требующих переналадки при переходе иа обработку новых деталей, что в свою очередь требует проектирования большого количества новых технологических процессов и оснастки.
Массовое производство характеризуется ростом внедрения автоматических и автоматизированных линий и участков с тон или иной степенью комплексной автоматизации станочных, транспортных, контрольных и сборочных работ. Однако более 80 % всех машин изготовляют на заводах серийного производства, где внедрение традиционной автоматизации сопряжено с техническими трудностями переналадки. За последние 30 лет в серийном производстве наблюдаются два направления технического перевооружения, отличающихся как степенью автоматизации оборудования, так и интенсивностью его внедрения.
Первое направление состоит в замене универсального оборудования с ручным управлением, обслуживаемого рабочими-универсалами высокой квалификации, оборудованием с автоматическим циклом обработки, т. е. настроенном на автоматическое обеспечение качества (главным образом, точности) обработки, позволяющим организовать многостаночное обслуживание рабочими-операторами, а переналадку станков иа разные детали осуществлять наладчиками по тщательно разработанным операционным и наладочным картам либо единичного, либо группового (типового) технологического процесса. В связи с увеличивающимся дефицитом рабочей силы это направление получает достаточно большое распространение, особенно на заводах средне- и крупносерийного производства.
Второе направление связано с внедрением станков с числовым программным управлением, имеющих технологические преимущества перед оборудованием с «жестким» (релейным) управлением,, требующим больших затрат подготовительно-заключительного времени на ручную переналадку его для обработки разных деталей.
Станки с ЧПУ и особенно многоцелевые станки с оперативными системами управления от мнкроЭВМ (с системами CNC и DNC) обладают высокой универсальностью, а смена программ обработки и автоматическая переналадка станка занимает в десятки раз меньше подготовительно-заключительного времени, чем при ручной переналадке. Такая гибкость в переналадках, помимо дальнейшего сокращения рабочих мест, является ценным технологическим и экономическим качеством в современных условиях все большего сокращения сроков изготовления машин неизменной конструкции. Это оборудование становится перспективным и для массового производства, а именно для условий «непрерывного» совершенствования конструкций машин. Наиболее полное и завершенное выражение это направление находит в объединении многоцелевых станков о роботами, автоматическими переналаживаемыми средствами межоперационного транспорта, складами и измерительно-подналадочиыми устройствами. Такое объединение образует гибкие производственные системы (ГПС), управляемые от ЭВМ.
Современные прогнозы развития машиностроения ориентируют к 2000 г. примерно равное применение оборудования этих двух направлений. Рассмотрим, какие новые задачи надлежит решить научно-исследовательским институтам и службам технологической подготовки производства заводов для успешного внедрения этих видов оборудования.
Для настроенных станков-автоматов и полуавтоматов с цикловым управлением потребовалось оперативное расчетно-обоснованное проектирование технологических процессов обработки деталей разных форм и размеров, из разных материалов, с разными требованиями к точности и другим показателям качества, изготовляемых из заготовок разных форм и точности, обработка которых возможна на рассматриваемом станке. Разрабатываемые технологические процессы должны обеспечивать наибольшую производительность н наименьшие затраты. Это далеко не полный перечень задач, решаемых во взаимной связи. Многовариантность возможных технологических решений и необходимость выбора из них рационального (лучше оптимального) объясняет большую трудоемкость технологического проектирования. Если же к этому добавить еще канцелярско-оформительскую часть работ по созданию операционных и наладочных карт (инструкций для наладчиков и операторов, а также документов для планово-экономических и организационных расчетов и исходных материалов для заказа и изготовления режущего, вспомогательного, измерительного инструментов и приспособлений), становится ясным, что эта работа в условиях серийного производства может быть выполнена оперативно только в условиях автоматизированного проектирования.
Таким образом, техническое перевооружение производства требует разработки многочисленных систем автоматизированного 6
проектирования различных этапов технологической подготовки производства, в первую очередь технологических процессов обработки, затем вытекающих из них этапов проектирования специальных режущих, измерительных, вспомогательных инструментов, приспособлений, а также определения планово-экономических показателей обработки.
Хотя работы по внедрению САПР ТПП выполняют на некоторых крупных машиностроительных предприятиях уже более двух десятков лет, большая часть задач ТПП решена локально как по охвату вопросов, так и по глубине проработки, т. е. САПР ТПП состоит пока из отдельных частей, связь между которыми осуществляет инженер, решающий субъективно трудкоформализу- емые задачи проектирования. Таким образом, пока лишь диалог инженера с ЭВМ позволяет осуществить «стыковку» между собой многих решаемых на ЭВМ задач ТПП. Основной причиной, препятствующей комплексному решению САПР ТПП, является не трудность хранения и обработки больших информационных массивов данных (хотя она тоже существенна), а неразработанность сквозных алгоритмов инженерного проектирования операционного описания технологических процессов и отсутствие многих справочно-нормативных данных, необходимых при замене универсальных станков на настроенные станки и станки с ЧПУ.
Раньше точность и качество обработки зависели от квалификации рабочего-универсала, с переходом же на иастроеиные станки потребовались нормативные данные, связывающие точность обработки с глубиной и подачей резания, с исходной точностью заготовки и полуфабриката на каждой операции, с выбором технологических баз и т. д. Этих данных нет в справочниках и нормативах режимов резания (последние пока содержат в основном данные для выбора скорости резания по стойкости ииструмеита). В справочниках технолога имеются лишь относительно широкие диапазоны технологических допусков для черновых, получистовых, чистовых и отделочных стадий обработки без связи с подачами, глубинами, числом рабочих ходов, точностью конкретных моделей станков и рядом других параметров, которые необходимо учитывать при выборе режимов резания. Без таких численных связей однозначно спроектировать процесс обработки без существенных ошибок невозможно.
Пока в серийном производстве управление качеством и производительностью обработки находилось в руках рабочих, а в массовом был допустим подбор режимов и других условий обработки методом «проб и ошибок» (при отладке процесса в пусконаладочный период), не было большой нужды в четких алгоритмах проектирования отдельных операций технологических процессов, обеспеченных необходимыми нормативными данными. Отсутствие таких данных сегодня обусловливает невозможность получения требуемого качества и наибольшей производительности. Поэтому при автоматизированном проектировании технологических про-
цессов вынуждены пока ориентироваться на типовые или групповые технологические процессы-аналоги, дающие усредненные и, как правило, заниженные режимы и производительность для надежного обеспечения качества, так как они разработаны без учета индивидуального качества заготовок и готовых деталей, особенностей станков и многих других технологических условий обработки.
Еще острее задача численной формализации закономерностей управления точностью, качеством и производительностью обработки стоит при переоснащении производства оборудованием второго направления, т. е. станками с ЧПУ и гибкими производственными системами. Причина этого заключается в следующем. При обработке на традиционных станках (без ЧПУ) можно, как правило, осуществлять в автоматическом цикле один или два рабочих хода инструмента. Поэтому операции (и соответственно станки) делят на черновые, получистовые, чистовые и отделочные, при этом уточнение обработки может происходить на заниженных режимах, что компенсируется одновременностью выполнения в^ех операций обработки на разных станках, так как такт выпуска готовых деталей лимитируется одним из наиболее загруженных станков.
В отлнчие от такой организации производства станки с ЧПУ и особенно многоцелевые являются многопереходными, позволяющими концентрировать несколько последовательных (а не одновременно выполняемых) технологических переходов и обеспечивать обработку исходной заготовки до полуфабриката нли готовой детали в соответствии с точностными возможностями конкретного станка. Однако для реализации автоматизированного управления необходимы САПР многопереходных операций обработки на станках с ЧПУ.
Современные автоматизированные системы управления (АСУ) такими станками, реализуемые либо через управляющую ЭВМ, либо через отдельный программоноситель, осуществляют управление лишь траекториями пространственных перемещений инструмента, последовательностью выполнения дискретных команд и их увязки для нормального взаимодействия и функционирования механизмов автоматизации. Технологические режимы резания, а именно число рабочих ходов, подачи и глубины резания на каждый рабочий ход, назначают по результатам экспериментальных переналадок стайка путем изменения в программах режимов резания, т. е. методом «проб и ошибок», начиная от стартовых режимов, назначенных субъективно технологом- программистом. Поэтому экспериментальная отладка технологической части программ для каждой детали занимает на производстве около половины всего времени простоев станков с ЧПУ. После отладки программа заносится окончательно на перфоленту или в память управляющей ЭВМ, ио при этом для каждой новой детали или при смене заготовки, или при изменении других уело- 8
вий вновь повторяют экспериментальную отработку программы. Естественно, что это снижает гибкость, универсальность и, главное, производительность этого дорогостоящего оборудования.
Недоработки нормативов по однозначному выбору числа рабочих ходов, глубин резания и подач обусловливают приближенность расчета основного (технологического) времени, определяющего производительность процесса. Отсутствуют также систематизированные справочные данные по затратам машинно- вспомогательного времени, т. е. времени на автоматизированные перемещения элементов станка (на вспомогательные ходы), что также исключает пока возможность обоснованного проектирования штучного времени, следовательно, численности оборудования, рабочей силы (расчет циклограмм многостаночного обслуживания), площадей и всех экономических затрат на выполнение разных программ выпуска тех или иных деталей. Поэтому автоматизированное проектирование многопереходных операций для оборудования с ЦПУ делает на современном этапе первые шаги по установлению нормативных зависимостей управления точностью и качеством обработки заготовок разных форм и точностей путем расчета числа рабочих ходов, а также глубин, резаиия и подач для каждого рабочего хода.
Таким образом, переоснащение машиностроительных заводов новым оборудованием (как настроенными станками, так и станками с ЧПУ, в том числе и управляемых от ЭВМ) поставило перед технологическими службами заводов и институтов задачи автоматизации проектных работ в области ТПП с широким охватом как ранее решенных, так и новых алгоритмов проектирования маршрутных описаний технологических процессов, отдельных операций, операционных описаний процессов (групповых н единичных), инструментов (режущих, измерительных и вспомогательных), приспособлений, станков, роботов и автоматизированных систем управления ими.
Выше кратко рассмотрены тенленпии^развития аспектов СДПР техн^<Нйяесц^^*(ТП)7'*объясняющие современное не
завершенное состояние многих решений и их многообразие, а также узкое, часто конкретное производственное решение задач машинного проектирования. Следует в дополнение к этому затронуть тенденции развития вычислительной техники, предназначенной для решения технологических задач.
Средства вычислительной техники (ЭВМ серии ЕС, мини-ЭВМ серии СМ и мккроЭВМ) в настоящее время находят все более широкое применение. Особенно актуально использование ЭВМ в машиностроении, определяющем успешную работу большинства различных отраслей народного хозяйства страны. В 60—70-е годы предприятия оснащались в основном большими ЭВМ типа ЕС. Несмотря на большой объем информации и вычислений в области ТПП, требующих больших ЭВМ, в настоящее время реализуется отход от больших универсальных ЭВМ.
Организационным недостатком использования больших машин на современном этапе является практическое отсутствие на машиностроительных предприятиях терминальных сетей, обеспечивающих работу выносных терминалов на рабочих местах пользователей, что вместе с рядом особенностей и сложностей ввода исходных данных в машину исключает обычно прямое общение проектировщика с ЭВМ, так как работу на таких машинах, как правило, осуществляет оператор. Это затрудняет диалог для поиска того илн иного решения путем расчета вариантов, по крайней мере, делает его неоперативным, требует разработки чисто программных, т. е. полностью формализованных решений, оставляя за пользователем лишь функцию подготовки (кодирования) данных для расчета и лишая его возможности выполнить анализ и диагностику ошибок кодирования, ввода данных в машину и машинных сбоев, а главное — поиска диалоговых оптимальных решений. Оператор, отгораживая инженера-пользователя от непосредственного «разговора» с большими ЭВМ, является пока существенным тормозом в практическом внедрении современных САПР ТПП, находящихся в стадии непрерывного роста, развития, совершенствования, с далеко ие завершенным методическим, алгоритмическим н программным обеспечением.
На современном этапе наибольшим спросом на заводах пользуются мини-ЭВМ типа СМ, которые представляют инженеру- проектировщику возможность прямого общения с ЭВМ для работы в диалоге, для адаптации системы к непрерывно изменяющимся условиям производства, для выполнения диагностики ошибок * и принимаемых решений, т. е. для непрерывного совершенствования используемой САПР. Увеличивающийся объем памяти таких машин (например, ЭВМ СМ 1420, СМ 1700), их быстродействие, а также возможность стыковки их «сверху» с ЕС ЭВМ и «снизу» с микроЭВМ делает их весьма перспективными и для решения крупных задач САПР ТПП. На базе машин серии СМ создают в настоящее время автоматизированные рабочие места (АРМ), специализированные для технологов, конструкторов, экономистов и других специалистов за счет ориентированного набора периферийных устройств, вплоть до создания разветвленной на территории предприятия сети терминалов, охватывающей рабочие места пользователей. Делаются попытки создания интегрированных автоматизированных систем «проектирование конструкций — проектирование процессов — программирование обработки — «малолюдное изготовление деталей и их сборка».
К настоящему времени выделились два направления примеие- НИЯ СреДСТВ вычислительной tpypuku пЧ^ргии^р^нн^^то^ ( тнзация производственных процессов и автоматизация инженер- £ кого труда "Первое направление — это оборудованне с числовым программным управлением, гибкие производственные комплексы и системы. Второе — системы автоматизированного проектирования изделий н технологии их изготовления (САПР), автоматизи-
рованные системы управления технологическими процессами (АСУ Т41) и производством (АСУП). Это многообразие решаемых задач можно разбить по виду выходного информационного материала на два типа.
Машинная печать и тиражирование различной технологической документации в рамках требований ГОСТов, ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП, АСТПП, т. е. чертежей, графиков, различных карт технологических процессов и другой конструкторской, технологической, нормативной и бухгалтерско-экономической документации, выполненной с разной степенью точности и глубины проработки, диктуемых серийностью производства и отраслевыми условиями обработки. Это порождает большое разнообразие решаемых задач и обычно частный отраслевой характер разрабатываемых САПР ТПП. В перспективе неоправданное разнообразие таких разработок будет сокращено за счет межотраслевой стандартизации и унификации методик, алгоритмов, языков программирования, нормативно-справочных материалов,. в том числе единых общемашиностроительиых технически обоснованных режимов резания и норм времени для обоснованного н гибкого (универсального) управления качеством и производительностью обработки.
Запись управляющих программ на различных программоносителях, необходимых для оборудования с ЧПУ, включая и управляемого от ЭВМ; в том числе объединенных в гибкие производственные системы вие зависимости от типа производства. Для полного решения этой задачи необходимо от эмпирического подбора режимов резания в программах обработки перейти к использованию автоматизированных систем управления, разработанных на базе САПР операций, зачастую состоящих из разных видов обработки по тщательно разработанным общим нормативным зависимостям, управляющим качеством и производительностью обработки заготовок.
В стране насчитывается несколько сотен различных САПР технологического назначения, работающих, как на машиностроительных предприятиях, так и в проектных организациях. Поэтому при внедрении на предприятии методов автоматизации технологической подготовки производства, актуальной и целесообразной (экономически и организационно) является задача не создания новой САПР, а выбор системы из множества имеющихся и адаптация ее к конкретной производственной обстановке.
С этой целью в учебнике дай обзор систем автоматизированного проектирования технологических процессов, основ их методического обеспечения, особенности адаптации к условиям конкретного предприятия. Особое внимание уделено условиям рационального применения каждой САПР, требованиям к САПР, зависящим от типа производства, характера и сложности выпускаемой продукции. Технологи, приняв решение о внедрении
на предприятии САПР ТПП, стоят перед выбором: на какой системе остановиться, какая для них лучше. Целесообразность внедрения системы зависит от соответствия ее кругу задач и степени подробности их решения на данном предприятии при технологической подготовке производства.
Задачи технологической подготовки производства и степень подробности их решения, определяются характером производства. В условиях единичного и мелкосерийного производства, как правило, ограничиваются.разработкой маршрутного или маршрутное операционного описаний технологических процессов. Для среднесерийного производства прректируется операционное описание процесса с расчетом режимов резання и норм времени; оформляются ведомости потребной оснастки, режущего и измерительного инструментов. Для крупносерийного и массового производства характерно включение в технологические процессы автоматизированного оборудования, применение специальной оснастки. В этих условиях оправдывает себя тщательная проработка каждого элемента технологического единичного процесса, анализ множества вариантов, оптимизация, размерный анализ процесса. Задачи, решаемые САПР ТП, должны отражать специфику технологической подготовки, т. е. учитывать тип производства.
В связи с перечисленными выше условиями для разных типов производства и разного металлорежущего оборудования в учебнике рассмотрены типовые представители систем различного назначения, наиболее часто применяемые на предприятиях:
САПР маршрутного описания технологических процессов обработки на универсальных стайках для условий мелкосерийного производства;
САПР операционного описания процессов обработки на настроенных станках для среднесерийного производства на основе групповых и типовых технологических процессов;
локальные САПР, решающие отдельные задачи для технологических процессов массового производства, например машинное проектирование операций (режимов резания и норм времени на токарных, фрезерных, шлифовальных станках, на токарно-револьверных и токарных многошпиндельных автоматах, расчет операционных размеров и припусков в системе операционных размерных цепей от заготовки до готовой детали, оптимизация условий обработки и т. д.);
элементы САПР операций для токарных и фрезерных станков с ЧПУ;
элементы САПР рабочих ходов инструментов для многоцелевых станков, управляемых от ЭВМ;
САПР типовых режущих инструментов;
САПР типовых приспособлений.
Распределение выпускников до окончания института на разные заводы требует их индивидуальной специализации применительно 12
к характеру будущей работы. Имеется в виду, что студент, изучив весь предлагаемый в учебнике набор САПР ТПП для всех типов производств, будет специализироваться в дипломном проекте в той САПР, в которой нуждается завод, принимающий выпускника. Практика специализации выпускников по САПР показала, что наибольший эффект скорейшего внедрения систем САПР в производство достигается передачей из института на завод специалистов вместе с адаптированной ими к нуждам конкретного завода той или иной требуемой системой. Учитывая, что обще- методи ческой литературы по САПР довольно много, в учебнике по каждой описываемой системе приведены не только теоретикометодические основы разработок САПР, достаточные для пользователя (но не разработчика!) системы, но описаны также практические приемы освоения каждой системы, которые должны быть закреплены на соответствующих практических занятиях на ЭВМ. Иными словами, в дополнение к большому количеству научно- методической литературы по САПР ТПП, авторы поставили своей главной целью формирование у студентов практических навыков эксплуатации и, главным образом, адаптации' разных систем к конкретным' условиям заводов-пользователей.
Выше были кратко затронуты причины неполной формализации и алгоритмизации проектных задач технологического проектирования. Поскольку эти задачи требуют скорейшего решеиия, авторы сочли целесообразным дать подробный анализ не решенных на сегодня задач автоматизированного проектирования, главным образом в области операционных описаний технологических процессов и проектирования отдельных операций механической обработки. Такие «технологические предисловия» помещены перед соответствующими разделами САПР.
ГЛАВА 1ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
§ U1. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДОЛОГИИ ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Привлечение ЭВМ к решению задач технологического проектирования связано с комплексом специфичных вопросов, касающихся особенностей работы ЭВМ. Электронно-вычислительные машины работают по строгим формальным алгоритмам, подчиняющимся законам математической логики, в связи с чем процесс технологического проектирования также должен быть описан с помощью формальных алгоритмов. Однако, как уже отмечалось, пока не достигнут уровень полной формализации всех решаемых в ТПП задач. ■
Поэтому современные технологические алгоритмы используемых в промышленности САПР ТП (технологических процессов) отличаются между собой той или иной степенью приближенности в решении проектных вопросов. Эта приближенность объясняется недостаточностью нормативной базы по режимам резания, а именно отсутствием в нормативах резания численных связен для выбора подач, глубин резания и числа рабочих ходов инструментов, а также трудностями выбора однозначных путей проектирования из-за многовариантности ряда основных проектных решений. Несмотря на то, что САПР ТП разрабатывается, как правило, для отдельных классов деталей (тела вращения, корпусные детали и т. д.), а зачастую и для более узкой группы конкретных деталей (групповые процессы), не удается однозначно определить расчетами структуры процесса, -т. е. требуемое для обработки точное число операций и станков, а также проектную трудоемкость каждой операции и всего процесса.
При традиционном проектировании технолог обычно разрабатывает и сравнивает «в уме» несколько вариантов, стремясь к процессу с минимальным числом операций и станков (это называют структурной оптимизацией) и минимальной трудоемкости и стоимости операции (параметрическая оптимизация). Неоднозначность решений при структурной и параметрической оптимизации объясняется рядом причин. Поэтому прежде чем излагать применяемые-иа практике методы автоматизированного проектирования технологических процессов, рассмотрим причины методической и расчетной неоднозначности проектных решений, характерных для современного состояния проектирования, которые в свою очередь обусловливают ту или иную степень приближенности автоматизированного проектирования.
Эта приближенность, как уже отмечалось, связана с отсутствием однозначных решений как в области общей методики проектирования, так и с отсутствием некоторой части численного технологического обеспечения (нормативного банка данных) для общепринятых методических путей проектирования. Следует при этом учитывать, что при традиционном проектировании технолог решает вопросы интуитивно, без расчета вариантов, так как выбор того или иного варианта для него зачастую очевиден. Автоматизированное проектирование требует полной формализации расчета всех возможных вариантов и выбора из них оптимального. Однако такого расчетного уровня современная наука проектирования технологических процессов еще не достигла.
Ниже вкратце изложена существующая методика теоретического расчетного проектирования технологических процессов, сделан анализ проектных решений, не обеспеченных пока расчетами, и намечены пути осуществления расчетных решений. На этом фоне прн последующем рассмотрении разных САПР ТП станут более понятны (на основе сравнения с теоретическими решениями) те приближения н неточности, которые заложены сегодня в те или иные используемые на практике САПР ТП. Такие оценки имеют большое практическое значение для выбора той или иной САПР ТП для конкретного типа производства, понимания ее недостатков, с которыми сегодня вынуждены мириться проектировщики, и, главное, понимания путей совершенствования и дальнейшего развития САПР ТП в направлении более точного и быстрого проектирования.
Ниже приведен анализ двух главных методических направлений, по которым требуется быстрейшая разработка технологических алгоритмов:
структурной оптимизации и однозначной формализации раз- мерио-точностиого проектирования операций единичных процессов, особенно необходимых сегодня (по тщательности разработки) для условий массового производства, т. е. с учетом индивидуальных особенностей заготовок и требований к готовой детали;
параметрической оптимизации (главным образом, оптимизации технологических элементов режимов резания) отдельных операций.
Эти направления в виде постановки нерешенных задач уже отмечены во введении, поэтому ниже, кроме анализа, приведена наметившаяся тенденция в практическом решении этих вопросов. В конце излагаемого в учебнике материала кратко дан анализ некоторых других недостатков современного состояния САПР ТП и тенденции путей их устранения.
/Основные направления совершенствованиятехнологической подготовки производства
Единая система технологической подготовки производства. Особенности развития современного машиностроения обуславливают широкое применение методов унификации изделий, типиза-
ции технологических процессов, стандартизации переналаживаемых средств технологического оснащения и автоматизации производственных процессов и инженерно-технических работ. Средством обобщения и комплексного внедрения достижений науки, техники и передового опыта в народное хозяйство является Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), разработанная Госстандартом СССР совместно с министерствами и ведомствами.
Стандарты ЕСТПП определяют принципы и направления совершенствования технологической подготовки производства на предприятиях и вместе с тем позволяют каждому предприятию учесть специфические особенности путем разработки на базе стандартов ЕСТПП стандартов предприятий. Таким образом, ЕСТПП обладает необходимой гибкостью.
ЕСТПП базируется на трех основных положениях: унификации и отработке изделий на технологичность; типизации технологических процессов;
механизации и автоматизации производственных процессов и инженерно-технических работ.
Комплекс стандартов ЕСТПП и систем, взаимодействующих с ней, служит основой повышения эффективности производства — сокращения сроков и затрат на его технологическую подготовку. При внедрении стандартов это достигается совершенствованием проектирования технологических процессов, проектирования и изготовления средств технологического оснащения, а также совершенствования организации и управления технологической подготовкой производства.
Автоматизация подготовки производства с помощью ЭВМ. Сроки ТПП на базе технологической унификации в большой степени зависят от скорости переработки информации. Поэтому для сокращения этих сроков необходимы способы быстрейшей ее переработки. На современном этапе развития техники проблема может быть решена с помощью ЭВМ. Стандарты ЕСТПП предусматривают приведение всей информации, используемой при технологическом проектировании, к единому виду формального представления, что создает объективные предпосылки использования ЭВ/vl для ее переработки.
В ЕСТПП предусмотрена группа стандартов по правилам применения технических средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ, регламентирующая основные принципиальные вопросы автоматизации технологической подготовки производства.
Основополагающим стандартом этой группы является ГОСТ 14,401—73 ЕСТПП «Правила организации раббт по механизации. и автоматизации решения инженерно-технических задач и задач управления технологической подготовкой производства». Этим ГОСТом регламентированы порядок проведения работ по автоматизации, установлены их этапы, состав работ иа каждом 16
этапе и требования, которым должен удовлетворять полученный результат. В самом процессе автоматизации предусмотрено создание математического, информационного и технического обеспечения автоматизированных методов, которые регламентированы остальными стандартами этой группы.
В истории развития автоматизации технологической подготовки производства можно выделить три этапа. Первый этап (период зарождения) длился с конца пятидесятых годов до 1966 г. На этом этапе с помощью ЭВМ решали частные задачи технологической подготовки, в основном расчетного характера, хотя формулировались и делались попытки решения с помощью ЭВМ нерасчетных задач проектирования. В Академии наук БССР (г. Минск) под руководством Г. К. Горанского были начаты работы по автоматизации конструирования и технологического проектирования: расчет деталей машин, конструирование сложных машиностроительных объектов, расчет режимов резания и норм времени, проектирование режущих инструментов и станочных приспособлений, работ по автоматизации вычерчивания и т. д. Были проведены функциональные исследования, которые в значительной степени предопределили дальнейшее развитие проблемы.
В Институте автоматики (г. Киев) под . руководством Г. А. Спыну проводили работы по автоматизации подготовки программ для станков с числовым программным управлением, по автоматизации проектирования технологических процессов. В научно-исследовательском институте прикладной математики и кибернетики (г. Горький) под руководством А. М. Гильмана выполнены исследования по автоматизации проектирования технологических процессов. Важным событием стало создание в стране межотраслевой головной организации по применению математических методов и средств вычислительной техники для автоматизации процессов технической подготовки производства — Института технической киберйетики Академии наук Белорусской ССР.
Второй этап (1967—1970 гг.) характеризуется бурным ростом числа организаций, занимающихся проблемой автоматизации технологической подготовки производства, и переходом от решения отдельных задач к созданию систем и подсистем технологического проектирования. Системный подход к технологическому проектированию позволил выявить перечень задач, для решения которых целесообразно привлекать ЭВМ, а также принципиальный состав и структуру автоматизированной системы технологической подготовки производства.
Наибольшее распространение в машиностроении получил прин» цип автоматизации технологической подготовки производства на основе типовых (ГОСТ 14.303—73) и групповых (ГОСТ 14.316—75) технологических процессов. В соответствии с таким принципом автоматизации на многих машиностроительных
предприятиях были проведены работы по унификации процессов, созданию классификационных групп деталей, унификации технологической оснастки и приспособлений, в том числе и штампов, специализации рабочих мест и другие подготовительные работы, определяющие по ГОСТ 14.312—74 основные признаки групповой формы организации производства.
На базе унификации технологических приспособлений и их функциональных элементов в виде нормализованных деталей и конструкций, типовых конструктивных решений и прочих данных подобного рода получили развитие принципы и алгоритмы автоматизированного конструирования приспособлений.
В составе функциональных возможностей системных пакетов прикладных программ (ППП) автоматизированного проектирования маршрутов и операций обработки эффективно стали решаться задачи подбора унифицированного н проектирования специального инструмента. Прн этом, как показала практика, инструментальная подготовка производства должна базироваться в рамках единого комплекса технологической подготовки производства иа основе гибких (многоварнантных) алгоритмов выбора и проектирования инструментов.
Практический опыт эксплуатации систем автоматизированного проектирования в машино- и приборостроении позволил уточнить ранее известные н отработать новые принципы построения комплексных систем (подсистем) автоматизированного проектирования промышленных изделий. Некоторые из этих принципов, определившие тенденции создания следующих поколений систем автоматизированного проектирования в машиио- и приборостроении, состоят в следующем:
применение в составе технического обеспечения автоматизации базовых (центральных) ЭВМ высокой производительности с последующим переходом на двухуровневые машинные комплексы коллективного пользования;
повышение уровня унификации и стандартизации операционных систем (ОС) проектирования, а также лингвистического и информационного обеспечения в рамках объектно-ориентированных систем автоматизированного проектирования;
создание ■ комплексов средств, ориентированных преимущественно на автоматизированное проектирование (интерактивный режим работы);
организация программного обеспечения автоматизированного проектирования и ППП по принципу модульных наборов с возможностью их корректировки н пополнения с целью совершенствования выполнения любых проектных операций и процедур;
автономность разработок и ввода в эксплуатацию по мере готовности объектных ППП (объектных подсистем) автоматизированного проектирования;
повышение роли методического обеспечения автоматизированного проектирования и требований к его стандартизации;
создание на предприятиях, занимающихся автоматизацией проектирования, специальных подразделении (групп) специалистов сопровождения комплексов средств автоматизации проектирования;
разработка и стандартизация состава и форм выходных документов автоматизированного проектирования для подразделений и сторонних предприятий-изготовителей объектов автоматизированного проектирования;
оснащение подразделений и предприятий-изготовителей комплексом средств для автоматизированной корректировки проектных решений, полученных автоматизированными методами, и самостоятельной подготовки машинной информации для управления технологическим оборудованием;
организация новых разработок в промышленном освоении комплексов средств автоматизированного проектирования силами творческих коопераций" специалистов различных предприятий и отраслей.
С начала 70-х годов в различных министерствах стали создавать отраслевые головные организации по автоматизации технологической подготовки производства, которые проводят работы (в рамках отраслевых координационных планов), направленные на создание автоматизированных систем технологической подготовки, охватывающих широкий круг задач. В этих задачах определяющее значение принадлежит проектированию технологических процессов, с которых начинается технологическая подготовка производства по освоению новых изделий и от точности разработки которых зависят многие технические и экономические показатели деятельности производства.
В связи с тем, что в САПР ТП, применяемых на производстве в настоящее время, еще не достигнут требуемый уровень точности проектирования нз-за трудностей формализованного (расчетного) учета некоторых факторов, ниже кратко изложены основы методики расчетио-точностного проектирования технологических процессов, реализация которых в САПР ТП является наиболее важной и перспективной задачей, определяющей точность проектирования.
Основы размерно-точностного проектирования процессовмеханической обработки резанием на настроенных станках
Конечной целью проектирования технологических процессов является, как известно, определение числа операций и станков, последовательности обработки заготовок, которые обеспечивают
получение деталей требуемой точности и качества. Минимальное число операций и станков, а также минимальное время обработки на них предопределяет наибольшую производительность и экономичность. Эти показатели могут быть достигнуты, если обработка заготовок до получения готовых деталей идет «кратчайшим» путем, который реализуется через станочные операции. Главная задача — уменьшить допуски заготовок до допусков готовых деталей. Допуски иа чертеже детали конструктор ставит, исходя из служебного назначения детали, иа те (и только на те) размеры, которые важны для ее правильного функционирования. Остальные размеры не указывают на чертеже и их выполняют с большими допусками. Проектируемый технологический процесс решает задачу получения готовой детали, главным критерием годности которой является выполнение требований по точности.
На чертежах. заготовок проставляют размеры с допусками, описывающими точность формирования заготовок разными способами (штамповкой, литьем) в зависимости от конструкции штампов, литейных форм и других особенностей формообразующих инструментов и машин. Иными словами технолог на чертежах заготовок проставляет размеры с допусками, связывающими часто в заготовке не те поверхности, что в чертеже готовой детали.
Наконец, технолог, проектирующий последовательность операций обработки на настроенных станках или станках с ЧПУ, проставляет на операционных эскизах операционные наладочные размеры (со справочными технологическими допусками), схема простановки которых зависит от принятой наладкн иа каждой операции, т. е. от выбора технологических баз (с одной стороны) и расположения и траектории движения инструмента (с другой). Схема простановки этих размеров часто не совпадает со схемой простановки размеров на чертежах заготовки и детали. При этом, чем сложнее деталь по форме и числу обрабатываемых поверхностей, размеры которых могут быть проставлены неоднозначно, тем больше таких несовпадений в схемах простановки размеров в чертежах заготовки, готовой детали и на операционных эскизах проектируемого процесса обработки. Точностную увязку этих размеров при трансформации размеров, проставленных иа чертеже заготовки, в размеры готовой детали через операционные наладочные размеры по всему технологическому процессу производят путем применения методики составления и расчета операционных размерных цепей, лежащей в основе размерно-точностного проектирования числа операций обработки деталей на настроенных станках. Поскольку методика составления и расчета операционных размерных цепей не нашла своего завершения в справочниках, учебниках н заводских материалах, а в отдельных публикациях приведена неполно и противоречиво, ниже кратко изложены основы размерно-точностиого проектирования в виде постановки задачи, которую еще предстоит решить при автоматизнро- ванном проектировании.
Сочетание нормативных справочных технологических допусков на разные виды и стадии обработки с методикой расчета номинальных размеров (припусков) и допусков операционных размеров составляет арсенал технолога-проектировщика, который позволяет расчетным путем определять проектируемую точность вариантов технологических процессов обработки. Эти варианты характеризуются разным числом рабочих ходов инструмента (операций, станков) в зависимости от способа технологического базирования заготовок и наладок станков. Многовариантность выбора технологических баз и наладок, недостаточность нормативной базы по охвату справочными операционными допусками разного станочного оборудования и нечеткость методики составления операционных размерных цепей обусловливает большое влияние индивидуального опыта и технологической грамотности технолога- проектировщика на правильность прогнозирования точности последовательных операций, их численную минимизацию н, следовательно, на обоснованность производительности и экономичности спроектированного процесса...
До недавних пор операционное описание технологических процессов разрабатывалось лишь для массового и крупносерийного производства (для настроенных станков), а в серийном производстве (для универсальных станков, управляемых рабочими) ограничивались разработкой маршрутного описаиия технологии, где не требовался расчет точности операционных размеров, так как рабочий-универсал обеспечивал точность обработки «по промерам» пробными ходами инструмента. В массовом производстве ошибки «ручного» проектирования устраняли, как правило, при отладке процессов в пусконаладочный период и с этим мирились, так как, несмотря на большие потери времени и средств, связаиных с переоснащением линий и поточных участков, это производили один раз на длительный период эксплуатации.
Последние годы заводы серийного производства (выпускающие более 80 % всей машиностроительной продукции страны) переоснащают, устанавливая настроенные станки, переналаживаемые автоматические линии, станки с ЧПУ, создавая гибкие роботизированные технологические линии и участки. Таким образом, разработка с помощью ЭВМ операционного описания технологии Стала актуальной задачей для всех видов серийного производства, а это в свою очередь поставило задачу четкой расчетной формализации проектирования единичных процессов и в первую очередь размерно-точностиого проектирования последовательности операции по всему процессу, основанному на использовании методики составления и расчета'операционных размерных цепей.
Наиболее часто в практических расчетах встречаются ошибки, связанные с неправильной оценкой влияния на проектируемую точность обработки взаимосвязей между конструкторскими, технологическими и измерительными базами на разных установках и наладках.
Рис. 1.1. Простановка размеров на деталях простейших формРис. 1.1. Простановка размеров на деталях простейших форм
Рис. 1.1. Простановка размеров на деталях простейших форм
Рис. 1.1. Простановка размеров на деталях простейших форм
В справочниках [3, 9, 14, 151 обобщена точность, получаемая на тех или иных вндах и стадиях обработки в виде нормативных таблиц технологических допусков экономической точности обработки. Эти справочные таблицы являются практически единственной проектной основой для расчетного определения числа рабочих ходов инструмента, а следовательно, и числа операций и станков, необходимых для получения детали требуемой точности нз выбранной заготовки (точность заготовки зависит от метода ее получения). Справочные технологические допуски должны быть отнесены только к тем операционным размерам, на которых оии статистически были измерены. Так как этн размеры могут не совпадать по схеме простановки с чертежными размерами, проанализируем варианты схем простановки размеров в чертежах деталей и на операционных эскизах и рассмотрим возможна лн обработка поверхностей деталей на настроенных станках, руководствуясь размерами, проставленными конструктором на чертеже, а не операционными наладочными размерами.
На чертежах деталей простейших форм, приведенных на рис. 1.1, возможна единственная (однозначная) простановка размеров (габаритных размеров). Для деталей более сложной формы (осесимметричные и корпусные) характерны многовариантные схемы простановки линейных размеров (рис. 1.2) в зависимости главным образом от служебного назначения детали.
Проектирование операций технологического процесса, естественно, должно обеспечить точность размеров, проставленных на чертеже, иными словами обработка каждой поверхности будет закончена тогда, когда справочный технологический допуск на принятый вид (точение, фрезерование и др.) и стадию обработки будет равен нлн меньше допуска, указанного на чертеже. При размерно-точностном проектировании процессов обработки деталей сложных форм с различными вариантами простановки
Рис, 1.2, Простановка линейных размеров на деталях сложной формыРис, 1.2, Простановка линейных размеров на деталях сложной формыразмеров на чертежах возникает вопрос: к каким линейным операционным размерам могут быть адресованы справочные технологические допуски (к любым или строго определенным)? Для ответа на этот вопрос рассмотрим основы
Рис, 1.2, Простановка линейных размеров на деталях сложной формы
Рис, 1.2, Простановка линейных размеров на деталях сложной формы
ililДопускзаготовкиДопускзаготовкиПрипуск начерновую обработку
il
il
Допускзаготовки
Допускзаготовки
Допускчерновой обработки
Припуск на ~покучистикро обработку
Допускпдоучистовои обработкичисто^о^о^отку
'jДопуск
чистовой обработка
ssддstst*5 II*5 II55IIIIIIIIIIРис, 1,3. Схема трансформации статистических измерений рассеяния размеров на разных стадиях обработки заготовок в справочные технологические допуски: 1 — единая для всех стадий обработки и измерений технологическая и измерительна» база
s
s
д
д
st
st
*5 II
*5 II
5
5
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
методики проф, В. М. Кована по формированию технологических допусков и припусков для разных стадий обработки.
В основу определения справочных технологических допусков положены статистические измерения одних и тех же поверхностей при обработке партий заготовок на разных станках (токарных, фрезерных, расточных, шлифовальных и др.) последовательно от исходной (той или иной) точности заготовки до экономической точности, характерной для каждого вида и стадии обработки. При этом статистически зафиксировано рассеяние размеров промежуточных стадий контурной обработки, обусловленные главным образом копированием погрешностей заготовки, уменьшающихся от стадии к стадии. Иными словами, в справочниках зафиксировано статистическое уточнение обработки, связанное с постадийным уменьшением погрешностей обработки, количественно разным для разных станков и стадий контурной обработки. При этом измеряли по схеме, приведенной на левой части рис. 1.3, где графически представлены для разных стадий обработки уменьшающиеся величины технологических допусков, равных рассеянию размеров в партии деталей после снятия с них расчетных значений припусков, т. е. минимальных слоев металла, удаление которых обеспечивает образование новой поверхности без следов предыдущей обработки.
Анализ составляющих припуска и их расчет рассматривать не будем, так как он приведен в курсе технологии машиностроения,
отметим лишь, что после определения числа рабочих ходов инструмента, равных числу стадий обработки, рассчитывают операционные размеры, начиная с чертежного, формируемого на последней стадии. Все последующие промежуточные операционные размеры рассчитывают путем прибавления к чертежному номинальному размеру операционных припусков вплоть до определения номинальных размеров заготовки.
Следует обратить внимание на то обстоятельство, что на схеме, предложенной В. М. Кованом (см. рис. 1.3), размеры заготовки, полуфабрикатов и детали на всех стадиях обработки измерены от одной измерительной базы, совпадающей с технологической, т. е. при одном установе и закреплении заготовки в станке или при одинаковом закреплении на разных станках, но от одной технологической базы. Иными словами, рассеяние размеров включает в себя все возможные погрешности обработки за исключением погрешности установки, т. е. суммарной погрешности от смены баз и разного закрепления, влияние которых в виде отдельной дополнительной составляющей (погрешностн установки £у) учтено в величине припуска.
Из левой части рис. 1.3, графически отражающей методику В. М. Кована, следуют два положения:
справочные технологические допуски могут относиться только к номинальным операционным размерам, где они были статистически измерены, т. е. к номинальным размерам, проставленным от технологической базы до обрабатываемой поверхности;
технологический допуск на выполняемую стадию обработки определяют по справочникам в зависимости от технологического допуска предшествующей стадии обработки, «выставленного» технологической базой, которую используют при иаладке на выполняемой операции.
По допуску чертежного размера на рассматриваемую поверхность находят по справочнику [9] технологический допуск, равный (или меньший) чертежному, который н определяет последнюю стадию (операцию) обработки (и ее вид), конечно при условии совпадения технологической базы на этой операции (наладке) с конструкторской (или измерительной), так как контроль точности ведут по конструкторским размерам, т. е. при условии совпадения простановки на чертеже номинальных конструкторских размеров с простановкой на операционном эскизе номинальных операционных наладочных размеров от технологической базы до обрабатываемой поверхности. Лишь при таком совпадении чертежный допуск прямо сравнивается с технологическим справочным допуском.
Схема простановки линейных размеров на чертежах деталей (иапример, расстояния между торцовыми поверхностями валов, размеры для корпусных деталей, координатные размеры расположения пазов, отверстий и т. д.) преследует собираемость 24
и правильное функционирование узла и машины, а схемы простановки операционных наладочных размеров учитывают природу наследственной взаимосвязи точности получаемой на выполняемой стадии обработки с точностью размера, полученной на предшествующей стадии обработки, при условии, что эти стадии обработки выполняли от одной технологической базы.
Поэтому при проектировании технологического процесса справочные технологические допуски на разные стадии обработки можно относить только к тем операционным размерам (правая часть рис. 1,3), которые проставлены от технологических баз до обрабатываемой поверхности. На чертеже детали обрабатываемая поверхность может оказаться связанной размером с поверхностью, не совпадающей с выбранной в наладке технологической базой, тогда операционный наладочный размер не совпадает по схеме простановки с конструкторским размером на чертеже. В этом случае прямое сравнение технологического допуска на выполняемую стадию обработки с чертежным допуском оказывается неправомочным.
Для сравнения допусков и ответа на вопрос—достигнута ли точность, обусловленная чертежом, после рассматриваемой стадии обработки — необходимо рассчитать допуск на другой операционный (расчетный) размер, совпадающий по схеме простановки с размером на чертеже. Это и производится с помощью построения операционных размерных цепей по всем стадиям (операциям, установам) технологического процесса. Кроме того, так как часть поверхностей заготовки или полуфабриката не может быть обработана из-за «занятости» элементами приспособления (для установки и закрепления), то смена технологических баз происходит нз-за переустановов детали, что также вызывает необходимость размерных пересчетов допусков, так как при смене технологических баз к новому операционному размеру (до обработки) добавляется к полученной погрешности обработки (технологическому справочному допуску) еще погрешность (допуск) между технологическими базами на предшествующей и выполняемой стадиях обработки.
В реальных наладках станков не всегда удается совместить технологические базы с конструкторскими (т. е. схему простановки номинальных размеров на операционных эскизах сделать одинаковой со схемой простановки номинальных конструкторских размеров) по многим причинам, например неудобство, а иногда и невозможность такого закрепления, невозможность подвода режущего инструмента и т. д.
В то же время для размерно-точностного проектирования процессов технолог располагает единственной базой в виде справочных технологических допусков на разные виды и стадии обработки, для которых простановка номинальных операционных размеров на операционных эскизах должна быть только от технологических баз до обрабатываемой поверхности в незааисимосги
a)a)6)6)»)»)ТдТд8s8sг)г)S)S)р Тв и ТьТ^ и Tvр Тв и ТьТ^ и TvМожно ли прогнозировать справочными допусками точность обработки размера 5 или размера Г?
a)
a)
6)
6)
»)
»)
Тд
Тд
8s
8s
г)
г)
S)
S)
р Тв и Ть
Т^ и Tv
р Тв и Ть
Т^ и Tv
Тви Т, по справочнику {смежные стадии обработки). "
К какому размеру ?К какому размеру ?ВВНельзя прогнозировать уточнение только справочным допуском Ту,т.к TgMl^*TA определяется расчетом ^Нельзя прогнозировать справочным допуском утачнгние,т.к. Т^Т^Ти определяется расчетом можно прогнозировать уточнение, т.к. T,'U3 справочника определяется по Гв
К какому размеру ?
К какому размеру ?
В
В
погрешности до
обработки
допуски из справочника на выполняемую обработку
■*il"'■ Нельзя праеназаровагь справочным допуском _, /надо считать'_/ VAVT**T‘,'1=L,4'-8,Te’■*il"'■ Нельзя праеназаровагь справочным допуском _, /надо считать'_/ VAVT**T‘,'1=L,4'-8,Te’ДО'ДО'Рис. 1.4, Различные варианты простановки операционных размеров (от разных поверхностей детали до обрабатываемой поверхности) и технологических
■*il"'■ Нельзя праеназаровагь справочным допуском _, /надо считать'
_/ VAVT**T‘,'1=L,4'-8,Te’
■*il"'■ Нельзя праеназаровагь справочным допуском _, /надо считать'
_/ VAVT**T‘,'1=L,4'-8,Te’
ДО'
ДО'
пусков:
бо.киТ^Т-Т^^наладки^до ^ “ П0СЛе ^
от того, совпадает этот размер с конструкторским нлн нет. К сожалению, такое правильное адресование справочных технологических допусков номинальным наладочным операционным размерам, проставленным от технологической базы, часто нарушается. Иными словами, справочные допуски зачастую предписывают номинальным операционным размерам, проставленным не от технологических баз, а от любых измерительных (конструкторских) баз или от так называемых «проверочных», «наладочных» н других поверхностей.
Рассмотрим правомочность адресования справочных технологических допусков операционным размерам, проставленным на операционных эскизах от обрабатываемой поверхности до любых поверхностей детали, принимаемых за измерительную базу, или 26
между двумя поверхностями, одновременно обрабатываемыми двумя инструментами, установленными иа разных токарных суппортах или разных фрезерных шпинделях. На рис. 1.4, а в качестве примера приведены варианты схем наладок операции подрезки торца / ступенчатого вала подрезным резцом, работающим с поперечной подачей. Над эскизом детали приведена схема простановки чертежных линейных размеров с соответствующими чертежными допусками, которые необходимо обеспечить при обработке. На рисунке приведены два варианта возможной размерной связи обрабатываемой поверхности с поверхностями 2 и 3 детали (номинальные размеры Б и Г), принимаемыми за измерительные базы. Для ответа на вопрос: можно ли прогнозировать справочными допусками точность обработки этих размеров, рассмотрим взаимосвязь полей допусков до (рис. 1.4, б) и после (рис. 1.4, в) обработки. При базировании детали вдоль оси (см. рис. 1.4, б) технологическая база (левый торец вала) «выставляет» (см. рис. 1.4, б) все другие торцы всех деталей партии с допусками предшествующей обработки (торец 2 с допуском ТА, торец / с допуском Тв, торец 3 с допуском ТД. Подрезав торец / со снятием припуска z (см. рис. 1.4, в), получим новое рассеяние размеров торца / после обработки. Требуется установить величину этой погрешности и понять, чем она определяется. Нетрудно видеть, что точность выполняемой обработки торца / управляется рассеянием размеров в партии деталей до обработки, которое «выставила» технологическая база, т. е. допуском Тв у размера В. Если теперь обратиться для расчетного прогнозирования к справочным допускам, то, найдя в справочнике [91 технологический допуск, равный (или близкий) допуску предшествующей обработки на размер В, т. е. Тв, определим связанный с ним искомый допуск Тв на выполняемую последующую стадию обработки. Допуск Тв- может быть отнесен только к тому же номинальному размеру В' (за вычетом припуска г), в силу принципа постадийного уточнения одних и тех же размеров до и после обработки, заложенного в справочные таблицы технологических допусков на обработку плоскостей. Одиако для решения вопроса: окончена обработка или нет, необходимо сравнение с допуском ТБ, проставленным на чертеже к номинальному размеру Б, не совпадающему с номинальным операционным наладочным размером В', проставленным от технологической базы рассмотренной установки (от левого торца). Поэтому, имея технологический допуск Тв- после обработки на размер В', определим допуск на номинальный размер неналадочного операционного размера Б после подрезки торца. Допуск ТБ-, как допуск замыкающего звена, равен сумме допусков составляющих звеньев. Из иих одно звено — размер В' с технологическим справочным допуском Тв-, а второе — размер А (см. рис. 1.4, 6), допуск на который ТА есть допуск предшествующей обработки (заготовки) на размер от измерительной базы 2 до технологической установочной базы — левого торца
детали. Следовательно, искомый допуск на операционный размер после обработки, совпадающий по номиналу с чертежным размером и необходимый для сравнения с ним, можно найти только расчетом, а именно ТБ- = Тв- + ТА. Аналогично можно рассуждать и в том случае, когда на чертеже указан размер Г вместо размера Б (см. рис. 1.4, в). Тогда Тг = Т в- + TL, где TL -— допуск на расположение измерительной базы (торца 3) относительно технологической (левого торца). Отсюда следует, что нельзя прогнозировать одним справочным технологическим допуском операционные размеры, проставленные не от технологических (а измерительных) баз, так как допуск на такие размеры включает дополнительно погрешность (допуск предшествующей обработки) расположения измерительной базы относительно технологической. Этот допуск может быть любой, поэтому даже теоретически невозможно создать справочные таблицы допусков, включив в них погрешность от несовпадения измерительной базы с технологической.
Теперь рассмотрим второй вариант обработки (рис. 1.4, г и 3), когда надо подрезать два торца с разных суппортов н обеспечить допуск Тг чертежного размера Г между ними. В ряде источников на такие операции и подобные нм (например, фрезерование обоих торцов вала на фрезерно-центровальном станке) технологический допуск из справочника относится к номинальному операционному размеру между обрабатываемыми поверхностями (для прямого сравнения с чертежным допуском). Из схемы полей допусков до и после обработки, приведенной на рис. 1.4, г и д, видно, что допуски после обработки на- каждом торце формируются независимо друг от друга (так как второй резец и вторая обработка могут быть, а могут и не быть) и зависят только от допусков предыдущей обработки, «выставленных» на каждом торце принятой технологической базой. Иными словами, допуск на операционный размер Г', необходимый для сравнения с допуском чертежного размера Тг формируется из суммы двух справочных технологических допусков Tf и Тв-, которые независимо друг от друга зависят от величины допусков на предшествующую обработку (Г^и Тву «выставленных» технологической базой. Следовательно, нельзя прогнозировать точность номинального операционного размера Г' каким-либо одним справочным допуском, так как допуск на операционный размер Г’ при подрезке обоих торцов (концов размера Г') может быть найден из расчета размерной цепи, как допуск замыкающего звена по сумме допусков составляющих звеньев, т. е. Г'^ть' = L1 L' — Втв'.
Из рассмотренных вариантов обработок следует вывод, что нельзя, используя допуски, приведенные в справочниках, прогнозировать точность операционных размеров, проставленных не от технологических баз или между двумя (или несколькими) поверхностями, обработанными с разных суппортов (или 'шпнн- 28
делен), так как точность таких размеров является суммой двух допусков: одного справочного (для размера от технологической базы) и второго, характеризующеголюбуювозможиуюнеточностьрасполо- жения измерительной базы относительно принятойтехнологической.
Отсюда следует очень важный для проектирования технологических процессов принцип: необходимо стремиться проектировать наладки, обеспечивающие совпадение чертежных размеров с операционными наладочными размерами, т. е, обеспечивать совпадение технологических баз с конструкторскими. Это дает самое меньшее число стадий (операций) обработки или скорейшее (наиболее производительное) достижение точности размеров, указанных на чертеже. При технологических базах и размерах, совпадающих с конструкторскими, прямое сравнение допусков, указанных на чертеже, с операционными (справочными) исключает дополнительные расчеты размерных цепей и, самое главное, ие приводит к необходимости достижения «излишней» точности на последующих операциях с йелью компенсации неточностей от несовпадения измерительных и конструкторских баз с принятыми технологическими. Так, в примере, приведенном на рис. 1.4, в, достаточно было использовать в качестве технологической базы торец 2 (а не левый торец вала) и непосредственно выдержать технологический допуск на размер Б (от технологической базы 2) при подрезке торца /. При этом не требовалось бы уточнять обработку, как при базировании от левого торца на величину ТА (погрешности от несовпадения измерительной 2 и технологической баз). Если Т£ < ТА (см. рис. 1.4, с), то при любой точности обработки торца 1 (даже с теоретической погрешностью равной нулю) обработка от технологической базы (левого торца) не обеспечит чертежный допуск ТБ и потребуется ужесточить допуск обработки на номинальный размер А до ТА < ТБ, т. е. обрабатывать размер «4 с излишней точностью, не требуемой конструктором. Это обязательно связано с увеличением трудоемкости и затрат на обработку.
Приведенные выше методика и примеры расчетио-точностного проектирования числа рабочих ходов инструмента для достижения требуемой чертежом точности из той или иной точности заготовки имеют цель, с одной стороны, напомнить сложный алгоритм расчетного и единственно правильного пути проектирования единичных технологических процессов, увязывающих точность заготовок и точность, указанную в чертеже с многообразной схемой их простановки, диктуемой служебным назначением детали в узле. С другой стороны, на этих примерах проиллюстрировано многообразие вариантов наладок, выполняемых на разных станках, разными методами обработки, от разных технологических баз, с использованием разных установочных приспособлений и другого технологического оснащения, выбор которого решает задачу наиболее производительного н экономичного достижения требуемой точности обработки.
Нетрудно видеть, что автоматизация расчетно-точностного проектирования единичных процессов непростая многоварнантная задача, которая требует выполнения большой подготовительной работы по систематизации и классификации технологических баз и установочных приспособлений, возможных наладок на разных станках и т. д. Изложенный выше материал следует рассматривать как постановку задачи, которую надлежит решить в САПР ТП, с тем чтобы перейти от используемых в настоящее время в rfpo* мышленности систем типовых или групповых процессов, построенных на операциях-аналогах, не учитывающих требований по точности к каждой детали н поэтому имеющих определенную степень приближения к расчетно-точностному индивидуальному проектированию единичных процессов, выполняемых на настроенных станках.
Принципы принятия решенийпрн технологическом проектировании
Решение задачи технологического проектирования с помощью ЭВМ представляет собой моделирование деятельности технолога. Множество частных технологических задач, к последовательному решению которых сводится деятельность технолога при проектировании технологического процесса, можно разделить на две группы. В отдельную группу выделяют задачи, которые будем называть расчетными.. К ним относятся задачи по определению припусков на механическую обработку, операционных технологических размеров, режимов резания. Решение таких задач сводится к выполнению расчетов по формулам, т. е. решение их достаточно формализовано. Для них нетрудно составить формальный алгоритм, позволяющий решать эти задачи с использованием ЭВМ. Формализованные технологические задачи являются первыми, для которых были созданы методы решения на ЭВМ, реализованные на промышленном уровне. Однако доля таких задач при технологическом проектировании мала. Большую часть составляют задачи, которые условно назовем нерасчетными (выбор методов обработки, типа оборудования, вида инструмента, назначение схемы базирования, способа установки детали, формирование состава технологических операций, определение последовательности операции, выбор вида заготовки, определение последовательности переходов в операции и т. д.). Для этих задач пока нет формальных методов решения, т. е. не установлены функциональные соотношения илн алгоритмы, позволяющие формально, без привлечения интуиции и опыта технолога, решать их для заданного набора исходных данных.
Каким же образом технолог принимает рещенке в каждом из перечисленных случаев? Рассмотрим в качестве примера задачу о выборе метода обработки. Пусть в детали нужно обработать отверстие заданных размеров. Для решения рассматриваемой 36
задачи технолог применит известные апробированные методы. В технологии машиностроения известно несколько проверенных на практике методов обработки отверстий: черновые — сверление, рассверливание, зеикерованне, растачивание; чистовые — развертывание, растачивание, протягивание, шлифование, хонингование. Следовательно, имеется конечный набор известных методов обработки (типовых решений), и задача технолога состоит в обоснованном выборе одного из них, т. е. работа технолога сводится к принятию одного из типовых решений рассматриваемой технологической задачи.
Каждый из методов обработки (типовое решение) имеет свою область рационального применения, которая определяется комплексом условий как технологического, так и организацнонно- экономического характера. При отсутствии отверстия в заготовке первым черновым переходом назначают сверление. Если окончательные размеры отверстия велики, сначала сверлят отверстие меньшего диаметра, а затем его рассверливают. В крупносерийном и массовом производствах применяют более точные методы получения заготовок, поэтому в заготовке отверстие, как правило, уже имеется. Тогда в качестве чернового перехода можно использовать более производительный метод обработки — зенкерование. Однако зенкеры изготовляют в основном диаметром до 150 мм. При больших диаметрах отверстий необходимо назначать растачивание. Аналогичная ситуация наблюдается и для чистовых методов обработки отверстий. Отверстия, изготовляемые по 7-му квалитету, развертывают. Но стандартные развертки имеют диаметр до 80 мм, поэтому для получения отверстий большого диаметра применяют чистовое растачивание. В серийном и крупносерийном производствах очень часто назначают протягивание. Для получения точиого отверстия назначают шлифование. Для обеспечения малых параметров шероховатости и высоких показателей механических свойств поверхностного слоя применяют хонингование.
Таким образом, основной принцип действий технолога при решении рассматриваемой задачи состоит в обоснованном выборе (принятии) типового решения. Аналогичен методологический подход и к решению других технологических задач нерасчетного характера.
ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Принципы автоматизации процессапринятия решений
Технологическое проектирование есть последовательный процесс принятий решений по отдельным частным технологическим задачам. Причем по каждой задаче, за исключением задач расчетного характера, решенне принимают в результате выбора
1.2, Условия применимости токарных автоматов станка
Параметр применимости
1Допустимые интервалы параметра
• применимости, мм. для станка
1БП2
1БП8
f 1А124
! 1Б136
Диаметр круглой заготовки DZ
До 12
До 18
До 24
До 36
Размер под ключ шестигранной заготовки DZ
До 9
До 14
До 20
До 30
Размер под ключ четырехгранной заготовка DZ
До 7
До 10
До 17
До 27
Диаметр наружной резьбы для заготовок из стали DR
До 8
До 10
До 18
До 22
Диаметр наружной резьбы для заготовок из остальных материалов DR
До 10
До 12
До 22
До 27
Длина детали LZ
До 60
До 60
До 90
До 90
^-’'•/мрсвание комплекса условий применимости является < згапом в разработке алгоритма решения нерасчетной s^sri. В рассмотренном примере выделены условия, определяющие лишь принципиальную возможность обработки. В производственных условиях этот комплекс может быть расширен.
Рассмотренный комплекс условий применимости (1.1) имеет простейшую структуру — совокупность независимых неравенств. Условия применимости могут быть описаны любыми соотношениями параметров (не только неравенствами), а сами параметры применимости могут оказаться взаимозависнмымн. В этом случае условия применимости будут иметь более сложный вид. Например, в задаче выбора токарного автомата условия применимости можно описать в табличной форме (табл. 1.2).
Комплекс параметров применимости КПП = {ФП (форма прутка); DZ; М (материал; DR; LZ}. Комплекс условий применимости
КУП =КУП =М £ {сталь, цветные металлы}ФП £ {круг, шестигранник, квадрат)DZ < DZmax (ФП)DR < DRmax (М)
КУП =
КУП =
Т 7 I 7
ТИПОВЫХ решенияТИПОВЫХ решенияВ соответствии с этим комплексом, используя характеристики — решений (табл. 1.2), нетрудна.разработать алгоритм на ЭВМ этой задачи.
ТИПОВЫХ решения
ТИПОВЫХ решения
IV \Основные методы автоматизированного
Утехнологического проектирования
Типовые решения являются основой технологического проектирования при использовании ЭВМ. По уровню решаемых задач типовые решения подразделяют на две группы: локальные и пол-
ТР1 ПолироватьТРЗ Нарезать резьбу ТРЗ Подрезать торец ТР4 Обмочить ступеньТР1 ПолироватьТРЗ Нарезать резьбу ТРЗ Подрезать торец ТР4 Обмочить ступеньТокарнаяТокарнаяПротяжнаяЗубофрезернаяСлесарнаяТокарнаяТокарнаяПротяжнаяЗубофрезернаяСлесарнаяОтрезнаяТокарнаяТокарнаяСверлильнаяРасточнаяТермическаяОтрезнаяТокарнаяТокарнаяСверлильнаяРасточнаяТермическаяТокарнаяТокарнаяСверлильнаяПротяжнаяШлицефрезернаяСлесарнаяТокарнаяТокарнаяСверлильнаяПротяжнаяШлицефрезернаяСлесарная
ТР1 Полировать
ТРЗ Нарезать резьбу ТРЗ Подрезать торец ТР4 Обмочить ступень
ТР1 Полировать
ТРЗ Нарезать резьбу ТРЗ Подрезать торец ТР4 Обмочить ступень
Токарная
Токарная
Протяжная
Зубофрезерная
Слесарная
Токарная
Токарная
Протяжная
Зубофрезерная
Слесарная
Отрезная
Токарная
Токарная
Сверлильная
Расточная
Термическая
Отрезная
Токарная
Токарная
Сверлильная
Расточная
Термическая
Токарная
Токарная
Сверлильная
Протяжная
Шлицефрезерная
Слесарная
Токарная
Токарная
Сверлильная
Протяжная
Шлицефрезерная
Слесарная
ные. Локальные типовые решения относят к частным технологическим задачам, определяющим лишь некоторую часть (элемент) проектируемого технологического процесса, например назначение станка на выполнение операции. Типовые решения в данном случае (модели станка) являются локальными. Ниже приведены примеры множеств локальных типовых решений.
МТР1 * МТРЗ
ТР] Резец специальный
ТР2 Фреза концевая ГОСТ 17025—71
ТРЗ Плашк'а ГОСТ 9740—71
ТР4 Сверло ГОСТ 10902—77
где МТР1—множество технологических переходов, здесь типовые решения ТР1, ТР2, ... — технологические переходы; МТРЗ— множество режущих ин. струментов, где типовые решения ТР1, ТРЗ, ... — виды режущих инструментов.
Полные типовые решения охватывают весь круг решаемых задач. Примером полного типового решения является типовой технологический процесс. Множество типовых решений этой группы — это множество типовых технологических процессов МТРЗ, где каждое типовое решение есть технологический процесс изготовления деталей определенного типа:
МТРЗ
ТР1ТР1ТР2 ТРЗ
ТР1
ТР1
где ТР1 —: типовой технологический процесс изготовления шестерни; ТРЗ — типовой технологический процесс изготовления втулки; ТРЗ — типовой техно* логический процесс изготовления муфты,
Типовые решения различают также по своей структуре. МТР1, МТР2 — это типовые решения с простейшей структурой (одноэлементные). Каждое типовое решение здесь является единицей проектирования, единым неизменным элементом, который может быть принят или ие принят целиком. Никакие преобразования таких типовых решений ие предусматриваются. Более сложную структуру имеют типовые решения МТРЗ. Эти решения многоэлементные, т. е. каждое состоит из совокупности элементов, которые в процессе проектирования могут быть рассмотрены отдельно. Элементы этих типовых решений (маршрутных технологических процессов) — технологические операции. Для каждой операции необходимо назначить станок, произвести норми-
2* 35
Чертеж дета ди „Сателлит**Чертеж дета ди „Сателлит**ТР* Комплексная детальТР* Комплексная детальТиповой маршрут (ТР^)Токарная черноваяТокарни -револьвернаяТокарная чистоваяТиповой маршрут (ТР^)Токарная черноваяТокарни -револьвернаяТокарная чистовая1.2.3.1.2.3.4.4.О.О.9.10.11.12.13.9.10.11.12.13.6. Шевингеваяьная6. Шевингеваяьная4.4.ПротяжнаяПротяжнаяЗубофрезернаяЗубофрезернаяШевинговальнаяШевинговальная7.7.Термическая 'Термическая '8.8.Шлифовальная {внутренняя)Шлифовальная {внутренняя)3.3.ЗубошлифевальнаяЗубошлифевальная10. Шлифовальная (наружная)10. Шлифовальная (наружная)221. Точение черновое2. Точение чистовое3. Термообработка| 4. Шлифование1. Точение черновое2. Точение чистовое3. Термообработка| 4. Шлифование1. Сверление2. Зенкеробание1. Сверление2. ЗенкеробаниеПоковка Штамповка ОтливкаПоковка Штамповка ОтливкаП. Цилиндрические внутренниеП. Цилиндрические внутренниеI. Цилиндрические наружныеI. Цилиндрические наружные1. Черновое растачивание3 2. Чистовое растачивание3. Претя гида кие1. Черновое растачивание3 2. Чистовое растачивание3. Претя гида кие1. Сверление^ 2. Растачивание1. Сверление^ 2. Растачивание1. Точение черновое^ 2. Точение чистовое1. Точение черновое^ 2. Точение чистовоеМТР2< 1МТР2< 1МТР1МТР1МТрЦМТрЦЧертеж деталиЧертеж детали1. Токарные1. 1К622. 17301. Токарные1. 1К622. 1730НвСз А 5НвСз А 5Ф^ОНбФ^ОНб8 центрах ^^^^ 2. 6 патроне8 центрах ^^^^ 2. 6 патронеЩ. ТорцовыеЩ. Торцовые1122ТочениеШлифованиеТочениеШлифование
Чертеж дета ди „Сателлит**
Чертеж дета ди „Сателлит**
ТР* Комплексная деталь
ТР* Комплексная деталь
Типовой маршрут (ТР^)
Токарная черновая
Токарни -револьверная
Токарная чистовая
Типовой маршрут (ТР^)
Токарная черновая
Токарни -револьверная
Токарная чистовая
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
4.
О.
О.
9.
10.
11.
12.
13.
9.
10.
11.
12.
13.
6. Шевингеваяьная
6. Шевингеваяьная
4.
4.
Протяжная
Протяжная
Зубофрезерная
Зубофрезерная
Шевинговальная
Шевинговальная
7.
7.
Термическая '
Термическая '
8.
8.
Шлифовальная {внутренняя)
Шлифовальная {внутренняя)
3.
3.
Зубошлифевальная
Зубошлифевальная
10. Шлифовальная (наружная)
10. Шлифовальная (наружная)
2
2
1. Точение черновое
2. Точение чистовое
3. Термообработка
| 4. Шлифование
1. Точение черновое
2. Точение чистовое
3. Термообработка
| 4. Шлифование
1. Сверление
2. Зенкеробание
1. Сверление
2. Зенкеробание
Поковка Штамповка Отливка
Поковка Штамповка Отливка
П. Цилиндрические внутренние
П. Цилиндрические внутренние
I. Цилиндрические наружные
I. Цилиндрические наружные
1. Черновое растачивание
3 2. Чистовое растачивание
3. Претя гида кие
1. Черновое растачивание
3 2. Чистовое растачивание
3. Претя гида кие
1. Сверление
^ 2. Растачивание
1. Сверление
^ 2. Растачивание
1. Точение черновое
^ 2. Точение чистовое
1. Точение черновое
^ 2. Точение чистовое
МТР2< 1
МТР2< 1
МТР1
МТР1
МТрЦ
МТрЦ
Чертеж детали
Чертеж детали
1. Токарные
1. 1К62
2. 1730
1. Токарные
1. 1К62
2. 1730
НвСз А 5
НвСз А 5
Ф^ОНб
Ф^ОНб
8 центрах ^^^^ 2. 6 патроне
8 центрах ^^^^ 2. 6 патроне
Щ. Торцовые
Щ. Торцовые
1
1
2
2
Точение
Шлифование
Точение
Шлифование
МТРЗ
ТР1 (Валы)
TPZ (втулки)
ТРЗ (Фланцы)
ТР^ (Цилиндрические шестерни)
ТР5 (Конические шестерни)
ТР6 ( Ступицы)
Маршрутныйтехнологический процессдетали „Сателлит1*
Токарная черновая
То кар но -револьверная
Токарная чистовая
Сверлильная Протяжная Зубофрезерная Зубодолбежная
Термическая
Расточная
Шлифовальная (внутренняя)
Торцешлифодальная
Зубашлифовальная
74. Шлифовальная (наружная)
Рис. 1,6. Схема проектирования маршрута обработки на базе типового техно-логического процесса
рование, т. е. рассмотреть в дальнейшем отдельно элементы этого типового решения.
В зависимости от структуры типового решения различают и процедуры работы с ними. Для одноэлементных типовых решений организуется алгоритм нх выбора (см. рис. 1.5). Принятое по этому алгоритму решение непосредственно заносят в резуль-
36
фрезерование
Точение
Сверлильные >
1, 2Р135
Заготовка1,2ОперацияОборудованиеСпособ уста - новкиПереходывбраваты- ваемая поверхностьРежущий инструментИзмеритель - ныйинструментТокарная черновая4.7. 13.22.3. 2. 12.3. 2. /2.1. 2.12. 2,3.1 2.3.2114в1,3525.1-21.2125. 1. 75.1.126. 8.126. 6.196,3. 16.8.12Заготовка1,2ОперацияОборудованиеСпособ уста - новкиПереходывбраваты- ваемая поверхностьРежущий инструментИзмеритель - ныйинструментТокарная черновая4.7. 13.22.3. 2. 12.3. 2. /2.1. 2.12. 2,3.1 2.3.2114в1,3525.1-21.2125. 1. 75.1.126. 8.126. 6.196,3. 16.8.12Рис. 1.7, Принципиальная схема синтеза технологического процесса из локаль ных тиковых решенийРис. 1.7, Принципиальная схема синтеза технологического процесса из локаль ных тиковых решений2.2Н150
Заготовка
1,2
Операция
Оборудование
Способ уста - новки
Переходы
вбраваты- ваемая поверхность
Режущий инструмент
Измеритель - ный
инструмент
Токарная черновая
4.7. 1
3.2
2.3. 2. 1
2.3. 2. /
2.1. 2.1
2. 2,3.1 2.3.211
4
в
1,3
5
2
5.1-2
1.2
12
5. 1. 7
5.1.12
6. 8.12
6. 6.19
6,3. 1
6.8.12
Заготовка
1,2
Операция
Оборудование
Способ уста - новки
Переходы
вбраваты- ваемая поверхность
Режущий инструмент
Измеритель - ный
инструмент
Токарная черновая
4.7. 1
3.2
2.3. 2. 1
2.3. 2. /
2.1. 2.1
2. 2,3.1 2.3.211
4
в
1,3
5
2
5.1-2
1.2
12
5. 1. 7
5.1.12
6. 8.12
6. 6.19
6,3. 1
6.8.12
Рис. 1.7, Принципиальная схема синтеза технологического процесса из локаль ных тиковых решений
Рис. 1.7, Принципиальная схема синтеза технологического процесса из локаль ных тиковых решений
тирующий документ или в неизменном виде используют в других задачах.
Для многоэлемеитных типовых решений также создается алгоритм выбора, ио итогом выполнения алгоритма является не. искомое решение, а его структура, т. е. набор необходимых элементов. Для формирования искомого решения необходим еще один алгоритм—анализа типового решения. Рассмотрим этот алгоритм на примере полного миогоэлементного типового решения, каким является типовой технологический процесс. Сначала по алгоритму, аналогичному рассмотренному выше, исходя из типа детали, выбирают соответствующий типовой технологический процесс (рис. 1.6).
Типовой технологический процесс как объект теории автоматизированного технологического проектирования — это упорядоченный (по последовательности выполнения) набор описаний технологических операций. достаточный для изготовления группы деталей с общими конструктивными и технологическими признаками. Для формирования из него технологического процесса изготовления конкретной детали необходимо организовать второй алгоритм, в результате которого останутся лишь те операции, которые необходимы для изготовления данной детали. Такой метод проектирования, основанный на полных многоэлементных типовых решениях, называют методом анализа или адресации [13 L
Альтернативным подходом к автоматизации технологического проектирования является метод синтеза. Основу этого метода составляют локальные типовые решения. Решение общей задачи, например проектирование технологического процесса, в этом случае формируется (синтезируется) из решении частных задач, определяющих элементы технологического процесса (рис. 1.7). Локальные типовые решения могут быть многоэлементными, например множество планов обработки МТР2 поверхностей.
Поскольку локальные типовые решения обладают большей универсальностью, при применении метода синтеза можно учесть индивидуальные особенности детали. Для технологических процессов, разработанных с. помощью системы автоматизированного проектирования на базе метода синтеза, применимо название единичных. В настоящее время в системах используют также различные компромиссные методы, включающие элементы анализа и синтеза.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О САПР ТП
Задачи САПР ТП
Привлечение ЭВМ для решения технологических задач обусловливает необходимость в постановке и решении дополнительных задач. Рассмотрим основные задачи, решение которых необходимо для осуществления автоматизированного проектирования 38
технологических процессов, т. е. для создания САПР технологических процессов (САПР ТП). Основу задания иа проектирование технологического процесса составляют сведения о детали, которые прИ неавтоматизированном проектировании задаются в виде чертежа с множеством специальных обозначений и перечня технических требований, изложенных в виде описания (текста). Эту информацию при автоматизированном проектировании необходимо ввести в ЭВМ. В современных ЭВМ, как правило, предусмотрена возможность ввода лишь буквенно-цифровой информации. К такому виду необходимо привести всю информацию о детали: описание ее конфигурации, размерных связей, технических требований. Следовательно, нужно разработать буквенно-цифровую модель, позволяющую с помощью системы формальных правил описать информацию о детали.
Неотъемлемой частью исходной информации являются также сведения о парке металлообрабатывающего оборудования на предприятии, технических характеристиках станков, режущем, вспомогательном и измерительном инструментах, станочных приспособлениях, заготовительном производстве, ГОСТах, нормалях, всех необходимых руководящих и нормативных материалах. Прн автоматизированном проектировании необходимо организовать информационно-справочную службу, которая могла бы обеспечить процесс проектирования необходимой справочной информацией. При этом нужно не только организовать формализованное описание и ввод этой информации в ЭВМ, ио н разработать методы поиска необходимой информации в памяти машины, а также ее вывод в нужном виде.
Процесс автоматизированного проектирования базируется на множествах типовых решений и алгоритмах нх выбора. Их также нужно описать формальным образом, организовать ввод, размещение в памяти ЭВМ н предусмотреть возможность оперативной работы с ними.
Результатом работы ЭВМ должна являться распечатка технологических карт или другой документации, поэтому нужны программы вывода результатов проектирования в виде, удобном для технологов и рабочих. i
Таким образом, для организации автоматизированного проек-J тнрования технологическиХЛфРнессов^ц-потт^
днмо: а) разработать совокупность типовых решений и алгоритмов их выбора применительно к условиям производства, где система проектирования будет эксплуатироваться; б) разработать метод формализованного описания исходной технологической информации; в) организовать информационно-поисковую службу в ЭВМ- в) разработать формы н правила печати результатов проектиро-
Проектирование технологической подготовки производства представляет собой процесс переработки информации самой разнообразной формы и содержания. Информацию, перерабатываемую
в САПР, делят на условно-постоянную и переменную. Условнопостоянная информация остается неизменной при решении множества задач одного класса в неизменных условиях производства. Она меняется лишь при переходе к задачам другого класса нлн при изменении производственных условий. К условно-постоянной информации относятся ГОСТы, нормали, стандартные программы, таблицы коэффициентов, сведения об установленном оборудовании, наличии на складах материалов и т. п.
Переменной называют информацию, меняющуюся при решении каждой задачи, например данные о детали, которые после проектирования технологии ее обработки изымают из САПР.
Состав и структура САПР
В 1978 г. в нашей стране введен ГОСТ 22487—77 «Проектирование автоматизированное». Термины н определения, установленные данным ГОСТом, обязательны для применения в документации всех видов. Основные из них:
неавтоматизированное проектирование — проектирование, осуществляемое человеком;
автоматизированное проектирование — проектирование, прн котором отдельные этапы или задачи осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ.
По ГОСТ 22487—77 система автоматизированного проектирования (САПР) — это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации и коллективом специалистов, (пользователей системы), выполняющий автоматизированное проектирование. Это определение подчеркивает наличие взаимосвязи между комплексом средств автоматизации и пользователями этих средств. Подобные связи должны замыкаться не только на пользователей системы, но и на организационно-административные, плановоэкономические, проектные и производственные подразделения предприятия. Эффективное использование САПР возможно лишь при системном внедрении автоматизированного проектирования в рамках единой технической политики предприятий и отраслей.
ГОСТ 23501.0—79 устанавливает состав и основные принципы создания САПР. Частями САПР являются подсистемы. Основное свойство САПР как системы проектирования состоит в том, что она обеспечивает получение законченных проектных решений и соответствующих этим решениям проектных документов. Для обеспечения такого свойства САПР должна состоять из компонентов, выполняющих определенную функцию в подсистеме: техническое обеспечение — устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их сочетания, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования;
математическое обеспечение — совокупность математических методов, моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполнения проектирования;
программное обеспечение — документы с текстами программ, программы на машинных носителях и инструктивные документы для использования программ;
информационное обеспечение — документы, содержащие описания типовых проектных решений, справочной информации, представленных в требуемой форме;
лингвистическое обеспечение — совокупность языков описания исходных данных и заданий на проектирование, результатов проектирования, в том числе и промежуточных результатов, представленных в удобных для понимания и практического применения формах;
методическое обеспечение — документы, в которых отражены состав и правила отбора и эксплуатации средств (технических, математических, программных и прочих) обеспечения автоматизированного проектирования;
организационное обеспечение — совокупность документов, устанавливающих состав и структуру проектных подразделений, пользующихся автоматизацией в проектировании, а также формы представления результатов проектирования, порядок передачи их в производство и в архив и другие взаимоотношения между службами производства, имеющими отношение к сопровождению и эксплуатации САПР и к документообороту результатов автоматизированного проектирования.
В соответствии с ГОСТ 23501.0—79 подсистемы САПР по назначению делят на два вида: проектирующие, выполняющие проектные процедуры и операции; обслуживающие, предназначенные для. поддержания работоспособности проектирующих подсистем.
Проектирующие подсистемы в зависимости от их отношения к объекту проектирования подразделяют иа объектные и инвариантные. Объектные подсистемы выполняют проектные процедуры н операции, характер которых определяется объектом проектирования. В качестве примеров объектных проектирующих подсистем можно назвать подсистемы проектирования типовых технологических процессов, автоматных операций, специальной технологической оснастки, сложного и фасонного режущего инструмента, подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ Н т. д.
Инвариантные подсистемы выполняют унифицированные проектные процедуры и операции. К таким отнесены подсистемы документирования проектных решений, ввода и корректировки исходных данных. Выделение таких подсистем целесообразно для САПР среднего и высокого уровней. Для САПР низкого уровня операции ввода исходных данных и документирования являются, как правило, встроенными в объектные пакеты прикладных программ (ППП).
Из обслуживающих подсистем следует отметить подсистемы информационного поиска.
Для объединения подсистем в системно связанные комплексы автоматизированного проектирования используют методы их аппаратного» программного, информационного и лингвистического согласования. При выполнении такого согласования широко используют интерфейс. Одним из основных элементов интерфейса является совокупность правил обмена информацией, которые необходимо соблюдать для взаимодействия двух или более объектов, процессов. Необходимость соблюдения определенных правил согласования возникает и при последовательной работе прикладных программ. Состав и формы представления-результатов работы каждой предыдущей программы должны соответствовать требованиям к составу и формам представления исходных данных для последующей программы. Если такого соответствия нет, то необходимо его обеспечить с помощью специальной программы, которая и будет являться интерфейсной.
Если между какими-либо подсистемами САПР отсутствует программная связь, то функцию интерфейса между этими подсистемами выполняет человек. Это, например, имеет место при кодировании чертежей деталей с целью последующего автоматизи- роааииого проектирования процессов их изготовления. В этом случае говорят, что интерфейсную связь конструкторского и технологического этапов проектирования выполняет человек.
Для систематизации, а также сопоставления САПР различных направлений и предметных областей разработана единая классификация систем. В соответствии с ГОСТ 23501.108—85 ниже приведены классификационные группировки САПР и их коды.
123 4 5 6 7 8
X X . . ■ X X X х х X X Код типа объекта проектирования|
Код разновидности объекта проектирования
Код сложности объекта проектирования
Код уровня автоматизации проектирования
Код комплексности автоматизации проектирования
Код характера выпускаемых документов
Код количества выпускаемых документов
Код количества уровней и структур технического обеспечения
Для всех уровней кода, кроме второго, указанный стандарт предлагает специальные кодификаторы. Например, для первого уровня код 1 соответствует САПР изделий в машиностроении
1 я Кодификаторы «•№ технологического документа ’Ле^и^^ ^есса ™ «егоду^рганизац^
Вид документа
Код 1
Метод организации процесса
Код
Маршрутная карта
Таврическая инструкция
8Х"“^^ ская карта
01 1
ю 1
20
25
60
71
Без указания Единичный Типовой Групповой
0 1
2 3
^^^7, код 2-САПР технологических процессов В этих отраслях.ся п0 действующим системам обо-
Второи УРове^ ° Р Д проектируемые объекты и уточняется значении в документациир^ Гических процессов в со-
£^=°М^специальный код
характеристики документа:^х х хх
Вид технологического документа
Вид технологического процесса по методу его организации
Вид технологического процесса по методу выполнения
вида технологического процесса по методу выполнения
Метод выполнения
5 1
Метод выполнения
Kt 0
Метод выполнения
Kt 0
Без указания Процесс изготовления изделия Ремонт Технический кои-
00 , 01
02
03
Механическая обработка резанием Обработка на многошпиндельных автоматах и полуавтоматах
Обработка на много- и одношпиндельных автоматах и полуав-
40
41
Электрохимическая обработка Электрофизическая обработка
Электроискровая и электроимпульсная
72
75
76
троль
Раскрой и отрезка заготовок
06
42
обработка
Электроконтактная обработка
■ Анодно-механиче-
77
78
томатах
Обработка на одношпиндельных авто-
43
ская обработка Ультразвуковая об-
79
матах и полуавто-
работка
матах
44
Обработка на автоматах продольного
точения
45
Обработка на станках с ЧПУ
-
|
1
Для обозначения составляющих характеристики технологического документа разработаны специальные кодификаторы (табл. 1.3, 1.4)
Например, для САПР синтеза операций, выполняемых на многошпиндельных токариых автоматах, характеристику документа можно описать кодом 60141. Ниже для описываемых САПР указаны их коды.
СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР ТП
Техническое обеспечение
Техническое обеспечение САПР — это комплекс средств вычислительной техники, осуществляющих работу всех обеспечивающих и проектирующих подсистем .САПР. В этот комплекс входят собственно ЭВМ. (серии ЕС или СМ) и развитый набор периферийных устройств: алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ), устройства ввода-вывода (дисплеи), графопостроители н т. д. (см. приложение) [51. Выпускают специализированные комплексы средств вычислительной техники, ориентированные на решение определенных задач САПР. Их называют автоматизированным рабочим местом (АРМ).
Лингвистическое обеспечение
Одной из основных задач, решение которых необходимо для осуществления' автоматизированного проектирования, является формализация технологической информации как переменной, так и условно-постоянной, т. е. представление ее с помощью набора формальных правил, позволяющих всю информацию записать иа. языке вводных устройств ЭВМ.
Проектирование технологических процессов изготовления деталей характеризуется большим объемом исходных данных и решений. В связи с этим от рациональности и простоты описания исходной технологической информации в значительной степени зависит время подготовки данных, объем памяти ЭВМ, занимаемый исходной технологической информацией, сложность алгоритмов и программ проектирования, а также время решения задачи. Система описания должна обеспечивать также полноту данных, необходимых для автоматизированного проектирования,
Если условно-постоянная информация (справочно-нормативная, типовые решения, алгоритмы выбора решений) достаточно легко преобразуется к формализованному виду (справочные таблицы, таблицы решений, таблицы соответствий), то для переменной информации эта задача значительно сложнее. Сведения о детали имеют геометрическое представление, наборы чисел, символов и текстовое описание. Система описания должна всю эту разнохарактерную информацию представить в едином буквенно-цифровом виде.
В вопросе формализации описания технологической информации можно выделить два принципиальных методических подхода: разработка комплекса кодировочных ведомостей и использование специального формализованного языка.
При проектировании на базе типовых технологических процессов сначала необходимо найти соответствующий типовой технологический процесс. Для этого вместо чертежа детали достаточно указания, к какому типу оиа относится, Это можно сделать с помощью классификации деталей и задания классификационных признаков типа. Таким образом, можно описать самую трудную часть сведений о детали (ее геометрию). Сведения о размерах и других требованиях можно описать с помощью специальных кодировочных таблиц, разрабатываемых для каждого типа деталей или группы типов.
При синтезе технологического процесса, когда задачи технологического проектирования решают, исходя из конкретной геометрии детали, ее индивидуальных особенностей, необходимо описание каждой поверхности детали, всех подробностей ее формы. Поэтому в системах проектирования единичных технологических процессов для описания исходных данных используют формализованные проблемно ориентированные языки, обладающие большей инвариантностью относительно вида детали и поэтому более универсальные.
Формализация описания технологической информации на базе классификации. Проектирование иа базе типовых технологических процессов с применением средств вычислительной техники осуществляют с использованием конструкторско-технологической классификации. С целью создания единой системы конструкторско- технологической классификации деталей разработаны «Общесоюзный классификатор промышленной и сельскохозяйственной продукции» (ОКП) 18] и «Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения» 116]. Процесс кодирования деталей заключается в присвоении детали цифрового кода классификационной характеристики ее конструктивных признаков по высшим классификационным группировкам ОКП, затем дополнение его буквенно-цифровыми кодами основных технологических признаков. Структура конструкторско-технологического кода деталей класса «тела вращения» приведена на рис. 1.8.
Конструкторский код состоит из 14 знаков: ХХХХ — индекс предприятия-разработчика (X — обозначение знака); XX ХХХХ— высшая классификационная группировка ОКП; ХХХХ — регистрационный номер. Высшая классификационная группировка О КП построена по иерархическому принципу: XX — класс; X — подкласс* X — группа; X — подгруппа; X — вид. Примеры некоторых групп по ОКП для деталей типа «тела вращения» приведены в табл. 1.5. Для деталей общего машиностроения выделено два класса: класс 40 «Детали — тела вращения» н класс 50 «Детали — кроме тел вращения».
кода
детали (фрагмент)
Класс р
.Детали общего маш!
40 |]
Под-
клас- , сы
rpyj
L5. Формирование конструкторе koi
Детали с нару:
построения — тела вращения
пы
см
А
s
9
«
5
9
V/
№ S Я
а
я
с наружнойповерхностьюцилиндриче-ской, кониче-ской или кри-волинейной
| 40 1000
с наружнойповерхностью,комбиниро-ванной из ци-линдрических,конических нкриволиней-ных
| 40 2000
с наружнойповерхностьюцилиндриче-ской, кониче-ской нли кри-волинейнойбез закрытыхуступав
| 40 3000
цилиндрической гладкой
без наружнойрезьбы
|40 1100
ЦИЛИ!
С ОДНОСТОрО!
с наружнойрезьбой
без наружнойрезьбы
| 40 1300
40 1200
цилиндрической гладкой в сочетаниис конической и криволинейнойповерхностями
цилиндрической < уступами в сочет; и криволкнейнь
без наружнойрезьбы
с наружнойрезьбой
| 40 2200
40 2100
цилиндрической гладкой
без наружнойрезьбы
[ 40 3100
с наружнойрезьбой
[ 40 3200
без наружнойрезьбы
1М
| 40 2300
ЦИЛИ1 С ОДНОСТОрО!
без наружнойрезьбы
| 40 3300
—
дрической ними уступами
цилиндрической с двусторонними уступами
конической или криволинейной
с наружной резьбой
без наружной резьбы
с наружной резьбой
I 40 1400
| 40 1500
|40 1600
| 40 1700
односторонними нии с конической ми поверхностями
цилиндрической с двусторонними уступами в сочетании с койической н криволинейной поверхностями
комбинированной из конических н криволинейных Поверхностей
с наружной резьбой
без наружной резьбы
с наружной резьбой
| 40 2400
I 40 2500
|40 2600
|40 2700
Дрической ними уступами
цилиндрической
с двусторонними уступами
комбинированной на конических и криволинейных поверхностей
с наружной резьбой
без наружной резьбы
с наружной резьбой
| 40 3400
|40 3500
| 40 3600
40 3700
ной поверхностью
Код классификационной характерце- тики основных признаков детали. Основной технологический код
Конструкторский код детали
Рис. 1.8. Схема конструкторско-технологического кода детален
15 16 17 18 19 20
X X Х|Х"х1 X
Технологический кив детали
Для однозначного выбора соответствующего типового технологического процесса одних конструктивных признаков недостаточно. Необходимы, например, еще сведения о габаритных размерах детали, ее материале. Для этого нужно воспользоваться соответствующими кодами, предусмотренными в «Технологическом классификаторе деталей машиностроения и приборостроения». Указанные на рис. 1.8 шесть разрядов составляют признаки основного технологического кода детали. Группа материала является обобщенным признаком и- ее определяют по кодировочной таблице (табл. 1.6). Размерная характеристика также представ-
1.6. Кодификатор группы материала (фрагмент)
Материал
Код
Стали конструкционные
Стали конструкционные с содержанием углерода, %} до 0,25
0,25 ...0,6
свыше 0,6
Стали инструментальные углеродистые
00
01
02
03
10
1.7. Кодификатор размерной характеристики (фрагмент)
Наибольший наружный диаметр или ширина, мм
Код
Длина, мм
Код
Толщина или диаметр трубы. ' мм
Код
До 5
0
До 20
0
До 0,2
0
5 .
. 10
1
20 ..,32
1
0,2 ... 0,5
1
10 .
, 16
2
32 ... 45
2
0,5 ...0.8
2
16 .
. 28
3
45 .„ 75
3
0,8 ... 1,6
3
ляет собой обобщенный признак, кодирование которого зависит от конструкторского кода детали. Например, для деталей/ изготовляемых из листов, коды размерной характеристики записывают по табл. 1.7.
Определение кода вида детали в зависимости от технологического процесса ее получения выполняют по табл. 1.8.
В системах, имеющих большой банк типовых технологических процессов и проектирующих технологические процессы с подробной проработкой операций, для выбора типового технологического процесса может оказаться недостаточно основного кода и потребуется описание технологических особенностей детали. Для этого, используют дополнительный технологический код, описывающий шесть признаков: XX — вид исходной заготовки; XX — степень точности; X — параметр шероховатости; X — характеристика элементов зубчатого зацепления; X — характеристика термической обработки; X — характеристика массы. Для формирования дополнительного технологического кода в технологическом классификаторе содержатся специальные кодировочнЫе таблицы [13].
Таким образом, на базе единой общесоюзной классификации формируют конструкторско-технологический код детали. Этот код объединяют в одну группу родственные детали, которые могут быть обработаны по близким технологическим процессам. Поэтому сформированный код детали может служить ключом для поиска типового технологического процесса.
Таблица кодированных сведений. Для анализа типового технологического процесса и разработки на его основе технологии изготовления конкретной детали недостаточно ее коиструкторско-
Кодификатор технологического процесса
Технологический процессКод
I 2 3 4 5I 2 3 4 5Литье
I 2 3 4 5
I 2 3 4 5
Ковка, горячая штамповка Холодная штамповка Обработка резанием Термообработка
1.9. Пример обобщенной таблицы кодированных сведений (ТКС)
Общие сведения
Цех
Шифр изделия
Номер чертежа
Модель станка
1
2
3
4
17
РК-273
29594
Сведения о поверхности детали
Поверхность
Я о
ж
3 ж
а и
■ я £
к W к
Р.5 К в
к 3 у к
Я
£ е
55 5 2 а”
к ° с к
ф
о
5g
13 о St
X Ч
R
5»
к 5
о ч X
о
Я (У
£ я со я
Q Ч Я
о
Я 41
IS кё
6 с
ЧЕ
“ о
Я
Я Я
Я Си si
О с
1
2
: 3
4
5
6
7
8
9
Наружная:
диаметр
1
20
1
2
3
3
—
—
—
11
/
2
24
2
3
6
3
10 -
/
длина
3
—
—
4
—
—
/
4
/5
1
2
4
—
—
0,055
—0,055
—
/
5
26
1
3
4
0
—0,13
—
/
Внутренняя:
диаметр
6
11
1
2
4
4
—
—
—
—
/
7
5
2
3
6
2
/
длина
8
—
-
4
—
/
9
10
1
2
3
ь
—
—
—
12
/
10
26
1
3
4
0
—0,13
10
/
3
" од стали' .
S' й я с
О о.
Термообработка
5 а
3 х
5g
Пределы твердости
Покрытие !
к
°" 3 ж .
5 ® ь ®
Я ч
3 я
“ а
о а К о
м st О ос ч
« я ь а
СО
ч
У и S
Я о о
о
О
У s
1 я я
и
S ш
gs н -
6
7
8
9
10
И
42
13
14
15
16
—
—
■—
_
—
—
5500
0,05
2
2
2
4
/
Сведения о заготовке
к
4 : S
3 ж
а
ч
■ Kt
Параметр сечения
Материал
Я
С
3 а
Е- Я за 6-а-
I
II
Марка
ГОСТ на материал
ГОСТ на сортамент
Я ч
к
2
£,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
—
Стиль 45
1051—73
7417—75
12
2
/
Сведения об особенностях'на поверхностях детали
к
Я ч
С U
К
ф 1
ч
2 ®
i«
X
51
^ О
Значения параметра особенностей
О
X
о к»
К
а с
л S '
S5 з а
0»
3 о aS в 5 с X
о ^S1
н
О d
ч о с
^ п
6 ч
о
£д
И Я
С ч
3
а
3
а
S
а
1
2
1
2
3 :
4
5
6
7
8
9
10
11
1
13
14
15
16
1
2
3
4
150
120
ПО
150
1
1
2
2
3
1,5 3
20
1.5
3
3
4
3
8
2
8
0,12
0
45
17
1,5
45
12
—
—
—
/ / / /
Фамилия
Подпись |Дата
Кодиров.
1
Перфорир.
Изменения
Кмнч
. № докум.
Подпись
Хата
Подпись
ПоверхностьПоверхностьПоверхностьПоверхностьПолуоткрытая: наружная 1 внутренняя /Полуоткрытая: наружная 1 внутренняя /Полузакрытая: наружная 1 внутренняя 1Полузакрытая: наружная 1 внутренняя 1ЭскизЭскизОсобенностьЭскиз5 XПараметрIIIlibIVVVIКанавка: прямоугольная технологическая8120bd——.——•Резьба метрическая170DPL—.——•Шлицы прямобочные1 i tiF^f r 1 11. 1220bI————Отверстие простое нецентральное260dI—-———Радиальное биениег-|х| х Н330X————Торцовое биение331XA————■Допуск перпендикулярности332XA——-——•—УЛy/z3GОсобенностьЭскиз5 XПараметрIIIlibIVVVIКанавка: прямоугольная технологическая8120bd——.——•Резьба метрическая170DPL—.——•Шлицы прямобочные1 i tiF^f r 1 11. 1220bI————Отверстие простое нецентральное260dI—-———Радиальное биениег-|х| х Н330X————Торцовое биение331XA————■Допуск перпендикулярности332XA——-——•—УЛy/z3G1.13. Кодирование сведений об особенностях на поверхностях детали (фрагмент)1.13. Кодирование сведений об особенностях на поверхностях детали (фрагмент)
Поверхность
Поверхность
Поверхность
Поверхность
Полуоткрытая: наружная 1 внутренняя /
Полуоткрытая: наружная 1 внутренняя /
Полузакрытая: наружная 1 внутренняя 1
Полузакрытая: наружная 1 внутренняя 1
Эскиз
Эскиз
Особенность
Эскиз
5 X
Параметр
I
II
lib
IV
V
VI
Канавка: прямоугольная технологическая
8
120
b
d
—
—
.—
—•
Резьба метрическая
170
D
P
L
—
.—
—•
Шлицы прямобочные
1 i t
iF^f r 1 11. 1
220
b
I
—
—
—
—
Отверстие простое нецентральное
260
d
I
—-
—
—
—
Радиальное биение
г-|х| х Н
330
X
—
—
—
—
Торцовое биение
331
X
A
—
—
—
—
■
Допуск перпендикулярности
332
X
A
—
—
-—
—•
—
УЛ
y/z
3
G
Особенность
Эскиз
5 X
Параметр
I
II
lib
IV
V
VI
Канавка: прямоугольная технологическая
8
120
b
d
—
—
.—
—•
Резьба метрическая
170
D
P
L
—
.—
—•
Шлицы прямобочные
1 i t
iF^f r 1 11. 1
220
b
I
—
—
—
—
Отверстие простое нецентральное
260
d
I
—-
—
—
—
Радиальное биение
г-|х| х Н
330
X
—
—
—
—
Торцовое биение
331
X
A
—
—
—
—
■
Допуск перпендикулярности
332
X
A
—
—
-—
—•
—
УЛ
y/z
3
G
1.13. Кодирование сведений об особенностях на поверхностях детали (фрагмент)
1.13. Кодирование сведений об особенностях на поверхностях детали (фрагмент)
Кодификатор вида цилиндрических поверхностей (фрагмент)
Открытая: наружная внутренняя
Закрытая: наружная 1 внутренний /
Кодирование сведений о поверхности детали. При кодировании сведений о наружных и внутренних цилиндрических поверхностях (диаметрах) детали в графе 1 проставляют диаметральные размеры цилиндрических поверхностей, начиная с крайней правой. В графы 2 и 3 соответственно заносят номера правой и левой линейных границ цилиндрической поверхности, а в графы 4 и 5 — код параметра шероховатости и код степени точности обработки поверхности. Степень точности цилиндрических поверхностей можно задавать кодами полей допусков, которые заносят в графу 6. Если в чертеже детали проставлены отклонения от номинального размера, то их указывают в графах 7 и 8 (при отрицательном значении отклонения перед цифрой ставят знак «—»). В графе 9 проставляют код вида цилиндрической поверхности (табл. 1.12), Наружная цилиндрическая поверхность считается закрытой, если справа от иее расположена поверхность большего диаметра. Соответственно внутренняя поверхность будет закрытой, если справа она ограничена поверхностью меньшего диаметра.
При кодировании сведений о наружных и внутренних торцовых поверхностях (длинах детали) в графы 1—3 (см. табл. 1.9), начиная с первой линейной границы детали, проставляют соответственно линейные размеры и номера их правых и левых границ. В графы 4—8 последовательно заносят коды параметров шероховатости торцовых поверхностей и классов точности линейных размеров, коды их полей допусков, верхние и нижние отклонения линейных размеров, В строке 3 «Наружная длина» и строке 8 «Внутренняя длина» в графу 4 проставляют сведения о параметре шероховатости первого торца детали. Остальные графы данных строк не заполняют.
Прй кодировании сведений об особенностях на поверхностях детали используют табл. 1.13, в которой приведены примеры некоторых особенностей, их коды и набор характеризующих их параметров. Сведения об особенностях детали кодируют в определенной последовательности: на наружных поверхностях, на наружных торцах, затем на внутренних поверхностях и торцах. В графы 2, 3 проставляют номера правой и левой линейных границ поверхности, на которой имеется особеииость. Если особенность находится на правом торце поверхности, то в графу 2 заносят номер торца, т. е. номер линейной границы, а графу 3 не заполняют. При расположении особенности иа левом торце в графе 3 проставляют иомер линейной границы, а графу 2 не заполняют. В графу 4 ставят код Г, если особеииость расположена иа внутренней цилиндрической или торцовой поверхности, в противном случае графу не заполняют. В графах 5, 11—15 обобщенной ТКС указывают значение параметров, характеризующих описываемую особенность (см. табл. 1.13). Следует отметить, что первый параметр особенности принимается за главный и в ТКС характеризуется параметром шероховатости и степенью точности обработки. В графу 6 заносят код шероховатости первого параметра. В графе 7 указывают код степени точности первого параметра. Если в чертеже дано обозначение поля допуска или проставлены отклонения от номинального размера, то значения их заносят в графы 8, 9, 10. В графе 16 ставят код 1, если на рассматриваемой особенности имеется какая-либо другая особенность (например, резьба в нецентральном отверстии), в противном случае данную графу ие заполняют.
Проблемно ориентированные языки. Второй методический подход к формализации представления технологической информации состоит в описании ее с помощью специального формального проблемно ориентированного языка. В настоящее время существует несколько таких языков, позволяющих с той или иной степенью подробности описывать технологическую информацию разного характера и назначения.
Рассмотрим в качестве примера формальный технологический язык ОПОС, разработанный в Дальневосточном политехническом институте. Этот язык предназначен для описания деталей типа тел вращения, и его используют в системе автоматизированного проектирования единичных технологических процессов изготовления тел вращения в условиях мелкосерийного и единичного производства. Описание детали состоит из трех частей. К первой части относится общая характеристика детали и заготовки, ко второй — геометрические и точностные характеристики и к третьей — технические требования.
Общая характеристика детали и заготовки включает в себя тип детали (ее наименование), номер чертежа, материал и массу детали, партию запуска, вид заготовки, ее степень точности и размеры. Каждый элемент общей характеристики детали записи- 5в
115115Рис. 1.10. Пример подготовки чертежа детали для описания на языке ОПОСРис. 1.10. Пример подготовки чертежа детали для описания на языке ОПОСМодульт2Число зубьев237Угол наклона ЗубаЧ75°Исходный контур7611Степень точности ГОСТ 1643-Я7СМодульт2Число зубьев237Угол наклона ЗубаЧ75°Исходный контур7611Степень точности ГОСТ 1643-Я7С1. Допуски на сбободные размеры па А141. Допуски на сбободные размеры па А142,Цементировать Зе ЫХ9по6.42,Цементировать Зе ЫХ9по6.4
115
115
Рис. 1.10. Пример подготовки чертежа детали для описания на языке ОПОС
Рис. 1.10. Пример подготовки чертежа детали для описания на языке ОПОС
Модуль
т
2
Число зубьев
2
37
Угол наклона Зуба
Ч
75°
Исходный контур
7611
Степень точности ГОСТ 1643-Я
7С
Модуль
т
2
Число зубьев
2
37
Угол наклона Зуба
Ч
75°
Исходный контур
7611
Степень точности ГОСТ 1643-Я
7С
1. Допуски на сбободные размеры па А14
1. Допуски на сбободные размеры па А14
2,Цементировать Зе ЫХ9по6.4
2,Цементировать Зе ЫХ9по6.4
Bz^(V)
З.ЗакалитьННСэ 45
.Митериал Зетали-етальЭД
. Несносность под 4 относи-* тельно пав. 2и7неболее ЦС2нк
вают в отдельную строку. Язык предусматривает описание заготовки из проката двумя строками. В первой строке указывают наименование заготовки и степень ее точности в соответствии с ГОСТом. Во вторую строку записывают диаметр прутка и длину заготовки.-*
Геометрические и точностные параметры описывают отдельно для каждой из элементарных типовых поверхностей. Такими являются цилиндрические поверхности, каиавки, шпоиочиые пазы и т. д. Всю совокупность этих поверхностей делят на две группы: основные и вспомогательные. К основным пуверхностям относятся ступени детали, отличающиеся диаметральными размерами, формой или качеством поверхностного слоя. К вспомогательным относятся поверхности, которые принадлежат какой- нибудь основной поверхности и вносят изменения в ее геометрическую форму, например шпоночные пазы, фаски, нецентральные отверстия и т. д.
Каждую поверхность описывают построчно, причем вспомогательные поверхности описывают обязательно вслед за той основной, которой оин принадлежат. Описание основной поверхности имеет следующую структуру:
N УО (ХДП) NO (ХПО),
где N — порядковый номер описываемой ступени; УО — условное обозначение поверхности; ХДП — характеристика поверхности в диаметральном направлении; NO — порядковый номер
1.14. Кодификаторы поверхностей (фрагменты)
Основная поверхность
Условное обозначение
Вспомогательная поверхность
Условное обоавачение
Цилиндрическая наружная
ЦИН (ЦИВ)
Резьбовое отвер-
РЕЗ
(внутренняя)
Зубчатая наружная (вну-
ЗУН (ЗУВ)
стие
Шпоночный паз
шло
тренняя)
Канавка
КАН
Резьбовая наружная (внутренняя)
РЕН (РЕВ)
Фаска
ФАС
«относительной» ступени; ХПО — характеристика поверхности в осевом направлении.
На этапе подготовки чертежа основные поверхности выделяют и нумеруют (рис. 1.10).
Условное обозначение (УО) основных поверхностей дано в табл. 1.14. Характеристика поверхности в диаметральном направлении (ХДП) представляет собой определенный для каждого типа поверхности набор реквизитов. Например, при описании цилиндрических, конических и сферических поверхностей указывают нх диаметр, поле допуска, квалитет и параметр шероховатости. Описание резьбовых поверхностей аналогично описанию цилиндрических с той лишь разницей, что вместо диаметра поверхности дают обозначение резьбы. В описание зубчатых поверхностей входят следующие реквизиты: модуль т, число зубьев г, нормы кинематической точности, нормы плавности, нормы контакта и вид сопряжения в соответствии с ГОСТ 1643—81, угол наклона зубьев, а также шероховатость боковой поверхности. 5
Форму и размеры шлицевых поверхностей описывают в соответствии с ГОСТ 1139—80. Порядковый номер «относительной» ступени NO показывает, с какой поверхностью связана описываемая ступень размером в осевом направлении. Таким образом, параметры N и NO представляют собой номера поверхностей, между правыми торцами которых проставлен размер.
Для вала, изображенного на рис. 1.11, параметры N и NO принимают следующие значения:
Для описываемой ступени N|2 34567
Для относительной ступени NO 03 ’ 46470
Характеристика основной поверхности в осевом направлении (ХПО) определяет значение размера, связывающего поверхности N и NO, его точность и параметр шероховатости правого торца описываемой поверхности. Структура записи вспомогательных
Рис. 1.11. Пример простановки линейных размеровРис. 1.11. Пример простановки линейных размеровповерхностей имеет следующий вид:
Рис. 1.11. Пример простановки линейных размеров
Рис. 1.11. Пример простановки линейных размеров
УО И (ХДП) (ХПО), где УО — условное обозначение поверхности; И — исполнение поверхности; ХДП, ХПО — характеристики поверхности в диаметральном и осевом направлениях.
табл. 1.14).табл. 1.14).Условное обозначение любой вспомогательной поверхности описывается тремя символами (см
табл. 1.14).
табл. 1.14).
Исполнение поверхности проставляют только для центровых отверстий (исполнение 1 н 2), шпоночных пазов (С — сегментные; О — открытые; 3 — закрытые) и накаток (С — сетчатая, П — прямая). Характеристика вспомогательной поверхности в диаметральном направлении совпадает с характеристикой основных поверхностей в этом направлении. Характеристика вспомогательных поверхностей одинакова для всех типов поверхностей, за исключением фасок. В иее входят следующие реквизиты: длина поверхности, ее точность и поле допуска. При описании фа
сок проставляют только размер в осевом направлении и значение параметра шероховатости поверхности. Технические требования характеризуют точность формы и взаимного расположения поверхностей, а также требуемые виды термообработки и покрытий.
В начале описания точности взаимного расположения поверхностей указывают краткое наименование отклонения в соответствии с ГОСТ 24642—81, например отклонение от
параллельности, торцовое биение, отклонение от перпендикулярности, отклонение от соосности и т. д. Вслед за наименованием записывают величину отклонения (мм). После этого проставляют номера поверхностей, между которыми задано от
клонение.
Признаком для цементации и закалки являются выражения «цементировать» и «калнть» соответственно. Глубину цементируемого слоя обозначают числом, величину твердости поверхности после закалки — совокупностью символов HRC и числом единиц твердости по Роквеллу. Затем записывают номера поверхностей, подвергающихся термообработке. Для сокращения записи можно использовать выражения «ВСЕ», «КРОМЕ». При описании покрытия каждый вид покрытия записывается в отдельную строку. В начале строки записывают наименование покрытия, а затем его глубину.
Ниже приведен пример описания чертежа вала-шестерни. В качестве заготовки выбран круглый горячекатаный прокат 14-го квалитета диаметром 80 мм и длиной 120 мм. Партия валов — 15 шт.
ТИП ДЕТАЛИ ВАЛ — ШЕСТЕРНЯ НОМЕР ЧЕРТЕЖА ЗК 193—788 МАТЕРИАЛ СТАЛЬ 40 МАССА 1,2
ПАРТИЯ ЗАПУСКА 15
ЗАГОТОВКА ПРОКАТ СТ Т 7 D80 L120
1 ЦИН (D60 HU RZ20) О (L30 JI4 ftZ20)
. ФАС (FI45 RZ20) (Ll,0 Л4)
РЕЗ (MIO X 1,5—60 RA1.25) (L9 Л4)
2 ЗУН (М2 Z37 СТ7—7—7С ЕЦ5 RA0.63) I (L20 J14 RZ20) ФАС (FI45 RZ20) (Ы,0 J14)
3 ЦИН (D55 Н14 RZ20) 5 (L56 Л4 RZ20)
4 ЦИН (D50 Н7 RA0.63) 5 (L20 Л4 RZ20) КАН (D46 Н14 RZ20) (L2 Л4)
ШЛО 3 (Н46,5 Л4 Вб Р9 RZIO) (L20 Л4)
5 РЕН (М42 X 2—6G RZ10) О (LI15 Л4 RZ20) ПРО (D39 Н14 RZ20) (L4 Л4) ФАС (FI45 RZ20) (Ll,0 J14)
6 ЦИВ (D42 Н13 RZ20) О (L25 J14 RZ20)
. 7 ШЛВ (D6 X 23Н7 X 28 X 6D9 RZ20 RA0.63) О (L115. Л 4 RZ20)
ФАС (F145 RZ20) (Ll,0 Л4)
НЕСООСНОСТЬ 0,02 ПОВ 4 ОТН 2,7 3AK HRC 45 ВСЕ
ЦЕМ 0,9 ПОВ 4
Приведенные примеры формализованного описания детали иллюстрируют возможные варианты лингвистического обеспечения САПР ТП. В настоящее время практически в каждой САПР имеется свой входной язык, ориентированный на круг и уровень решаемых ею задач и отличающийся ют других н структурой, и словарем, и синтаксисом. Это обстоятельство в значительной мере сдерживает широкое распространение САПР. Для устранения этих трудностей разработан ГОСТ 14.417—81 (Входной язык для технологического проектирования. Язык описания детали). В нем регламентированы основные требования, предъявляемые к входному языку САПР ТП, и приведены в приложении в качестве рекомендаций вариант обобщенной ТКС и два варианта проблемно ориентированного языка.
Информационное обеспечение
В процессе проектирования возникает необходимость в привлечении различной справочной информации: ГОСТов, нормалей, руководящих материалов, паспортных данных станков и т. д. Вся эта информация, описанная формализованно, составляет информационное обеспечение. Формы представления его могут быть различными: от элементарных справочных таблиц до описаний с использованием проблемно ориентированных языков.
Рис, 1.12. Структурная схема справочной таблицы:{Пу}т — комплекс параметров применимости: {ТР(}т — множество типо. вых решений; ^Х^пт — характеристика типовых решенийРис, 1.12. Структурная схема справочной таблицы:{Пу}т — комплекс параметров применимости: {ТР(}т — множество типо. вых решений; ^Х^пт — характеристика типовых решенийМодель станкаРазмеры деталей, ммПараметры зубчатого венцаДиаметрДлинаМодуль, ммУгол наклона зуба, 0СеQЕ QЕЕ ЕЕ ЕсЕВЕ в5А702Г 5703В5717С60 125 3003205008000 00ПО 80 2001,5 1,75 2688000351735Модель станкаРазмеры деталей, ммПараметры зубчатого венцаДиаметрДлинаМодуль, ммУгол наклона зуба, 0СеQЕ QЕЕ ЕЕ ЕсЕВЕ в5А702Г 5703В5717С60 125 3003205008000 00ПО 80 2001,5 1,75 26880003517351.15. Справочная таблица характеристик зубошевннговальных станков1.15. Справочная таблица характеристик зубошевннговальных станков
Рис, 1.12. Структурная схема справочной таблицы:
{Пу}т — комплекс параметров применимости: {ТР(}т — множество типо. вых решений; ^Х^пт — характеристика типовых решений
Рис, 1.12. Структурная схема справочной таблицы:
{Пу}т — комплекс параметров применимости: {ТР(}т — множество типо. вых решений; ^Х^пт — характеристика типовых решений
Модель станка
Размеры деталей, мм
Параметры зубчатого венца
Диаметр
Длина
Модуль, мм
Угол наклона зуба, 0
С
е
Q
Е Q
Е
Е Е
Е Е
с
Е
В
Е в
5А702Г 5703В
5717С
60 125 300
320
500
800
0 0
0
ПО 80 200
1,5 1,75 2
6
8
8
0
0
0
35
17
35
Модель станка
Размеры деталей, мм
Параметры зубчатого венца
Диаметр
Длина
Модуль, мм
Угол наклона зуба, 0
С
е
Q
Е Q
Е
Е Е
Е Е
с
Е
В
Е в
5А702Г 5703В
5717С
60 125 300
320
500
800
0 0
0
ПО 80 200
1,5 1,75 2
6
8
8
0
0
0
35
17
35
1.15. Справочная таблица характеристик зубошевннговальных станков
1.15. Справочная таблица характеристик зубошевннговальных станков
Справочные таблицы используют для описания характеристик, закладываемых в систему Типовых решений (станков, инструментов, оснастки и др.), а также всей нормативно-справочной информации. Структура справочной таблицы и принцип работы с ней показан иа рис. 1.12.
В табл. 1.15 представлены в виде формализованной справочной таблицы характеристики зубошевинговальных станков, пример выбора которых рассмотрен в § 1.2.
Алгоритм чтения такой таблицы состоит в поиске по столбцу типовых решений соответствующей строки и в последующем считывании характеристик типового решения, находящихся в данной строке.
В развитых САПР для облегчения их адаптации к изменяющимся производственным условиям часто справочные таблицы описывают с использованием лингвистического обеспечения системы. В этом случае лингвистическое обеспечение предусматривает возможность описания не только чертежа детали, но и характеристик оборудования, технологической оснастки и т. д. В качестве примера такого подхода к организации лингвистического обеспечения можно привести САПР индивидуальных технологических процессов, разработанную в НПО «Кисло- родмаш».
Требования к алгоритмам поиска типовых решений. Часть информационного обеспечения САПР ТП, содержащая сведения о типовых решениях системы и правилах их принятия, называют технологическим обеспечением. Оно определяет «технологическую квалификацию» ЭВМ. Блочный алгоритм проверки соответствий исходных данных и условий применимости типовых решений (см. рис. 1.5) является одной из наиболее наглядных форм
Рис. 1.13. Структурная схема односторонней таблицы решений:№ — комплекс параметров применимости; (Р/}т — множество типовых решений;{X^J nm — характеристические значения параметров применимостиРис. 1.13. Структурная схема односторонней таблицы решений:№ — комплекс параметров применимости; (Р/}т — множество типовых решений;{X^J nm — характеристические значения параметров применимостиI П Ш И X V69,П5 „„ 32B M 5to 868 В
Рис. 1.13. Структурная схема односторонней таблицы решений:
№ — комплекс параметров применимости; (Р/}т — множество типовых решений;
{X^J nm — характеристические значения параметров применимости
Рис. 1.13. Структурная схема односторонней таблицы решений:
№ — комплекс параметров применимости; (Р/}т — множество типовых решений;
{X^J nm — характеристические значения параметров применимости
Л,м1 '«Л I I„
vвоиоГ
yn^L^LL
V77355
Рис. 1.14. Схема определения характеристических значений параметров применимости зубошевинговальных станков (см. табл. 1.1)
представления технологического обеспечения. Однако эта форма представления имеет следующие существенные недостатки:
большой объем программы, так как блочные алгоритмы плохо приспособлены к организации унифицированных процедур (например, для выбора оборудования, инструмента и прочего необходимо разрабатывать специальный алгоритм и отдельную программу иа каждый тип станков и т. д.);
практическая невозможность оперативной коррекции системы при изменении производственной обстановки, так как это приводит к необходимости вмешательства в проектирующие программы. Это вызвано тем, что характеристики типовых решений размещены непосредственно в программе.
Для устранения этих недостатков технологическое обеспечение должно удовлетворять следующим требованиям:
1.16. Односторонняя таблица решений для
D
60
125
300
m
—
1,5
6
1,5
1,75
2
6
8
1,5
1,75
2
L
—
—
100
—
ПО
80
ио
80
110
200
—
110
80
110
а
—
—
35
—
35
17
35
35
17
35
35
17
—
35
17
35
35
ТР
—
—
1
—
Г
1,2
1
1
1,2
1
1
1,2
—
1
1,2
1
1
1
2
2
независимость от алгоритмического обеспечения (алгоритмы не должны содержать характеристик типовых решений);
универсальность формы представления (выбор типовых решений различных задач нужно производить с помощью единой процедуры).
Перечисленным требованиям удовлетворяет табличная форма представления TgxaeflorHHAdtCrh обеспечения (табличные алгоритмы).
Таблицы решетит подразделяют на два типа: односторонние и двусторонние. Структура односторонней таблицы решений представлена иа рис. 1.13. Для представления блочного алгоритма (см. рис. 1.5) в виде таблицы решений нужно выявить характеристические значения параметров применимости. Для этого удобно использовать графические схемы, позволяющие наглядно представить возможные варианты принятия типовых решений. Отложим на оси D (рис. 1.14) значения диаметров деталей, оказывающие влияние на выбор типового решения. Это числа 60, 125, 300, 320, 500 и 800. Они выделяют на оси пять (I—V) разрешенных интервалов варьирования параметра, каждый из которых допускает свой набор решений. Границы интервалов принято называть характеристическими значениями параметров применимости. Аналогичные построения можно провести для всех остальных параметров применимости.
Выявленные интервалы варьирования параметров применимости позволяют упростить построение таблицы решений. Для D, лежащих в интервале от 60 до 125, допустимо только первое решение при щ < 6, L < 110 н а < 35. Эти условия и составят первый значимый столбец таблицы решений (табл. 1.16). Для D, лежащих в интервале от 125 до 300, допустим набор решений Рг, Р^. При т <. 1,75 допустим лишь первый элемент этого набора. Для него
разрешены следующие диапазоны параметров: L < 110; а <.35. Это следующий столбец разрешенных интервалов параметров применимости. Набор решений Plf Р2 допустим для 1,75 < < т < 6, L < 80, а < 17. Так получим третий столбец табли-; цы решений и т. д. Для отдельных сочетаний интервалов допустимо несколько решений. Мы вправе выбрать и записать в таблицу для каждого из этих случаев единственное решение (вписано в нижние клетки таблицы). Например, для значений D < 300, L < 80, а < 17 имеется два случая неоднозначного определения типового решения: для 1,75 < т <2 допустимы решения 1, 2 н для 2 < < т < 6 тоже допускаются решения 1,2. Для устранения выявленной неодиозначиости
Рис. 1.15. Универсальная процедура М0™ пРивлечь следующие чтения односторонней таблицы реше- соображения, из-за возможного нийвозникновения вибраций при
обработке зубьев с крупным модулем (2 < т < 6) отдать предпочтение более . жесткому станку (обозначен номером 2), обработку же зубьев с малым моду
1.17. Минимизированная таблица решений для выбора зубошевннговального станка1.17. Минимизированная таблица решений для выбора зубошевннговального станкалем разрешить на самом малом и, следовательно, менее жестком станке (номер 1).
1.17. Минимизированная таблица решений для выбора зубошевннговального станка
1.17. Минимизированная таблица решений для выбора зубошевннговального станка
1.18. Формализованная таблица решений1.18. Формализованная таблица решений
1.18. Формализованная таблица решений
1.18. Формализованная таблица решений
Привлекая таким образом дополнительную информацию (не учтенную в комплексе условий применимости) или интуицию технолога, следует устранить все неоднозиачиости в таблице решений. После этого необходимо проанализировать таблицу с целью выявления избыточных столбцов. Так, для 125 <£ <. 300 и 1,5 ^ т ^ 2 все столбцы содержат одинаковые решения Ру = J, т е. их можно объединить в один. Аналогично можно объединить столбцы для значений 125 < D < 300, 2 < т < 6, 80 < L <_ ЦО и а ^ 35. Рассмотрев таким образом все столбцы, в результате получим минимизированную таблицу решений (табл. 1.17).
Для чтения такой таблицы можно разработать универсальную процедуру. Если дополнить массив характеристических значений, указанных в таблице, до матрицы (рис. .1.14), выбор решения осуществит процедура, представленная на рис. 1.15. В соответствии с вей для набора исходных данных U = (250; 5; 80; 30} поиск решения происходит по следующим адресам матрицы {Х,Д (табл. 1.18):
Хц —> Х12 —> Х18 —> Х14 -*- Х24 —*■ Х15 —> Х25 —> Х18 —*■ Хм —> х16 —> х48 —>-
—Хи —> Х2? —> Хэт —> Х47 Рч = 1.
Двусторонние таблицы решений имеют структуру, показанную на рис. 1.16. В этом случае комплекс условий применимости разбивается на два подкомплекса с соответствующими подмножествами параметров применимости {П^}з и {П,},. Один из возможных вариантов алгоритма выбора зубошевинговального стайка (когда комплекс параметров применимости разбит на равные части), оформленного в виде двусторонней таблицы решений, показан в табл. 1.19.
Анализ табл. 1.19 показывает наличие в ней строк, которые в соответствии с комплексом условий применимости (1.1) являются дублирующими (отмечены звездочкой). Исключив их, получим минимизированную двустороннюю таблицу решений (табл. 1.20).
65653 П/р. С. Н. Корчака
65
65
t2L Алгоритмическая таблица выбора токарного автомата
№ по пор.
ФП
DZ
м
DR
LZ
р
1 2 $
4(5.1)
12.
18.
24.
0 (5.4)
0 (6.4)
0 (7.4)
8.
10.
18.
60 (3.5)
90 (10)
1Б112
1Б118 IA124
5
6
5(9J)
36 (10) 9.
14.
0 (8.4) • (1.4) 1(2.4)
22 (10) 12*
60 (7.5)
1Б136
1Б112
1Б118
20.
• (3.4)
22.
90 (10)
1А124
9
10
11
12
30 (10) 7.
10.
• (4.4) 0 (5.4) 0 (6.4)
27 (10) 8.
10.
60 (10.5)
1Б136
1Б112
1Б118
1—1
17.
29 (10)
0 (7.4)
0 (8.4)
18.
22 (10)
90 (10)
1AI24
1Б136
алгоритмическую таблицу выбора токарного автомата, разработанную на базе табл. 1.2 в соответствии с комплексом условий применимости (1.2). В ней параметры применимости заменены кодами в соответствии с табл. 1.22.
В алгоритмической таблице (см. табл. 1.21) приняты специальные обозначения. Стандартный адрес перехода обозначен символом «.». Метка 10 является меткой подпрограммы, на которую производится выход из таблицы, если исходные данные не вписываются в предусмотренные интервалы условий применимости. Символ «—» означает безусловный переход к следующему столбцу данной строки. Если элемент таблицы r1+i, jXt-ц, j (ai+i, $ полностью совпадает с элементом гцХц (ajj), стоящим в данном столбце строкой выше, вместо элемента rj+i, jXi+i, j (at+i, j) ставится символ «.».
Рассмотрим в качестве примера выбор модели автомата на операцию обработки детали из шестигранного стального прутка с размером под ключ 14 мм. Необходимо нарезать резьбу М10, длина детали 40 мм. Используя обозначения, принятые в комплексе условий применимости (1.2), эту деталь можно описать присвоением конкретных значений параметрам применимости:
Код формы прутка ФП = 5 (см. табл. 1.22).
Диаметр прутка DZ = 11.
1.22. Кодификаторы материала и формы прутка (для алгоритмической таблицы выбора токарного автомата)
Форма прутка
Код
Материал
Код
Круглая Шестигранная Четырехгранная
4
5
6
Сталь
Цветные металлы
0 1
Код материала М = 0 (см. табл. 1.22).
Диаметр резьбы DR = 10,
Длина детали LZ = 40.
В итоге можно сформировать набор исходных данных
(UJ = {5, 14, 0, 10, 40).
Поиск решения в этом случае происходит по следующим адресам (см. табл. 1.21)
а11а51а52а02 “*■ абЗ “*■ а24 “*■ а25а28(1Б118).
Стандартный адрес использовали в переходе а62 -> а62, адрес с указанием строки и столбца — в переходе а63 -> а24. Как видим, использование адресных переходов позволило значительно сокши* тить объем таблицы.С£
Таблицы соответствий. Таблицы решений предназначены длят определения одного единственного решения, что и требуется при технологическом, проектировании. Если задача допускает существование сразу нескольких решений и необходимо организовать поиск всех допустимых решений, применяют таблицы соответствий (рис. 1.18). В левой части таблицы соответствий расположена область прибытия рассматриваемого соответствия, т. е. множество решений {PJ. В верхней части таблицы расположена область отправления, содержащая комплекс параметров применимости {ПД и их характеристические значения (Х*|. Центральную часть таблицы соответствий составляет массив логических переменных {е^} (матрица соответствий), в которой фиксируются связи между решениями и значениями параметров, определяющими их применимость. Наличие связи обозначают единицей, отсутствие — нулем. При разработке и анализе таблиц соответствий часто применяют штриховку клеток таблицы при наличии связи и оставляют незаштрихованные клетки при ее отсутствии. По таблице соответствий принимают те решения, для которых логические переменные имеют связи для соответствующих значений всех параметров применимости. Ниже представлена таблица соответ-
'лв 4 4^1К4 4 4t<sж в в4 4 4tlK• 4 •1»4 4btm4 • 4tm4 4 4tTs• ««• • •4 4 44s• 4 •444tiKв в «t^s4 4 41%4 4 4LCK4 4 4t?S• • •1.1K4 4 44$• • •4 4 •4$4 • e.mLni• 6 4/ m 1пк• 4 ♦1%'лв 4 4^1К4 4 4t<sж в в4 4 4tlK• 4 •1»4 4btm4 • 4tm4 4 4tTs• ««• • •4 4 44s• 4 •444tiKв в «t^s4 4 41%4 4 4LCK4 4 4t?S• • •1.1K4 4 44$• • •4 4 •4$4 • e.mLni• 6 4/ m 1пк• 4 ♦1%Рис. 1,18, Структура таблицы соответствийРис. 1,18, Структура таблицы соответствий
'л
в 4 4
^1К
4 4 4
t<s
ж в в
4 4 4
tlK
• 4 •
1»
4 4b
tm
4 • 4
tm
4 4 4
tTs
• ««
• • •
4 4 4
4s
• 4 •
444
tiK
в в «
t^s
4 4 4
1%
4 4 4
LCK
4 4 4
t?S
• • •
1.1K
4 4 4
4$
• • •
4 4 •
4$
4 • e
.m
Lni
• 6 4
/ m 1пк
• 4 ♦
1%
'л
в 4 4
^1К
4 4 4
t<s
ж в в
4 4 4
tlK
• 4 •
1»
4 4b
tm
4 • 4
tm
4 4 4
tTs
• ««
• • •
4 4 4
4s
• 4 •
444
tiK
в в «
t^s
4 4 4
1%
4 4 4
LCK
4 4 4
t?S
• • •
1.1K
4 4 4
4$
• • •
4 4 •
4$
4 • e
.m
Lni
• 6 4
/ m 1пк
• 4 ♦
1%
Рис. 1,18, Структура таблицы соответствий
Рис. 1,18, Структура таблицы соответствий
П,
4 4 4
П;
в 4 в
х;
•••
Xff
ее»
х/
х/
• е •
х/
4 4 4
хГ
...|х£
4..
Х/т
р
D
m
а
60
125
300
320
500
800
1,6
1.75
2
6
8
80
МО
200
17
35
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
2
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1 1
0
3
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
ствий (табл. 1.23) для выбора станка на операцию зубошевинго- вания.
Для набора исходных данных U = {310, 5, 100, 30} таблица соответствий даст два возможных решения 1 и 3. Разработанная
Рис, 1,19, Алгоритм выбора абразивного материала шлифовального круга
■ • •пгXiX,• • •• е •■ • •пгXiX,• • •• е •Рис. 1,20. Структура логической таблицы соответствий:П; — параметры применимости; Хд — характеристические значения параметров применимости; {А^у) —* логическая матраца условий; (1;у) — матрица соответствийРис. 1,20. Структура логической таблицы соответствий:П; — параметры применимости; Хд — характеристические значения параметров применимости; {А^у) —* логическая матраца условий; (1;у) — матрица соответствийсоставить аналогичную таблицусоставить аналогичную таблицу
■ • •
пг
Xi
X,
• • •
• е •
■ • •
пг
Xi
X,
• • •
• е •
Рис. 1,20. Структура логической таблицы соответствий:
П; — параметры применимости; Хд — характеристические значения параметров применимости; {А^у) —* логическая матраца условий; (1;у) — матрица соответствий
Рис. 1,20. Структура логической таблицы соответствий:
П; — параметры применимости; Хд — характеристические значения параметров применимости; {А^у) —* логическая матраца условий; (1;у) — матрица соответствий
составить аналогичную таблицу
составить аналогичную таблицу
таблица соответствий позволяет формальным путем полу-^ чать все допустимые решения для набора исходных данных.
Логические таблицы соответствий. Таблицы соответствий применяют в тех случаях, когда параметры применимости взаимно независимы. Однако условия выбора решения могут быть более сложными. В алгоритме выбора абразивного материала шлифовального круга (рис. 1.19) для одного и того же сочетания условий по параметру Ra шероховатости детали и скорости vR шлифовального круга (Ra > 1,25;
с 35) выбиракхг совершенно разные решения в зависимости от твердости детали: 14А для HRCg < 50 и ЗЗА, 43А, 91А для HRq > 50.
Если для этого алгоритма
соответствий, она будет давать решения, не предусмотренные алгоритмом, В этом случае условия Ra, vK и HRC» являются зависимыми, и принимаемые решения зависят не только от значений этих условий, но н от их сочетаний.
Логические таблицы соответствий позволяют учитывать взаимосвязанность условий применимости. В этих таблицах имеется матрица условий, в которой указано, какие именно сочетания условий применимости определяют выбор того или иного решения. Структура логической таблицы соответствий приведена на рис. 1.20.
В логическую таблицу соответствий закладывают две логические матрицы: условий {Л^} и решений {/,/}. Элементами
этих матриц являются булевы переменные, принимающие значения 1 (да) илн 0 (нет). По матрице условий определяют столбец{ для которого в матрице решений выбирают все допустимые решения. Алгоритм определения столбца аналогичен алгоритму поиска решения в таблице соответствий.
Логическая таблица соответствий для алгоритма выбора абразивного материала (см. рис. 1.19) представлена в табл. 1.24. Для детали с исходными данными HRCa ~ 50, Ra = 1,25, vK = 35, т. е. {СГД = (50; 1,25; 35}, все логические условия выполняются в третьем столбце. Спускаясь по этому столбцу в матрицу реше- ™. 2°^ЧЗеМ РекоменДУемые ВИДЫ абразивных материалов!
Параметры применимости
Характеристическое значение
Сочетания условий
применимости
50
1111110
ооооо
Твердость материа-
ла} HRCa
ОО
0 0 0 0 0 0 1
11111
0,63
0 0 0 0 110
0 0 0 11
Шероховатость Ra,
мкм
1,25
0 0 11 0 0 0
0 110 0
ОО
1 1 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0
Скорость ик, м/с
35
10 10 10 1
0 10 10
ОО
0 10 10 10
10 101
Номер сочетаний
1234567
8910 1112
Типовое решение;
14А
1 0 1 0 0 0 0
ооооо
23А
0 10 10 0 0
ооооо
24А
0 0 11110
11111
ЗЗА
0 0 0 0 1 0 1
110 10
43А
0 0 0 0 0 0 1
ооооо
91А
0 0 0 0 0 1 1
10 101
1.24. Логическая таблица соответствий для выбора абразивного материала шлифовального крута
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) САПР состоит из двух разделов: прикладное программное обеспечение (ППО) и системное программное обеспечение (СПО). Расширенный состав ПО приведен на рис. 1.21.
Программное обеспечение состоит из следующих основных частей:
системы стандартных текстов для контроля и обнаружения ошибок устройств, оперативной памяти^ логических схем ЭВМ}
Рис. U2K Состав программного обеспеченна
г
£ЦЦЩу
анализ
анализ
Служебные таблицы
^«111 ^
'Лексический / Синтаксический \ Генерация
'40М»
кг
ин
команд
ОЗУ
[У?" Редактор ON связей -
Рнс, 1.22. Этапы прохождения задания:
I =- библиотека исходных модулей (БИМ); 2 — библиотека объектных модулей (БОМ);3 ■= библиотека абсолютных модулей (БАМ); элементы библиотек;
S1, где ( И — элемент БИМ;
S = < О — элемент БОМ;
А — элемент БАМ;
1=1, N — порядковый номер модуля
системы генерации версии операционной системы (ОС) на конкретной конфигурации технических средств ЭВМ;
алгоритмических языков программирования для решения иа ЭВМ различных практических задач;
программы управления вычислительными ресурсами ЭВМ, необходимой для распределения памяти, постановки н обслуживания системных очередей и т. д.;
монитора ОС для управления процессами прохождения задач на ЭВМ;
трансляторов для перевода программ, написанных на языках программирования, во внутренний код, годный для выполнения на ЭВМ;
системных библиотек и библиотек стандартных программ для хранения общесистемных программ алгоритмов, которые используются трансляторами и редакторами связей;
редакторов связен, загрузки, отладчики для запуска и контроля за прохождением задачи пользователя в ОС;
системы специальных гестов для контроля, состояния конкретных подсистем в прикладном обеспечении;
монитора САПР для управления работой различных систем пользователей в ОС;
системы управления базой данных (СУБД) для поддержки баз данных САПР;
базы данных для хранения справочной информации различных САПР;
пакетов прикладных программ (ППП); в виде ППП оформляются различные системы пользователей, в том числе и САПР.
Основные обрабатывающие программы работают по схеме переходов: трансляция -► редактирование -> загрузка.
Трансляция — процесс программного преобразования исходных модулей во внутренний язык машины и представление их в виде объектных модулей Процесс трансляции производится под управлением компиляторов илн интерпретаторов. Компилятор работает по схеме переходов (рис. 1.22): загрузка н исполнение абсолютных модулей происходит после трансляции и редактирования всей программы. Записи исходных, объектных и абсолютных модулей в этом случае организуются в виде соответствующих библиотек. Процесс интерпретации совмещает операции трансляции н исполнения, т. е. каждый следующий оператор задания или программы транслируется только после исполнения предыдущего оператора. Интерпретацию применяют для трансляции и немедленного исполнения отдельных операторов, обычно являющихся заданиями при интерактивном (диалоговом) режиме работы, или простых программ.
Состав блоков транслятора (компилятора) приведен на’ рис. 1.22. В процессе трансляции решаются задачи лексического и синтаксического анализа исходных модулей и генерируется объектная программа, состоящая из объектных модулей.
Используемые в настоящее время операционные системы в составе общего программного обеспечения являются в осиовном машинно-зависимыми средствами программного обеспечения организации и управления работой ЭВМ и ее периферийного оборудования. На машинах серии ЕС используют две операционные системы: ДОС и ОС, имеющие различные модификации (версии). Среди машин серии СМ наиболее распространены операционные системы ОС РВ, ДОС КП, РАФОС.
К прикладному программному обеспечению САПР относятся программы, разрабатываемые в соответствии с прикладным назначением тех или иных подсистем САПР и затем объединяемые в тематические пакеты прикладных программ (ППП). Для разработки ППП на предприятиях организуют специальные подразделения — разработчики САПР, в состав которых входят специалисты как в области системного математического обеспечения, так и конструкторы и технологи—специалисты в различных прикладных вопросах конструирования и технологии.
По структуре ППП разделяют иа ППП простой н сложной структуры. К ППП простой структуры относят отдельные наборы тематических программ, выполнение которых осуществляется только средствами языка управления заданиями операционной системы. В принципе любые ППП могут быть созданы как простые, так как средства современных операционных систем могут обеспечить любую последовательность решения входящих в ППП отдельных программ. Если отдельные программы отличаются сложными взаимосвязями между собой, имеют разноуровневую структуру и требуют для своей работы сравнительно большого объема нетиповых данных, то их оформляют в ППП сложной структуры.
В составе ППП сложной структуры имеется собственная управляющая программа, называемая «Диспетчером» или «Монитором» и являющаяся прикладной программой относительно операционной системы. Диспетчер ППП сложной структуры выполняет часть функций операционной системы по отношению к своим программам. Кроме управляющей программы в ППП могут быть включены локальные библиотеки данных или даже локальные базы данных с соответствующей системой управления базой данных (СУБД), Использование ППП сложной структуры позволяет снизить затраты времени иа работу прикладных программ, более гибко управлять процессом отработки пакета, формируя из программ пакета необходимую последовательность их выполнения.
ГЛАВА 2
САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
САПР ТП В УСЛОВИЯХ ЕДИНИЧНОГОИ МЕЛКОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Задачи и условия применения
Единичное и мелкосерийное производства имеют в качестве материальной базы в основном универсальное обрабатывающее оборудование, на котором работают рабочие достаточно высокой квалификации. Уровень квалификации позволяет рабочему, как правило, самостоятельно, без дополнительных указании технолога решить все вопросы, связанные с выполнением технологической операции изготовлеиия детали.
В условиях единичного и мелкосерийного производства, когда объем партий изготовляемых деталей составляет в основном 10—50 шт. и не превышает 200 шт., номенклатура выпускаемых изделий чрезвычайно велика, Вследствие этого предприятие непрерывно находится в стадии технологической подготовки производства к выпуску очередного изделия. Объем работ по технологическому проектированию на предприятиях с численностью работающих 1—2 тыс. составляет от нескольких десятков до сотен тысяч технологических процессов в год. Технологические службы заводов не в состоянии полностью проработать такое количество технологических процессов. Проектирование зачастую ограничивается маршрутным технологическим процессом, иногда и без технического нормирования. Такие вопросы технологии, как схема базирования заготовки на операции, число переходов, режимы резания и другие решает рабочий, высокая квалификация которого позволяет получить удовлетворительные результаты, в приемлемые сроки. Эффективность этих решений и, следовательно, производительность сильно зависит от квалификации рабочего, причем квалификации не только чисто рабочей, но и технологической.
Помимо проектирования технологических процессов изготовления деталей, сборки узлов и изделий при технологической подготовке производства решают много других проектных задач: определение необходимого количества металла, формирование заявок на режущий и измерительный инструмент, укрупненное нормирование трудозатрат на изготовление деталей, узлов, изделий, подготовка необходимой технологической документации (маршрутных технологических карт, нормировочных карт, ведомостей, заявок н т. д.). Значимость этих задач в условиях единичного и мелкосерийного производства возрастает, так как вслед-
ствие краткости производственного цикла нет возможности своевременно внести коррективы, и предприятие работает по решениям, принятым на стадии проектирования. Главным требованием к решениям этих задач является не только их обоснованность и правильность, но и быстрота. Чем быстрее приняты все проектные решения, тем больше времени остается на собственно подготовку производства.
Основная цель применения систем автоматизированного проектирования в условиях единичного и мелкосерийного производства — резкое сокращение сроков решения задач технологического проектирования.
Рассмотренные выше особенности технологической подготовки влияют на задачи САПР ТП. Высокая квалификация рабочих и достаточность технологических решений на уровне маршрутного технологического процесса приводят к тому, что на современном уровне развития методов автоматизированного технологического проектирования целесообразно для условий единичного и мелкосерийного производства разрабатывать САПР ТП на уровне маршрутной технологии. Быстродействие ЭВМ позволяет в несколько раз сократить время проектирования и подготовки технологической документации, высвобождая технологов для отладки н совершенствования технологических процессов.
Помимо типа производства при выборе метода проектирования и тем самым идеологии САПР ТП для единичного и мелкосерийного производства важен уровень унификации выпускаемой продукции. Высокий уровень унификации деталей позволяет принять в качестве базовых типовых элементов технологические процессы и строить САПР иа базе более простых алгоритмов анализа. Преобладание в номенклатуре выпускаемой продукции оригинальных деталей, плохо поддающихся унификации, приводит к необходимости разработки более сложных алгоритмов индивидуальных процессов.
Диалоговые САПР маршрутио-операциоиных техпроцессов
Эти системы применяют при проектироваиии технологических процессов изготовления деталей, несложных по конструкции, ие содержащих повышенных технологических требований, при достаточно высоком уровне их унификации. Унификация деталей позволяет разбить их по группам и для каждой группы разработать типовой технологический процесс, содержащий рекомендуемый набор переходов, объединенных в операции. Количество типовых процессов на предприятиях, использующих эти системы, обычно невелико (ие более десяти). В разных отраслях применяют несколько таких систем: ПР АМ 4.10; ГРУППРОЦЕСС, СПТД и т. д. Ниже приведено краткое описание одиой из таких систем — системы МТД, разработанной на кафедре технологии машино- 78
строения Челябинского политехнического института; ее код по ГОСТ 23501.108—85 2 10340 212 111.
Описание операций и переходов в таких системах разделяют на две части: постоянную и переменную. Постоянная часть описания является общей для всех деталей группы. К этой части описания относят иаименоваиия операций, формулировки переходов; для отдельных переходов в виде постоянной информации могут быть зафиксированы режущий и измерительный инструменты, приспособления. Именно она составляет содержание типового технологического процесса. Переменная часть описания операций и переходов формируется применительно к конкретным условиям каждой детали данной группы при разработке рабочего технологического процесса. Эго в первую очередь исполнительные размеры, характеристики применяемых режущих н измерительных инструментов, модели станков. К переменной части могут быть отнесены также описания технологической оснастки.
Типовой технологический процесс как элемент информационного обеспечения САПР представляет собой последовательное описание операций и переходов, составленное нз постоянных частей описаний. Специальным знаком указывают места, в которые при разработке рабочего технологического процесса должна быть занесена переменная часть описания. В табл. 2.1 приведен фрагмент типового технологического процесса.
Для формирования маршрута необходимо полное описание детали (кодирование) средствами какого-либо формализованного языка. В условиях единичного и мелкосерийного производства номенклатура выпускаемых деталей обычно большая и кодирование может оказаться несоразмерно трудоемким. Поэтому при невысоком уровне сложности деталей оказывается целесообразным оставить за технологом этап формирования структуры маршрутного технологического процесса. Для простой детали технологу проще н быстрее задать ЭВМ структуру маршрута, нежели описывать конструкцию детали, все размеры и технические требования на формализованном языке.
Прн таком подходе технолог сам анализирует типовой технологический процесс, выбирает необходимые операции и переходы, а в ЭВМ он вводит только переменные части описаний. В табл. 2.2 и 2.3 приведены примеры подготовки исходной информации для разработки технологического процесса на деталь типа «Вал». В исходных данных на бланках маршрутных технологических карт записывают коды операций и переходов в соответствии с типовым процессом и необходимую переменную информацию.
Подготовленный таким образом исходный документ вводится в ЭВМ. Если САПР реализована на ЭВМ, не имеющей дисплейной станции, документ построчно перфорируется на устройстве подготовки данных. При реализации САПР на ЭВМ, имеющих Дисплейные станции, исходный документ вводится через дисплей непосредственно в память машины.
о°*Переход (операция)Инструмент (оборудование)Приспособление'Контрольно- измерительная оснасткаКодСодержание (наименование)00500026Литейная □0100000Транспортная00024Направить детали в цех □Тара D0150650Инструкция № 165 по технике безопасности для слесаряОчки защитные ГОСТ 12.4,013—85Е65000Снять заусенцы и зачистить □Надфиль □ ГОСТ 1513—77Е020900КонтрольнаяСтол ОТ КШтангенциркуль П гост □025600ТокарнаяТокарный □65500Установить □ в □ и закрепитьПатрон □ ГОСТ □65016Удалить литники□о°*Переход (операция)Инструмент (оборудование)Приспособление'Контрольно- измерительная оснасткаКодСодержание (наименование)00500026Литейная □0100000Транспортная00024Направить детали в цех □Тара D0150650Инструкция № 165 по технике безопасности для слесаряОчки защитные ГОСТ 12.4,013—85Е65000Снять заусенцы и зачистить □Надфиль □ ГОСТ 1513—77Е020900КонтрольнаяСтол ОТ КШтангенциркуль П гост □025600ТокарнаяТокарный □65500Установить □ в □ и закрепитьПатрон □ ГОСТ □65016Удалить литники□□ — место для переменной информации.□ — место для переменной информации.2,1. Описание типового технологического процесса изготовления детали типа сВал» (фрагмент архива САПР МТД)2,1. Описание типового технологического процесса изготовления детали типа сВал» (фрагмент архива САПР МТД)Рис. 2.1. Функциональная схема работы проектирующих подсистем вСАПР МТДРис. 2.1. Функциональная схема работы проектирующих подсистем вСАПР МТДОбозначение технологического процессаДетальОбозначениеНаименованиеМасса, кгЧПИ.10101,80592Д3956.04-048-1Вал24,3Материал, наименованиеЗаготовкаи маркаВидПрофиль н размерыМасса, кгСталь 40Х ГОСТ 4543—71ШтампованнаяКруг DXL 159X47637,5Обозначение технологического процессаДетальОбозначениеНаименованиеМасса, кгЧПИ.10101,80592Д3956.04-048-1Вал24,3Материал, наименованиеЗаготовкаи маркаВидПрофиль н размерыМасса, кгСталь 40Х ГОСТ 4543—71ШтампованнаяКруг DXL 159X47637,52.2. Пример описания общих сведений о детали в САПР МТД2.2. Пример описания общих сведений о детали в САПР МТД8181
о
°*
Переход (операция)
Инструмент (оборудование)
Приспособление'
Контрольно- измерительная оснастка
Код
Содержание (наименование)
005
00026
Литейная □
010
0000
Транспортная
00024
Направить детали в цех □
Тара D
015
0650
Инструкция № 165 по технике безопасности для слесаря
Очки защитные ГОСТ 12.4,013—85Е
65000
Снять заусенцы и зачистить □
Надфиль □ ГОСТ 1513—77Е
020
900
Контрольная
Стол ОТ К
Штангенциркуль П гост □
025
600
Токарная
Токарный □
65500
Установить □ в □ и закрепить
Патрон □ ГОСТ □
65016
Удалить литники
□
о
°*
Переход (операция)
Инструмент (оборудование)
Приспособление'
Контрольно- измерительная оснастка
Код
Содержание (наименование)
005
00026
Литейная □
010
0000
Транспортная
00024
Направить детали в цех □
Тара D
015
0650
Инструкция № 165 по технике безопасности для слесаря
Очки защитные ГОСТ 12.4,013—85Е
65000
Снять заусенцы и зачистить □
Надфиль □ ГОСТ 1513—77Е
020
900
Контрольная
Стол ОТ К
Штангенциркуль П гост □
025
600
Токарная
Токарный □
65500
Установить □ в □ и закрепить
Патрон □ ГОСТ □
65016
Удалить литники
□
□ — место для переменной информации.
□ — место для переменной информации.
2,1. Описание типового технологического процесса изготовления детали типа сВал» (фрагмент архива САПР МТД)
2,1. Описание типового технологического процесса изготовления детали типа сВал» (фрагмент архива САПР МТД)
Рис. 2.1. Функциональная схема работы проектирующих подсистем в
САПР МТД
Рис. 2.1. Функциональная схема работы проектирующих подсистем в
САПР МТД
Обозначение технологического процесса
Деталь
Обозначение
Наименование
Масса, кг
ЧПИ.10101,80592
Д3956.04-048-1
Вал
24,3
Материал, наименование
Заготовка
и марка
Вид
Профиль н размеры
Масса, кг
Сталь 40Х ГОСТ 4543—71
Штампованная
Круг DXL 159X476
37,5
Обозначение технологического процесса
Деталь
Обозначение
Наименование
Масса, кг
ЧПИ.10101,80592
Д3956.04-048-1
Вал
24,3
Материал, наименование
Заготовка
и марка
Вид
Профиль н размеры
Масса, кг
Сталь 40Х ГОСТ 4543—71
Штампованная
Круг DXL 159X476
37,5
2.2. Пример описания общих сведений о детали в САПР МТД
2.2. Пример описания общих сведений о детали в САПР МТД
81
81
Описываемая САПР содержит обслуживающие подсистемы! ввода и контроля исходной информации, документирования, адап- тации информационного обеспечения системы к условиям конкрет- Л ио го производства, информационно-поисковую. Информационно- поисковая подсистема осуществляет хранение типовых техиоло- 1 гнческих процессов и их поиск. Выходным документом является Ц маршрутное описание технологического процесса. Подсистема 1 адаптации САПР предназначена для внесения новых типовых процессов и удаления ненужных.у
so
Функциональная схема подсистемы проектирования представлена на рис. 2.L Для сокращения машинного времени сначала производится поиск на магнитной ленте (диске) нужного типового процесса и перезапись его в память ЭВМ, т. е. создание рабочего архива. Затем из рабочего архива выбирается запись с кодом, соответствующим коду первой записи в исходном документе. Выбранная таким образом запись содержит постоянную часть описания первого перехода из исходного документа. В четвертом блоке производится формирование описания перехода для рабочего процесса. Для этого в описание перехода или операции (постоянная часть), взя
тое нз архива операций и переходов, заносится соответствующая информация (переменная часть) из входного документа (см. табл. 2.3), После прочтения и отработки первой записи исходного документа переходят ко второй и так далее до конца документа.
По окончании проектирования производится формирование и печать выходного документа. Пример выходного документа приведен в табл. 2.4.
к
5
2.3. Пример записи входной информации при проектированиитехнологического процесса изготовления детали «Вал»
с использованием САПР МТД
Номер
о
Кодопера-ции илиперехода
Переменнаяинформациядля описа-ния опера-ций и пере-ходов
’8 й
I
5 хК X
2
12
025
600
65500
60011
60022
Графу заполняют в
/ЗАГОТ./
ТОР. 1//166 //—05// 2//78// —0,08//3//
Тех нологнческаяоснастка
Приспособление
Трехкулачковый патрон
ГОСТ 2675—30
а к
&I
Несмотря на малую долю задач, решаемых ЭВМ, применение САПР маршрутных технологических процессов на базе типовой технологии дает иа предприятиях значительный эффект. Сроки технологического проектирования сокращаются в среднем в 3 ... 4 раза. Такие системы получили распространение иа предприятиях приборостроительной и радиотехнической отраслей.
Основным направлением совершенствования этих систем является сокращение количества переменной информации, заносимой во входной документ (см. табл. 2.3). Более совершенным является вариант системы, когда в табл. 2.3 подлежат заполнению лишь первые шесть граф, т. е. номера цеха, участка, рабочего места и операции, коды операций и^ереходов, переменная информация переходов. Оборудование, режущий н вспомогательный инструмент, приспособления, контрольно-измерительную оснастку в такой системе назначают по алгоритмам из соответствующих архивов. Алгоритмы выбора оформлены в виде таблиц решений (табл. 2.5), входными данными в которые являются коды операций и переходов и переменная информация в описаниях переходов. Чтение их осуществляется процедурой, аналогичной изображенной на рис. 1.15.
Параметр применимости
Характерней ^
Максимальный диаметр детали и}
(25
125
135
135
160
Длина детали м2
500
600
600
600
640
Диаметр прутка «д
24
35
25
25
35
Обеспечиваемая точность обработки Од
0,05
0,10
0,10
0,05
0,10
Решения: сечение державок резцов нхв
16X16
28Х 20
16X16
16X16
25X20
модель станка
1И611П
ИК-250
ТВ-125
ТВЧ25П
1М61
2.5. Таблица
' предусмотренными в алгор™^™“ “ГЛа““ ' Реше™ями
160
170
170
180
220
220
220
260
710
500
500
710
930
1000
1500
1400
32
24
25
35
45
40
40
47
0,10
0,10
0,05
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
25X20
25X20
25X20
25X20
25X20
20X20
20X20
30X30
1Б61
ТВ-320
ТВ-320П
1А616
1К62
(623
Е400
1К625
ного станка (САПР-МТД-2)
ческие значения
2.4. Пример выходного документа САПР МТД2.4. Пример выходного документа САПР МТД
2.4. Пример выходного документа САПР МТД
2.4. Пример выходного документа САПР МТД
САПР единичных маршрутных технологических процессов
При малом уровне унификации выпускаемой продукции, т. е, большом разнообразии деталей по формам, размерам и пр., использование типовых технологических процессов в качестве базы в САПР ТП нерационально. Во-первых, необходимо разрабатывать большое число типовых процессов для охвата разнородных, ^унифицированных деталей. Во-вторых, при запуске очередного изделия велика доля деталей, не попадающих ни в одну из разработанных ранее групп, так как эти детали оригинальны по конструкции. В этом случае базой САПР ТП должны быть типовые элементы технологических процессов, а методическое обеспечение должно строиться на основе метода синтеза (см. § 1.2).
Ниже рассмотрен пример САПР маршрутных единичных технологических процессов изготовления деталей в мелкосерийном и единичном производстве. Эта система разработана на кафедре технологии машиностроения Дальневосточного политехнического института, ее Код 210140331111 по ГОСТ 23501.108—85. Основным принципом этой системы является отказ от традиционной схемы проектирования технологических процессов. В ней сначала полностью решаются вопросы обработки отдельных поверхностей, а затем синтезируются операции и маршрут обработки.
Для производства наиболее важными из задач технологического проектирования являются: определение объема работ по изготовлению деталей; упорядочение этих работ, т. е. распределение по операциям, установам, позициям, переходам.
Решение первой задачи позволяет обоснованно планировать загрузку предприятия. Вторая задача служит основой для решения вопросов организации производства, планирования работ его подразделений (цехов, участков и т. д.).
Рассматривая деталь как совокупность поверхностей, объем ее обработки можно определить суммированием объемов обработки всех ее поверхностей. Для оценки объема обработки отдельной поверхности необходимо спроектировать технологический процесс ее обработки, который принято называть планом обработки поверхности. Трудоемкость обработки поверхности зависит не только от принятого метода обработки, но и от применяемого оборудования и режущего инструмента, режимов резания и числа переходов и рабочих ходов. Поэтому для решения первой задачи (определения объема работ) необходимо:
выбрать методы обработки для каждой поверхности;
определить состав применяемого оборудования;
спроектировать планы обработки и назначить условия выполнения переходов.
В основу решения второй задачи (упорядочение установленного объема обработки) в описываемой системе положено расчленение технологического процесса на отдельные части, называе-
ПерваяJЧ_ Вторая гтаЗияПерваяJЧ_ Вторая гтаЗия~s ТретьяV стадия~s ТретьяV стадияОбработаннаядетальОбработаннаядетальРис. 2.2. Стадии обработки и промежу-точные состояния П1, П2 деталиРис. 2.2. Стадии обработки и промежу-точные состояния П1, П2 деталимые стадиями. Например, для: механической обработки мож-; но выделить три стадии: чер-' новую, чистовую и . отделоч- ’ ную. Критерием для отнесе-•< ния перехода к той или иной стадии в этом случае может" служить точность размеров поверхности: первая стадия — обработка до 12-го
ПерваяJЧ_ Вторая гтаЗия
ПерваяJЧ_ Вторая гтаЗия
~s Третья
V стадия
~s Третья
V стадия
Обработаннаядеталь
Обработаннаядеталь
Рис. 2.2. Стадии обработки и промежу-точные состояния П1, П2 детали
Рис. 2.2. Стадии обработки и промежу-точные состояния П1, П2 детали
стадия — точнее 9-гостадия — точнее 9-гоквалитета, вторая стадия — до 9-го квалитета, третья j квалитета. Основанием для деления технологического процесса на стадии могут быть и другие технологические признаки (до и после термической обработки). Организация производства также может оказывать влияние иа выделение стадий: распределение оборудования цеха по участкам по точностным признакам, размещение оборудовании по разным цехам. Вопрос о делении процесса обработки на стадии возникает на первых этапах проектирования. После проектирования планов обработки каждой поверхности производится распределение переходов по стадиям. Итогом выполнения каждой стадии является некоторое промежуточное состояние детали Пь которое является исходным для следующей стадии (рис. 2.2).
стадия — точнее 9-го
стадия — точнее 9-го
Для каждого промежуточного состояния детали определяют технические требования и размеры всех поверхностей (из расчета припусков и межпереходных размеров). В результате выполнен- . ных действий будущий технологический процесс оказывается разделенным на несколько стадий, причем содержание каждой стадий полностью определено: известно, какие поверхности подлежат обработке, до какой точности, на каком станке. Эта информация позволяет обоснованно оценить не только общий объем обработки детали, но н загрузку производственных подразделений (участка зубообработки, шлифовального участка и т. д.).
Дальнейшее проектирование технологического процесса ведут в пределах каждой стадии. Прежде всего решают вопросы базирования и последовательности обработки поверхностей. Далее формируют состав операций и определяют последовательность их выполнения. Таким образом, весь процесс проектирования делят на отдельные функциональные блоке (рис. 2.3), каждый из которых представляет собой логически завершенную совокупность технологических задач.
Особенностью этой схемы является ее отличие от традиционной схемы проектирования: маршрут—операция—переход, где на первом этапе — выбор маршрута — необходимо оперировать большим количеством данных; принимать предварительные решения, подлежащие в дальнейшем уточнению*
Рис. 2.3. Функциональная схема САПР маршрутных единичных технологических процессовРис. 2.3. Функциональная схема САПР маршрутных единичных технологических процессовВ описываемой схеме последовательность функциональных блоков определяется наличием информации, достаточной для решения всех технологических задач, входящих в блок. Генерируемая в процессе проектирования информация является основой для решения последующих задач. Так, первыми стоят блоки, для которых достаточно информации, содержащейся в исходных данных о детали. В процессе проектирования появляются сведения о переходах, планах ц последовательности обработки поверхностей. Эта информация является необходимой для проектирования операций. Таким образом, создается последовательная схема проектирования.
Рис. 2.3. Функциональная схема САПР маршрутных единичных технологических процессов
Рис. 2.3. Функциональная схема САПР маршрутных единичных технологических процессов
формализованного решения. Поэтому при разработке САПР единичных технологических процессов для повышения их надежности часто используют локализацию системы, т. е. сужение номенклатуры деталей, охватываемых системой. Так, система, разработанная в Дальневосточном политехническом институте, ориентирована на детали типа тела вращения (валы, втулки, шестерни, муфты и т. д.). При изготовлении деталей этого типа весьма ограничен перечень возможных способов базирования (патрон, центра, патрон с поджимом задним центром, люнеты), поэтому оказалось возможным создать достаточно надежные алгоритмы проектирования операций для условий мелкосерийного производства.Система реализована на ЕС ЭВМ, имеет версию для ЭВМ «Минск-32». Она имеет текстовой входной язык ОПОС.Отличительной чертой системы является оптимизационное решение задачи проектирования планов обработки поверхностей, $♦ е. проектирование варианта маршрутного процесса, имеющегоформализованного решения. Поэтому при разработке САПР единичных технологических процессов для повышения их надежности часто используют локализацию системы, т. е. сужение номенклатуры деталей, охватываемых системой. Так, система, разработанная в Дальневосточном политехническом институте, ориентирована на детали типа тела вращения (валы, втулки, шестерни, муфты и т. д.). При изготовлении деталей этого типа весьма ограничен перечень возможных способов базирования (патрон, центра, патрон с поджимом задним центром, люнеты), поэтому оказалось возможным создать достаточно надежные алгоритмы проектирования операций для условий мелкосерийного производства.Система реализована на ЕС ЭВМ, имеет версию для ЭВМ «Минск-32». Она имеет текстовой входной язык ОПОС.Отличительной чертой системы является оптимизационное решение задачи проектирования планов обработки поверхностей, $♦ е. проектирование варианта маршрутного процесса, имеющегоНекоторые вопросы технологического проектирования (выбор баз, учет требований точности взаимного расположения поверхностей при формировании планов их обработки) пока не имеют
формализованного решения. Поэтому при разработке САПР единичных технологических процессов для повышения их надежности часто используют локализацию системы, т. е. сужение номенклатуры деталей, охватываемых системой. Так, система, разработанная в Дальневосточном политехническом институте, ориентирована на детали типа тела вращения (валы, втулки, шестерни, муфты и т. д.). При изготовлении деталей этого типа весьма ограничен перечень возможных способов базирования (патрон, центра, патрон с поджимом задним центром, люнеты), поэтому оказалось возможным создать достаточно надежные алгоритмы проектирования операций для условий мелкосерийного производства.
Система реализована на ЕС ЭВМ, имеет версию для ЭВМ «Минск-32». Она имеет текстовой входной язык ОПОС.
Отличительной чертой системы является оптимизационное решение задачи проектирования планов обработки поверхностей, $♦ е. проектирование варианта маршрутного процесса, имеющего
формализованного решения. Поэтому при разработке САПР единичных технологических процессов для повышения их надежности часто используют локализацию системы, т. е. сужение номенклатуры деталей, охватываемых системой. Так, система, разработанная в Дальневосточном политехническом институте, ориентирована на детали типа тела вращения (валы, втулки, шестерни, муфты и т. д.). При изготовлении деталей этого типа весьма ограничен перечень возможных способов базирования (патрон, центра, патрон с поджимом задним центром, люнеты), поэтому оказалось возможным создать достаточно надежные алгоритмы проектирования операций для условий мелкосерийного производства.
Система реализована на ЕС ЭВМ, имеет версию для ЭВМ «Минск-32». Она имеет текстовой входной язык ОПОС.
Отличительной чертой системы является оптимизационное решение задачи проектирования планов обработки поверхностей, $♦ е. проектирование варианта маршрутного процесса, имеющего
Рис. 2.4. Сетевое представление процесса перевода поверхности из состояния заготовки (ГП) в состояние детали (П5)
наименьший объем работ. Рассмотрим метод решения этой задачи.
Выбор наилучшего варианта плана обработки производится по специальному алгоритму с использованием сетевых моделей. Для достижения заданных размеров и технических требований всё поверхности детали последовательно проходят некоторые стадии обработки. Процесс обработки поверхностей можно рассматривать как «перевод» детали из состояния заготовки в состояние, заданное чертежом. «Перевод», как правило, осуществляется за несколько технологических переходов. Поэтому в процессе обработки поверхности детали могут иметь промежуточные состояния, при прохождении которых постепенно улучшается качественное состояние поверхности (точность размера и формы, точность положения, качество поверхностного слоя и др.). Каждое изменение состояния поверхности может осуществляться различными способами и иа различном оборудовании. Если предположить, что поверхность заготовки можно обработать только одним способом (например, только точением на токарном станке), по- ставлениая задача может быть изображена графически в виде сети, показанной на рис. 2.4.
Различные промежуточные состояния поверхности, начиная с заготовки и кончая готовой поверхностью, обозначены через /7/, П2, ПЗ, П4, П5. Дугами показаны возможные пути перехода из одного промежуточного состояния в другое, а через Сц обозначены затраты, связанные с изменением состояния поверхности. Промежуточные состояния поверхности Ш—П5 могут быть представлены различными характеристиками поверхности (квалите- таМи, интервалами допусков на размер и точность взаимного положения, качеством поверхностного слоя и т. д.). Сц— затраты на обеспечение принятого показателя промежуточного состояния поверхности, например точности размера.
Из состояния заготовки ГП в состояние готовой поверхности можно прийти несколькими путями; /—2—5, /—4—5, /—3—5 и др. Эти пути представляют собой возможные планы обработки поверхности, каждому из которых соответствуют определенные затраты. Для определения оптимального плана обработки поверхности необходимо найтн такой путь от состояния заготовки к состоянию готовой поверхности на представленной сети, который дает минимальное значение критерия оптимальности (приведенных 88
2.6. Матрица стоимостей для токарной обработки цилиндрической поверхности
Квалитет заготовки
Стоимость обработки, коп., при достигаемом квалнтете
15 ,
14
12
и
10
9
8
7
6
15
6,20
6,30
7,05
—
14
6,15
7,00
7,45
—•
—
*—•
—
12
7,00
7,42
7,80
—
—*
И
7,40
7,75
8,00
—
——
10
7,00
7,95
8,35
—•
9
7,90
8,30
—
8
8,00.
9,50
7
9,45
затрат на изготовление детали). Такая задача математически эквивалентна поиску кратчайшего пути на сети. Существуют стандартные алгоритмы решения этой задачи.
Аналитически сетевая модель процесса обработки представляется в виде треугольной матрицы V^uY На главной диагонали должны находиться нули, поскольку характеристики поверхности заготовки и детали совпадают. Определение элементов, лежащих ниже главной диагонали, не имеет смысла, т. е. там деталь будет иметь характеристики хуже, чем заготовка. Пример матрицы стоимостей для токарной обработки цилиндрической поверхности приведен в табл. 2.6. В данном случае промежуточные состояния поверхности характеризуются одним показателем — точностью обработки. Такая матрица позволит определить вариант технологического процесса, обеспечивающий наиболее экономичное достижение требуемой точности.
Матрица позволяет выявить все возможные варианты планов обработки. Например, для перевода поверхности нз 14-го квали- тета в 6-й возможны варианты 14—12—10—7—6, 14—11—8—6, 14—10—8—6 и невозможен вариант 14—И—7—6. Можно убедиться, что самым экономичным является вариант 14— 11—8—6.
В общем случае характеристики промежуточных состояний могут быть заданы не только конкретными значениями, но и интервалами. Интервалы могут определять погрешность формы и размера, высоту микроиеровностей, погрешность взаимного расположения.
В табл. 2.6 представлена матрица стоимостей переходов при обработке одного вида. Часто поверхность можно обрабатывать о использованием нескольких видов обработки. Например, отверстие можно обрабатывать растачиванием, сверлением, зеикеро- ванием, протягиванием, шлифованием,. Поэтому для каждого вида обработки можно построить подобную матрицу. В этом случае для определения оптимального плана обработки поверхности
строят сводную матрицу. Для составления сводной матрицы срав нивают одноименные элементы матрицы, характеризующие возможные способы обработки на принятом оборудовании. Из сравниваемых элементов выбирают тот, который обеспечивает минимум принятому критерию оптимальности. Найденный элемент заносят в соответствующую клетку сводной матрицы.
Например, на определенном этапе проектирования сводной матрицы заполняют ячейку с индексами (г, ку При этом сравнивают, к примеру, четыре способа обработки отверстий детали на различных станках: зеикерование на токарном станке СЬ, растачивание иа токарном станке Стиг, растачивание на расточном станке Ср и, шлифование иа шлифовальном станке Сш<». Необходимо выбрать способ обработки, обеспечивающий наименьшие затраты иа переход, т. е. С^ гаш- Предположим, что оказалось Ст и < C^ih < Ср ik < Сщ и. Следовательно, в ячейку сводной матрицы на пересечении строки i со столбцом к следует занести значение Citk.
Индексы матрицы, использованные для формирования Лй ячейки сводной матрицы, могут быть помещены в ту же ячейку. Но в условиях проектирования на ЭВМ удобнее параллельно со сводной матрицей формировать матрицу индексов, характеризующих способы обработки, оборудование, осиастку и другие условия. Матрицу индексов затем используют для расшифровки условий выполнения переходов при формирования обработки планов поверхностей. Изложенные выше положения легли в основу алгоритма определения объема обработки.
Рассмотрим пример проектирования планов обработки поверхностей и распределение переходов по стадиям для детали «Втулка» (рис. 2.5). Заготовка — отлнвка. Материал втулки — конструкционная сталь. Деталь подвергается термообработке — закалке до твердости HRCg 38 ... 40. Обработку проводят в трн стадии: черновая (удаление основного припуска и обеспечение 12-го квалитета размеров поверхностей, получистовая (обработка поверхностей с допусками до 10-го квалитета) и чистовая (окончательная обработка поверхностей).
Результаты проектирования планов обработки поверхностей, распределение спроектированных переходов по стадиям и видам обработки приведены в табл. 2.7. Последовательность повышения точности взаимного расположения поверхностей по стадиям показана в табл. 2.8.
Описанная САПР единичных маршрутных технологических процессов позволяет спроектировать вариант обработки с минимальным объемом работ, что весьма важно в условиях мелкосерийного производства. Фактором, сдерживающим ее широкое распространение, является сложность адаптации к изменяющимся производственным условиям, обусловленная трудоемкостью переработки матриц стоимостей.
Ряс. 2.5. Эскиз детали «Втулка», подготовленный для описания на формализованном технологическом языке ОПОС для САПР единичных маршрутных про- . цессов
2.8. Повышение точности расположения поверхностей детали «Втулка» по стадиям
Стадия обработки
Квалитет расположения поверхности ном^р
16 *
14 *
1 •
з ••
7 ••
9 ..
11 •*
/8
Черновая Пил уч истовая Чистовая
11
8
5
11
11
9
9
11
11
7
11
9
7
11
9
11
9
9
* Относительно оси поверхности /5.
* Относительно общей оси поверхностей 15 и 16
подсистемы автоматизированных систем технологической подготовки серийного производства входят не только подсистемы проектирования технологических процессов механической обработки, но и подсистемы проектирования специального режущего и измерительного инструмента, технологической оснастки, термических операций и т. д. Результатом работы САПР ТП в этих условиях должно явиться операционное описание технологического процесса с полным нормированием. Кроме того, предусматривают обычно выдачу различных ведомостей (необходимого инструмента, оснастки, расхода материала и т. д.).
Как и в единичном производстве, в среднесерийном производстве в зависимости от уровня унификации деталей методы проектирования базируются либо на типовых технологических про» цессах и алгоритмах их доработки, либо иа алгоритмах синтеза единичных технологических процессов. Требование более глубокой проработки технологии приводит к необходимости дополнительных мер по повышению качества автоматического проектирования, уменьшению возможных ошибок в принятии решений. Наиболее распространенным методом в достижении этой цели для САПР единичных технологических процессов является еще большее по сравнению с единичным производством сужение области применения системы. Часто ограничиваются хотя и представительной, но малой группой деталей, например валами. Иногда САПР ТП на базе типовых технологических процессов оснащают алгоритмами доработки полиых Типовых решений для более полного учета индивидуальных особенностей конкретной детали. Эти алгоритмы решают задачи определения операционных размеров, режимов резания и т. д., вплоть до последовательности переходов в отдельных системах.
Для более надежного проектирования единичных технологических процессов изготовления сложных деталей вводят в САПР элементы диалога. Ниже приведены краткие описания нескольких САПР ТП, иллюстрирующие возможные варианты реализации описанных требований в условиях среднесерийного производства.
САПР «Типпроцесс»
Эта система [21 предназначена для производства деталей стабильной номенклатуры с высоким уровнем унификации, разработана в Центральном научно-исследовательском и проектно-технологическом институте организации и техники управления (ЦНИИТУ), ее код 201240332111 по ГОСТ 23501.108—85.
Проектирование производят на базе типовых технологических процессов. Вследствие того, что типовые технологические процессы содержат в качестве нормализованных параметров сведении о заготовке, составе и последовательности операций и переходов, применяемом оборудовании, приспособлениях и инструментах, методика проектирования рабочих технологических процессов иа базе типовых является достаточно простой.
Бланк-инструкция по подготовке исходных данных о деталив САПР «Типпроцесс»
Конструкторско-технологический шифр типовой детали
Наименование детали
Фланец
Номер детали
Марка материала
Код вида заготовки
Масса детали
Вид термо-Число
обработкидеталей
в партии
*
Сведения о поверхностях
Наружный диаметр Da = 35 ... 70 мм Внутренний диаметр Di — 10 ... 30 мм Длина L = 35 ... 90 мм Число пазов п= 2 ... 4 Материал детали -— сталь 45 ГОСТ'1050—74 Размеры фа?ок кодировать необязательно
1
2
D}
Di
во
во
но
но
и
во
но
f
—
3
4
d2
Di
во
во
но
но
и
D;
во
во
но
но
Ц
во
но
5
6
D^
D4
во
во
но
но
D4
L
во
во
но
но
7
R
во
но
Л
во
но
l4
во
но
их ВО НО п
Задача проектирования сводится к отысканию необходимого типового технологического процесса и его доработке с учетом характеристик конкретной детали. Доработка типового технологического процесса заключается в следующем:
уточнении состава технологических переходов в операциях- уточнении типоразмеров, марок и шифров оборудования, приспособлении н инструментов из числа универсальных н нормальных, имеющихся на предприятии;
однГг^Г пеРеменНых размеров детали, изменяющихся внутри
определении исходных данных для расчета режимов резания;
определении режимов резання и норм времени в соответствии о уточненными оборудованием, приспособлениями и инструментами.
Описание исходной информации о детали в системе производится с использованием ТКС. Бланк-инструкцию (табл. 2.9) разрабатывают отдельно для каждой типовой детали, в него входят чертеж комплексной детали, таблица кодированных сведений о детали и указания по ее заполнению. Должны быть указаны также допустимые интервалы параметров детали. В ТКС, как правило, включают общие сведения о детали и описание всех ее поверхностей. Общие сведения: конструкторско-технологический шифр детали, номер детали, наименование детали, марка материала детали (ОМ), код вида заготовки (ЗТ), масса детали, вид термообработки (ТО), число деталей в партии.
При необходимости состав общих сведений о типовой детали может быть изменен. В графе бланка-инструкции «Сведения о поверхностях» каждая строка соответствует отдельной поверхности типовой детали и содержит ее параметры. Например, для описания поверхности 3 у детали, относящейся к рассматриваемому типу, необходимо указать следующие ее параметры: Da диаметр и его верхнее (ВО) и иижиее (НО) отклонения; U — угол с отклонениями; Ц — линейный размер и его отклонения.
Если описываемая деталь не содержит каких-либо поверхностей, имеющихся у типовой детали, соответствующие строки сведений о поверхностях в бланке-инструкции не рассматривают. Последовательность расположения параметров в строках бланка- инструкции определяет последовательность их записи в таблицу кодированных сведений при описании детали.
Типовой технологический процесс, записанный в обычном виде в операционных картах (табл. 2.10), требует подготовки для ввода в ЭВМ. С этой целью его записывают в специальные карты, в которые включают также указания (формулы, ссылки на таблицы, алгоритмы) по доработке типового технологического процесса для заданных в ТКС конкретных исходных данных. Карта типового технологического процесса, подготовленного к вводу в ЭВМ (табл. 2.11), включает следующие параметры:
содержание перехода — переносят из карты типового процесса;
код перехода (КП) — определяют по таблице кодов технологических переходов;
номер перехода (№ П) — переносят из карты ти нового процесса;
номер обрабатываемой поверхности (№ ОП) — определяют по чертежу типовой детали к типовому технологическому процессу;
квалитет (КТ) — определяют по типовому технологическому процессу;
шероховатость (Ш) — определяют по типовому технологическому процессу;
исполнительные размеры (диаметр или ширина DH, длина LH определяют пр формуле (см. табл. 2.11);
вспомогательный инструмент (ВИ1, ВИ2)—берут либо из типового процесса, либо указывают вспомогательную таблицу, из которой следует выбирать инструмент;
режущий инструмент (РИ) — берут либо из типового про цесса, либо указывают вспомогательную таблицу, из которой еле- с дует выбирать режущий инструмент;
измерительный инструмент (МИ1, МИ2) — берут аналогично режущему инструменту;
расчетные размеры (диаметр или ширина ДР, длина LP) —: определяют по формуле (табл. 2.11);
глубина резания (Т)—либо берут из типового процесса, либо определяют по формуле;
подачу (S), скорость резания (v), число переходов и рабочих ходов (i), машинное время (ТО), вспомогательное время (ТВ) берут из типового процесса.
В карте типового технологического процесса, подготовленного к вводу в ЭВМ, указывают формулы, по которым определяют некоторые параметры. Смысл этих формул следует понимать следующим образом:
(ТКС) Д — исполнительный диаметр ДИ равен величине Д, . которую выбирают из таблицы кодированных сведений о детали;
(САВО1) — исполнительный диаметр ДИ выбирают из вспомо- J гательной таблицы, шифр которой САВО1;
(ТКС) L3 + 3 — исполнительная длина ЬИ равна длине L3, которую выбирают из таблицы кодированных сведений, плюс 3 мм;
(ТКС) L5 $ 2,4 + 5 — исполнительная длина ЬИ равна длине L5, которую выбирают из таблицы кодированных сведений, из второй (поверхности) либо из четвертой строки плюс 5 мм.
Подобные формулы указывают, каким образом можно выбрать или рассчитать тот илн иной параметр технологического процесса. Причем в скобках всегда указывают шифр или номер таблицы, из которой производят выбор.
К типовым технологическим процессам разрабатывают вспомогательные таблицы (табл. 2.12, 2.13), из которых выбирают различные параметры.
Описанный способ представления в ЭВМ типовых технологических процессов обеспечивает простую схему проектирования на их базе.
По шифру детали, который определяют по классификатору типовых деталей и записывают в таблицу кодированных сведений, из информационно-поискового блока вызывают соответствующий типовой технологический процесс. Он состоит из комплекта таб- - лиц, в которых записаны маршрут и технологические операции обработки данной детали, а также таблицы решений, необходимые • при доработке технологического процесса.
i о в в н«Iв. 53 к в о ви « о. в в оi о в в н«Iв. 53 к в о ви « о. в в оOiOiПроектирование на базе типовых технологических процессов происходит последовательно для каждой операции в порядке ее выполнения. Проектирование (доработка) операционного технологического процесса осуществляют попереходно, оно заключается в выборе необходимого инструмента (режущего, измерительного 96
i о в в н
«I
в. 5
3 к в о в
и « о. в в о
i о в в н
«I
в. 5
3 к в о в
и « о. в в о
Oi
Oi
£
СО . . я Д я '«§.5
§ о В И ”
С g.5
s
вянэнзед
(tree
-бахни) 4™J
(ires
-бахни) ai
(vee
-бахни) °x
еинанэва
6 ‘и1
НИН
■esodundoa епнннУд
jsMdoH Hug
еяхээ ввнфкйе!
8
0
RXО
8 к s
2 со
чУ = к * ж ❖а. 1^а Ся»
нюу cd ttudeed
sиэээфodu
К и S 8 S S 8s"
уэевхэИ xHHHeioged . -go огонь
otHUedauo вн хилод •ed оиэиь
к я
о в и
5 в
иная
•ada ojoh
-ьХхт хна
-ийиффбо){
es3nоM
S«*“
s я Of 8
ji8s
§ 5 ш
и 4
я О-в
s$E
5$
8
c s
Is
iff $ &
Я о
03 G
4 s
s:CL।
oo ? U
HKYied
•auo danoH
m
i я К
5
к
8НХЭВЬД danon
oo
о
8
X я
«2
У
(tree
•йэхнн) них •den danced
I CL c
a
I
В
1
3
м
8
3
V)
ю о*
э
о
э
ео
-о
-о
Sa
’Sa aS ая
a
1 ч Ч
3^
§а
- X
ед
я
ж
я
Ю ч 04 I
У й
ю Ч 04 £
42
в
I
00
^|
О 04
Зю ^9 04 О
б!
CQ.
1 i
I i
и
Ф s в
8 * у
Is is л о о м $ ЕГ Я Я 1^ >1 *
Ef t
1
S
Г 1
si
X
1^
V X
§
6о &§ ее
го к. ■
1^
■ф ■
1
h ев S
СЬ, X
I
л О
1Btfox
и -adau danoH
—
04
ОО
Ю
<0
з£?
pl-si и 5 п л
3 5* g « 9
shi Т) Я М о s 5 х го tr
"Is
Ин 9
го
а&*2
toЙ 01
кгоSо
о2хБ»
^3^
' п
§ о
КП
Код перехода
о
н . Я я я » ft я
§ X 3-3 я ” т? н о и а
ОО ю
о
о
сл о
о о
•—
№ П
Номер перехэ- да
о
сл
to
СП
от
to
№ ОП
Номер обрабатываемой по- верхкости
to
КТ
Квалитет
$
g
g
00
■1_°
ш
Шероховатость Rz. мкм
(ТКС) Д: 6
(САВ01)
(TKQ Д : I
ди
Диаметр или ширина
^ ч S » g g ж Ро {6 «У у к = Я <» S
(ГТП02) LH : 4
(ТКС) L5: 2,4+5
(TKC) L3+3
LH
Длина
>
С»
в 1
н я 3 о
о о
я
о §
(ТВИ)
ВИ1
кЗЗ “г?
о 5 Я я Е
я я ■
5 Я
ВИ2
(САВОЗ)
(САВ02)
Резец 2102-0055-BK8-I
■езец 2I02-0055-BK8-I
РИ
ШЦ1-О-125 ГОСТ 166—80
ШЦ1-0-125
ГОСТ 166—80
ШЦ14)-125 ГОСТ 166—80
МИ1
2 го
К s »-
МИ2
(ГТП02) ДИ: 4
(САВ01)
(ТОСОЛ) ДЗАГ
■ТОСО!) ДЗАГ
ДР
Диаметр нлн ширина
ед*0
S3 » X К №
Ья
3
ь я 0 я
Е я
у ж Е
п О
S Ь
■ й 3 №
(ТКС) Д—
(ГТП02) ДИ+4 : 2+
+(ГТП02) И
(ГТП02) И+2
■ГТП02) ДР: 2+2
LP
Длина
to со
(ГТП02) ДМ:'2
Т
Глубина резания
&TJ
•я ф
3 к
о
о eg
S
Подача
to to
to 00
to
V
Скорость
•—
—
i
Число рабочих ходов
ТО
Машинное время
ТВ
Вспомогательное время
66
2.11. Карта типового технологического процесса (инструкция)# подготовленного к вводу в ЭВМ
9696
96
96
2.12. Выбор сверл (САВ02)
Диаметр отверстия D
Шифр сверла
Диаметр отверстия D
Шифр сверла
10 /
QI8-10-P18-2
13,0
08-13,0-Р18-2
10,2
С18-Ю,2-Р18-2
13,2
С18-13,2-Р18-2
10,6
• С18-10,5-Р18-2
13,5
О813,5-Р18-2
1 11,9
С18-11.0-Р18-2
14,0
С18-14.0-Р18-2
11,2
С18-11.2-Р18-2
14,25
С18-14,25-Р!8-2
11,5
CJ8-JJ.5-P18-2
14,5
С18-И,5‘Р18-2
12,0
С18-12.0-Р18-2
14,75
. О8-14.75-Р18-2
Т2,5
СТ8-12.5-Р18-2
15,0
О8-15.0-Р18-2
2.13. Выбор токарных резцов (САВОЗ)
Диаметр обрабатываемой поверхности
- Шифр резца
' 34 ■ .
27 21 14
■ 214О-0О09-ВХ8-1 2140-00Q7-BK8-1 2140-0005-ВК8-1: 2140-0001-8X8-1
и вспомогательного) н определении исполнительных н расчетных размеров обработки.
Исходными данными’Для этапа доработки иляется типовой техпроцесс н таблица кодированных сведений 0 детали, для которой технологический процесс проектирует.
Инструмент выбирают ИЗ таблиц решений, которые составляют отдельно для каждого предприятия одновременно с разработкой типового процессам Номера таблиц, из которых следует выбирать, указывают в соответствующей графе типового процесса.
Расчет режимов резания сводится к уточнению нодачи и скорости резания, которые заданы в типовом процессе максимальными значениями, й к расчету частоты вращения шпинделя. Уточнение производится в соответствии с размерами обрабатываемых поверхностей и конкретными условиями обработки (типоразмер режущего инструмента, модель станка й др.). Алгоритмы расчета режимов резания и норм времени составлены для каждого тех-- нологичёского перехода (в некоторых случаях для группы переходов); Необходимый алгоритм вызывают по коду перехода, который находится в операционной карте типового технологического Процесса.
Нормы времени рассчитывают по общепринятой методике в соответствий со справочно-нормативными материалами по техническому нормированию, применяемыми на предприятии. Вся исходная информация, необходимая для расчета режимов резания н норм времени, находится в строке типового технологического
процесса. Дополнительная информация, Характеризующая производственную обстановку, сведена в таблицы н находится в ин-’ формационно-поисковом блоке.';;4
Хранение шифров типовых процессов в виде списков может оказаться удобным на первом этапе виедреиия САПР, когда число типовых процессов в подсистеме незначительно. С расширением списка может" наступить такой момент, когда время поиска типовой детали превысит время, проектирования технологического процесса.‘
Классификатор типовых процессов мож^ • быть представлен в виде графа." Но хранить в. ЭВМ н анЗдизирбййть граф с Таким числом вершин нецелесообразно, даже применяя любые известные формы компактного его хранения.
Учитывая осиовные, требования к САПР । (универсальность и адаптируемость к различным производственным условиям) наиболее приемлемым методом представления классификаторов и пользования ими при проектировании является использование таблиц соответствий.
Программное обеспечение системы ориентировано на ЕС ЭВМ. Подсистема ■'ввода Исходных данных предусматривает работу с дисплеем. Рассмотренную САПР эксплуатируют на Оршанском инструментальном заводе.
. САПР «Индпроцесс» i 1 л j ; < н
Разработчик системы — Центральный; научно-исследовательский и проектно-технологический институт организации ники управления (ЦНИИТУ). Система [21 представляет собой методический пример проектирования единичных технологических процессов» ее код 20Ц403321.11 no ГОСТ 2350U 108-^-85^ Область, , ее применения ограничена группой валов, НО;внутри ограничения . на конструкцию вала не накладывают,, при этом учитывают кои? структивиые и размерно-точностные, характеристики лишь той детали, для которой проводят проектирование..- .
Единичный технологический процесс проектируют на бае®; синтеза элементов процесса для каждого элемента детали, Конфи-; гурацию детали и технические требования описывают, используя - проблемно ориентированный язык. Основное: его назначение— ; описание не только размеров и других параметров, но и конструк- . ции детали, размерных связей ее элементов (поверхностей)^
Деталь формируется из конструктивных элементов. Главной особенностью конструктивных элементов, является то, что каждый, из них обладает постоянной, ие зависящей от конкретной-детали,.;. номенклатурой качественных и количественных характеристик. Благодари этой особенности конструктивные элементы играют . определяющую роль в системе кодирования информация о дета? : лях. Всем конструктивным элементам дают наименование и при- . сваивают четырехзначный цифровой код КЭ. Две первые цифры
2.14» Коды* .Шфедамющяе тип к вод Кбнетруктивпых элементов в САПР «Подпроцесс»
Твж мемеите
Вид элемент»
Код (первые цифры КЭ)
Первый ранг
Геометрнческие
Элементы плоских фигур
ОО
элементарные
Плоские поверхности, ограниченные типо-
01
вым контуром Поверхности вращения
02
Линейные поверхности
03
Нормализованные канавки
04
Шпоночные пазы
05
Нормализованные профили
06
Шлиценые поверхности
07
Резьбовые поверхности
08
Зубчатые поверхности
09
Качественные
Отклонения формы поверхностей
20
Отклонения расположения поверхностей
21
Формальные
Размеры координирующие
35
Бязевая система координат
36
Второй ранг
Геометрические
Плоские иетиповые контуры
40
сложные
Плоские иетиповые поверхности
41
Составные
Симметричные элементы формы
45
Конгруэнтные элементы формы.
46
этого кода определяют тип и вид конструктивного элемента (табл. 2.14) н две вторые цифры — разновидность (табл. 2.15).
Для определения положения поверхностей детали в пространстве каждую типовую поверхность снабжают индивидуальной системой прямоугольных правых координат (см. табл. 2.15). Последнюю называют привязочной системой, а начало координат — привязочной точкой. Положение привязочной системы относительно типовой поверхности определяют по классификационной таблице. Положение типовой поверхности в пространстве зависит от положения ее привязочной системы координат. Последняя задается относительно базовой системы координат детали или привязочных систем координат других поверхностей, когорт е являются для данной поверхности базовыми. Описание детали заносят в специальную таблицу входных данных (ТВД).
Существуют объективные связи между конструкцией, геометрической структурой и другими характеристиками деталей и структурой технологического процесса их обработки. Так, геометрическая структура деталей предопределяет методы обработки, методы достижения требуемой точности, выбор технологических и измерительных баз, последовательность обработки поверхностей деталей в их измерения. Геометрическую структуру деталей можно
2.15. Кодификатор типовых поверхностей
Типовые элемента
ЭскизКод КЭ
Образующие линии, контуры и плоские поверхности, ограниченные контурами
/0010
V /Z '.37- /0011
70
Гуг
^j j'70012
+0210+0210Поверхности, полученные вращением образующего контура вокруг оси X привязочной системы координат;
+0210
+0210
наружные
+0211
+02)2+02)2
+02)2
+02)2
Типовые элементыТиповые элементыЭскизЭскизКод КЭКод КЭ
Типовые элементы
Типовые элементы
Эскиз
Эскиз
Код КЭ
Код КЭ
представить графом, вершины которого обозначают элементарные ар^рхио^и, а ребра — размерные, или конструктивные связи между/ ними. Граф геометрической структуры детали является ёе.формадизованной моделью, по которой можно с помощью алгоритмов формировать структуру технологического процесса.
При разработке формализованной модели Сначала выбирают из ТВД характеристики каждого. элемента детали, определяющие структуру графа: номер элемента НЭ, код элемента КЭ, код базы КБ, динейный размер X, верхнее ВО н нижнее НО отклонения. В табл. 2.16 приведена такая выборка из ТВД для детали «Вал шлицевой» (рис. 2.6).
Граф геометрической структуры, детали является деревом, его можно разбить на ряд отдельных кустов, Его строят следующим образом. В качестве начальной вершины графа выбирают поверхность 1, строку которой из выборки сведений заносят в матрицу графа (табл. 2.17). Затем просматривают столбец КБ выборки сведений и Отыскивают' строки, у которых КВ=1. Такие строки заносят в Матрицу графа. После построения первого куста графа анализируют висячие вершины этого куста (поверхности 2, 8, 12); определяя, являются ли они сами базовыми поверхностями. Для эТо^о проверяют наличие номера анализируемой поверхности в'етоЛбце КБ. Если рассматриваемая поверхность является базовой, аналогично строят следующий куст. В результате программа формирует граф геометрической структуры детали (рнс. 2.7).
Рйс. 2.6, Эскиз детали «Вал шлицевой», подготовленный и вводу н САПР «Инд- процесс» (етаЛь/0 ГОСТ Г050—74, масса 4,7 кг)Рйс. 2.6, Эскиз детали «Вал шлицевой», подготовленный и вводу н САПР «Инд- процесс» (етаЛь/0 ГОСТ Г050—74, масса 4,7 кг)Ребра графа соединяют вершины, которые соответствуют поверхностям, ■ имеющим между собой либо размерную (поверхности 1—12, 4—8 и ^. д.), либо конструктивную (1—2, 7—8 и т. д.) СВЯЗЬ. "7
Рйс. 2.6, Эскиз детали «Вал шлицевой», подготовленный и вводу н САПР «Инд- процесс» (етаЛь/0 ГОСТ Г050—74, масса 4,7 кг)
Рйс. 2.6, Эскиз детали «Вал шлицевой», подготовленный и вводу н САПР «Инд- процесс» (етаЛь/0 ГОСТ Г050—74, масса 4,7 кг)
Существенной значение при построения формализованной модели геометрической структуры; детали имеет выбор начальной вершины графа. С формальной точки зрения безразлично, какую поверхность принимать в качестве начальной вершины, там кан в любом случае формализованные модёли отражают одай й теже размерные связи. Однако размерные Связи детали предойрёдёлйют порядок обработки поверхностей; Поэтому задачей прдектйрова- ния технологического процесса является последовательное преобразование конструкторского графа гебметрич^скОй структуры, заложенного в ТВД, в так Называемый технологически# Граф, определяющий последовательность обработки поверхности детали. В связи с этим такое преобразование следуетОсуществлять уже на самой первой стадии автоматизированного проектирования —‘ при построении формализованной модели/ Эго Достигается
использованием определенных технологических правил, существующих в технологии машиностроё- ния, Например, В первую очередь необходимо подготовить технологические базы. В системе в качестве начальной вершины графа геометрической структуры используют поверхности, явлЯ- ^ ющиеся технологическими базами и обрабатываемые на первой опе-
рации. Это не нарушает геометри-
йп полйп полческу ю структуру, заданную ков- Рис? 2.7, Граф детали «Вал шлнце-
йп пол
йп пол
струкгором (прн условий соот-струкгором (прн условий соот- , —-— ..вой4
струкгором (прн условий соот-
струкгором (прн условий соот-
нэкэКБXвоно12110280013401442128—98* 5 .7018-3062108740188 ,2121+ 1279 <2108102128720,1О1170110122111446138001514401151521218101167011517210181821281920-0,2192102120401212121218—720,10нэкэКБXвоно12110280013401442128—98* 5 .7018-3062108740188 ,2121+ 1279 <2108102128720,1О1170110122111446138001514401151521218101167011517210181821281920-0,2192102120401212121218—720,102.16. Выборка из ТВД2.16. Выборка из ТВДнэкэXBO- HO121128008212—12712211446t84212-98570162107. 40192101021272o.l0182121920-0,2t43401t10И701t: 18152121011721021212—720,10t15138001440116701t211921020401tнэкэXBO- HO121128008212—12712211446t84212-98570162107. 40192101021272o.l0182121920-0,2t43401t10И701t: 18152121011721021212—720,10t15138001440116701t211921020401t2.17. Матрица графа детали2.17. Матрица графа детали
нэ
кэ
КБ
X
во
но
1
211
0
2
800
1
3
401
4
4
212
8
—98
* 5 .
701
8
-30
6
210
8
7
401
8
8 ,
212
1
+ 127
9 <
210
8
10
212
8
72
0,1
О
11
701
10
12
211
1
446
13
800
15
14
401
15
15
212
18
101
16
701
15
17
210
18
18
212
8
192
0
-0,2
19
210
21
20
401
21
21
212
18
—72
0,1
0
нэ
кэ
КБ
X
во
но
1
211
0
2
800
1
3
401
4
4
212
8
—98
* 5 .
701
8
-30
6
210
8
7
401
8
8 ,
212
1
+ 127
9 <
210
8
10
212
8
72
0,1
О
11
701
10
12
211
1
446
13
800
15
14
401
15
15
212
18
101
16
701
15
17
210
18
18
212
8
192
0
-0,2
19
210
21
20
401
21
21
212
18
—72
0,1
0
2.16. Выборка из ТВД
2.16. Выборка из ТВД
нэ
кэ
X
BO
- HO
1
211
2
800
8
212
—127
12
211
446
t
8
4
212
-98
5
701
6
210
7
. 401
9
210
10
212
72
o.l
0
18
212
192
0
-0,2
t
4
3
401
t
10
И
701
t
: 18
15
212
101
17
210
21
212
—72
0,1
0
t
15
13
800
14
401
16
701
t
21
19
210
20
401
t
нэ
кэ
X
BO
- HO
1
211
2
800
8
212
—127
12
211
446
t
8
4
212
-98
5
701
6
210
7
. 401
9
210
10
212
72
o.l
0
18
212
192
0
-0,2
t
4
3
401
t
10
И
701
t
: 18
15
212
101
17
210
21
212
—72
0,1
0
t
15
13
800
14
401
16
701
t
21
19
210
20
401
t
2.17. Матрица графа детали
2.17. Матрица графа детали
ветствующих методой обработки). В этом случае вопрос выбора поверхностей, являющихся базами или обрабатываемых на первой операции, сводится к построению таблицы, позволяющей проводить соответствующий выбор в зависимости от обрабатываемой детали, и анализу таблицы входных данных с целью отыскания в последней указанных поверхностей.
В системе заложены следующие типовые схемы устайовок: на внешнюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную к ее оси плоскость;
на внешние цилиндрические поверхности с пересекающимися осями;
на внутреннюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную к ее оси плоскость;
на два цилиндрических отверстия с параллельными осями н на перпендикулярную им плоскость;
на внутренние цилиндрические поверхности с пересекающимися осями;
на центровые гнезда;
по зубчатым поверхностям.
При проектировании технологического процесса иногда предусматривают образование у детали дополнительных поверхностей (не предусмотренных конструктором, искусственных), которые в дальнейшем используются в качестве технологических баз. Примером таких дополнительных поверхностей являются центровые отверстия. Использование таких искусственных баз нарушает структуру детали, заданную конструктором. Поэтому целесообразно выявить потребность в этих базах в самом начале процесса проектирования. В системе имеется алгоритм выбора искусственных баз (центровых отверстий), который выявляет необходимость введения искусственных баз и преобразует с их учетом граф детали. Граф детали «Вал шлицевой» с введенными в него двумя искусственными базами (центровыми отверстиями) показан на рис. 2.8. Построенный граф детали (с технологческими базами) является базой для проектирования маршрута обработки.
После уточнения баз выбирают планы обработки для каждой поверхвости. В архиве системы хранятся 63 типовых плана обработки (табл. 2.18) и алгоритм их выбора, представленный в. виде таблицы соответствий (табл. 2,19). Алгоритм учитывает девять
Листов 1
Обозначение
Наименование таблицы
Лист1
выбора
шероховатости-)
КвалитетКТ
рофильВид термообработки
расположения, мм
Обрабатываемая поверхность КЗ
поверхности
шпица 11!
ТО
г
1,25
0,63 9,32
27
32
33
37
46
42
52
S3
0
Ш
11#
в
Интервал Рааюлажеяве днаметроа отверснегОТ
Вхдотвер- стияВО
+235 *226
^\0^5 8,1^
Планы wt эмбола йверхностй
61%
13 W
11
12
+211 -211
но *2Ю
шт
126130
12
26
10
2,5
1 I
1
II II
II
группы
г Вид обрабатываемой поверхности
: ■ КЗ
1
Торцовые поверхности
21Ц212...
2
Наружные цилиндрические поверхности
210, 262...
3
Внутренние цилиндрические поверхности
—210,—263. „
4
Наружные фасонные поверхности
223, 241
Наружные канавки
222, 264...
6 ’
Внутренние канавки
—262, —265...
\
Внутренние фасбиные поверхности
—223,—241, „
15
16
Наружные резьбовые поверхности
Центровые отверстия
800, 802..,
450, 451...
2.20. Кодификатор вида обрабатываемой поверхности
2.^1.^ Кодификатор вида термообработки
ВиД термообработки
ТО
Улучшение '
Закалка: в воде , в ыасле ;; ?
изотермическая ' ‘ с нагревом ! ВЧ ?(
Цементации и закалка) а масле , . .•
в воде с нагреврм-'ТВЧ
Жидкостная цементация
Азотирование л
Азотирование антикоррозийное
Термообработка отсутствует
3
4
5
6
7
8
9
10
II
12
13
14
ского маршрута обработки детали являются граф геометрической структуры с базами й таблица выбранных планов обработки.
Граф геометрической структуры детали с искусственными базами в системе называют первичным. Если вершины первичного графа отождествить с планами обработки соответствующих по- ■ верхностей, получим граф» который называют . вторичным (рис. 2.9).
Задачу синтеза технологического маршрута можно сформулировать следующим образом? задан вторичный граф размерных / связей детали, требуется получить технологический маршрут, представляющий собой упорядоченный перечень операций, необходимых для изготовления детали в соответствии с требованиими . чертежа. В системе сделано следующее ограничение: поточность производства не принимают во внимание, т. е, осуществляется 112
3881-г точение черновоеЭЫ>1-тауенаё9<йнпа8ое
БазыБазы.
3219- сверление иентрёваге' отверстая
3803-точение резьбы
базы
21»-шлакование круглое базы
2813 - шлицеррезерованае Базы
8213 -слесарная
' Базы
02^ 3 -слесарная \ Базы
в
1 1®1 Г#
2113 - шлицеитированае ? вазы
П W
2213-3ово8ка токарная
- Рис. 2.10. Операционные подграфы
максимальная концентрация переходов в операциях. На рис, 2.10 представлены операционные подграфы, полученные из вторичного графа детали «Вал шлицевой* в результате совместного анализа матрицы смежности вторичного графа и массива планов обработки поверхностей этой детали.
Следующим этапом синтеза является определение последовательности выполнения операций, т, е. задача сводится к упорядочению операционных подграфов, В основу алгоритма синтеза маршрута положен принцип проверки технологических операций
113
3-22. Совместимость технологических операций
Наименование
Содержание
Код
Токарная Термическая Центровочная Токарная Сверлильная Расточная Расточная Сверлильная Сверлильная Сверлильная Резьбонарезная Круглошяифо вальная Фрезерная Шлицефрезерная Протяжная Долбежная Слесарная Термическая Токарная Шлифовальная Шлифовальная Круглошлифо-. вальная
Шл ицешл ифоваяь- ная
Слесарная Притирочная Калибровочная Калибровочная Внутришлифо- вальная Внутр ишлифо- вальная
Слесарная
Точение предварительное
Улучшение
Сверление центровых отверстий
Точение окончательное
Сверление
Растачивание предварительное
Растачивание окончательное
Зенкерование
Развертывание предварительное
Развертывание окончательное
Нарезание резьбы
Шлифование по окружности шлицев с треуголь
ным профилем
Фрезерование пазов, лысок
Фрезерование шлицев
Протягивание отверстий
Долбление пазов
Снятие заусенцев
Закалка
Правы центровых отверстий
Шлифование предварительное
Шлифование окончательное
Шлифование по окружности шлицев с прямоугольным профилем
Шлифование шлицев
Зачистка
Притирка поверхностей
Калибрование резьбы
Калибрование шлицев Шлифование предварительное
Шлифование окончательное
Смазывание
3001
3 3210 3003 3201 3101 3103 3303 3401 3403 3803 2150
2023 2013 4013 1113 0253
4 4413 2141 2143 2163
2113
0243 4403 4113 4103 2141
2143
0203
на совместимость (возможность предшествования операций друг другу в типовых схемах построения маршрутной технологии).
Документом для проверки операций на совместимость является таблица совместимости технологических операций (табл. 2.22), составляемая для определенных производственных условий, в которую записывают операции в порядке их возможного выполнения.
Исходными данными для алгоритма синтеза технологического процесса являются; массив операционных, подграфов, таблица проверки технологических операций на совместимость. Результаты работы алгоритма с массивом операционных подграфов детали «Вал шлицевой» приведены в табл. 2.23.
U 4
2.23. Технологический маршрут обработка детали «Вал шлицевой»
Номер операции
Код операции
Название операции
Поверхности, обрабатываемые в операции (нумерация по ТКС)
1
3210
Центровочная
120,100
2
3001
Токарная
1.12, 2,8, 19, 20» 4, 5,6,9, 10.
18,11,15,17,15,16
3
3003
Токарная
1,12,2,8,4,5.6, 7, 9,10, 18,3. И.15,17,21,13,14,16,19,20
: - 4-
2143
Круглошлифовальнаа
5,6,9.11,17,16,19
5
2213
Токарная
10.20
6-
0213
Слесарная
6.9.10.17,19,20
7
2013
Шлицефрезерная
5,11,16
8
2НЗ
Шлицешлифовальная
8,П,16
9
3803
Резьбонарезная
2, 13
10
0243
Слесарная
5, U.16
Таким образом в САПР «Индпроцесс» работает блок синтеза.
Далее вступают в работу блоки проектирования операций. Начальная структура операций (см. рис. 2.10) уже сформирована: выявлены поверхности, обрабатываемые на каждой операции, размерные связи между ними на данной операции, базы. В блоках проектирования операций эта информация уточняется, рассчитываются операционные размеры, выбирается оборудование, инструмент, оснастка, режимы резания, проводится нормирование.
САПР единичных технологических процессовизготовления сложных деталей
Примером САПР ТП для сложных деталей является система, разработанная в научно-производственном объединении «Кисло- родмаш», ее обозначение САПР Т и код 201140 433121 пр ГОСТ 23501.108—85. Она предназначена для автоматизированного проектирования в условиях серийного производства' единичных технологических процессов изготовления деталей различных форм (тел вращения, корпусов, плит, рычагов н т. д,).
Такая универсальность системы достигнута за счет того, что в ней произведено эффективное разделение работы между технологом и компьютером. В этой системе по указаниям технолога решаются творческие и трудиоформализуемые задачи по выбору баз и формированию так называемых комплектов поверхностей. При подготовке исходных данных для проектирования технолог может задать номера поверхностей, которые он рекомендует взять в качестве технологических баз, либо указать, какие поверхности он предлагает обрабатывать с одной установки. Эти указания предопределяют принципиальную структуру технологического процесса.
Быстродействующий компьютер в этой САПР решает трудоемкие задачи подбора оборудования, приспособлений, режущего и
измерительного инструмента, формирования необходимой техно- ; логической документации и т. д. Таким образом, компьютер в этой \ системе, получив ОТ Технолога принципиальные указания р про- ; актируемом процессе, осуществляет его дальнейшую проработку. ;
Поскольку метод проектирования, заложенный в систему, : представляет собой синтез технологического процесса, в состав исходных данных помимо технологических указаний включается i полное описание всех элементов детали в так называемой ведомости исходных данных (ВИД). Для этого используют специальный проблемно ориентированный язык.
Результаты работы системы оформляют в виде следующих документов! маршрутная карта технологического процесса; комплект операционных карт технологического процесса; ведомость технологического оснащения.;
Информационно-поисковая подсистема содержит следующую нормативно-справочную информацию (НСИ):
технологические потенциалы металлорежущих станков (СМС-2);
технологические потенциалы приспособлений (СМС-4);
технологические потенциалы переходов (GMC-6);
применяемость режущего и вспомогательного инструмента (СА^С-7);'
применяемость измерительного инструмента (СМС-8);
припуски на обработку (СМС-16);
режимы резанияЦвыбор скорости по стойкости инструмента и подачи по параметрам шероховатости (СМС-НОВ));
паспортные данные станков по режимам резания (СМС-12, СМС-13);
вспомогательное время (СМС-4ВР, СМС-7ВР, CMG-8BP);
обрабатываемые материалы (МТ-1, МТ-2, МТ-3, МТ-4).
iKpoMe того, информационно-поисковая подсистема включает архив ведомостей исходных данных о деталях (до 4000 деталей на одном пакете магнитных дисков).
Система имеет три проектирующих подсистемы: синтеза технологических процессов; автоматизированной классификации конструкторских решений (ПАРК-К); автоматизированной классификации технологических решений (ПАРК-Т).
ПАРК-К предназначена для группового анализа изделия на технологичность, оиа решает задачи разработки групповых технологических процессов.
Подсистема синтеза технологических процессов состоит из одиннадцати основных блоков:
упорядочения поверхностей в порядке технологической выполнимости;
выбора оборудования;
Сортировки (комплектования) операций;
выбора приспособлений;
выбора технологических переходов;
выбора режущего и вспомогательного инструмента;
Рис. МЬ Примеры расчленения детали на составляющие поверхности
расчета операционных-размеров;-
нормирования трудозатрат;
материального; нормирования;
выбора разряда работ; ; ■
выбора измерительного инструмента,.
В описываемой САПР в отличие от других систем;ведется не последовательное, а. параллельное проектирование технологических: процессов сразу-на-группу деталей (до 25 отопри этом сначала для всех деталей группы производится упорядочение поверхностей; затем, обрабатывается второй блок (выбор оборудования) и т. д. Такое распараллеливание, задачи сиитезадрои-есса в несколько раз • сократило время автоматизированного проектирования.
САПР Т реализована ид ЕС ЭВМ. с объемом оперативнойпа- мяти не менее 256К байт. Для поддержания ее развитойинфор- мациоинО-поисковой подсистемы необходимы ие менее трек накопителей на -сменных магнитных дисках вместимостью 29 ;Мбайт.
Систему эксплуатируют на предприятиях: Министерства химического и нефтяного машиностроения. Она зарегистрирована в Государственном фонде алгоритмов и программ (ГОСФАП)и
Лингвистическое обеспечение. Ввиду того что; описываемая САПР охватывает очень большую номенклатуру деталей разнообразных форм, ее лингвистическое обеспечение предусматривает большие возможности Для описания многих видов поверхностей деталей, их взаимного расположения, а также их. размерных связей, включая требования по точности, размеров и погрешностям взаимного расположения.
В качестве базового элемента детали в проблемно ориентированном языке системы принята поверхность. Элементарной названа поверхность» которая на всем протяжении имеет постоянную точность, шероховатость и может быть описана одним урвв* нением. Кроме того, в детали можно выделить составные поверхности. Они представляют собой объединение элементарных поверхностей, описываемое одним словом языка системы. Примеры расчленения детали на элементарные: и составные поверхности приведены на рис. 2.1k Торец Д к цилиндр Бу судя до размерам
Рис. 2.12. Пример комбинаций поверхностей:/ “• элементарная поверхность; 2 — еост'ав- 8дя поверхность; 3 — осевая ксшбннацня поверхностей t я 2Рис. 2.12. Пример комбинаций поверхностей:/ “• элементарная поверхность; 2 — еост'ав- 8дя поверхность; 3 — осевая ксшбннацня поверхностей t я 2Рис. 2.13. Совокупность" комбинаций из отверстий:1 — линейная; 2 — во прямоугольному контуру; 3 — по окружност»Рис. 2.13. Совокупность" комбинаций из отверстий:1 — линейная; 2 — во прямоугольному контуру; 3 — по окружност»детали, могут быть образованы на одном технологическом переходе. Поэтому при равенстве показателей точности и параметров шероховатости эти две элементарные поверхности можно описать как одну составную. То же относится к цилиндру В и конической поверхности Г.
Рис. 2.12. Пример комбинаций поверхностей:
/ “• элементарная поверхность; 2 — еост'ав- 8дя поверхность; 3 — осевая ксшбннацня поверхностей t я 2
Рис. 2.12. Пример комбинаций поверхностей:
/ “• элементарная поверхность; 2 — еост'ав- 8дя поверхность; 3 — осевая ксшбннацня поверхностей t я 2
Рис. 2.13. Совокупность" комбинаций из отверстий:
1 — линейная; 2 — во прямоугольному контуру; 3 — по окружност»
Рис. 2.13. Совокупность" комбинаций из отверстий:
1 — линейная; 2 — во прямоугольному контуру; 3 — по окружност»
Более высокие уровни расчленения детали представляют комбинации к совокупности, комбинация — это объединение поверхностей, связанных общими геометрическими соответствиями (рис. 2.-12). Совокупность — это объединение комбинаций, связанных общими геометрическими соответствиями (рис. 2.13).
Высший уровень расчленения детали — сторона. К стороне относят объединение совокупностей, .связанных общими геометрическими соответствиями (рис. 2.14). Так, к одной стороне (1 или 2) относят . поверхности, комбинации н совокупности,
Рис, 2.14. Пример расчленения деталина стороны / и 2
Рис. 2.15. Структура кода поверхности
X, Х2 Х,Х» X, X, X, "ГТ Т “Г “Г “Г Технслогачесхая
Хсюжнавте ловерхнаств движение детали \про обработки поверхности
Аобтупнкть поверхности
Форма eipeegmigeu ■ . Харохтор нооравлхнндей (8«8 поверхностях Форма направяямжеа
составляющие часть контура детали, допускающие обработку с дайной стороны.
Описание поверхности состоит из трех частей? геометрия поверхности, ее расположение относительно остальных элементов детали, количественные характеристики (размеры, требования по точности, шероховатости и т. д.).
Геометрию поверхности описывают словом, имеющим структуру семипозиционного кода (рис. 2.15). Код поверхности синтезируется в соответствии с кодификатором (табл. 2.24), отражая при этом кинематику обработки этой поверхности. Так, форме направляющей для поверхности 1 (левый торец) детали «Шестерня» (рис. 2.16) является окружность, т. е. ей соответствует в табл. 2.24 код 2, характер направляющей — наружная (код 1), код геометрической формы образующей 11, доступность. направляющей— сквозная (код 1, обработка иа проход), деталь во время обработки поверхности вращается вокруг оси этой поверхности (код 1), в зависимости от числа формообразующих движений характеристика поверхности простая (код 1). В результате получаем семизначный код — 2111111. Код поверхности 2 (отверстие) будет следующий: 2212111 — окружность» внутренняя, образующая — по 12 схеме, обработка напроход и т. д.
Расположение поверхности относительно других элементов детали описывают кодом связей (рис. 2.17). Формируется код в соответствии с табл. 2.25. Собственно связи поверхности с другими элементами детали характеризуют первые четыре позиции кода. Последние две позиции представляют собой уже технологические указания по обработке данной поверхности (привязке к остальным поверхностям в процессе обработки, т. е. технологические базы). Пример формирования кода связей поверхностей в табл. 2.25 приведен для поверхности 9 детали «Шестерня» (см. рис. 2.16), т. е. поверхность 9 сформирована как совокупность по окружности (код 4) линейных комбинаций (код 2) из эвольвент.
Количественные характеристики поверхности заносят в соответствующие графы специальной таблицы для описания детали — ведомости исходных данных (табл. 2.26). Перед, заполнением этих ведомостей анализируют и специально подготавливают чертежи детали. Анализ состоит в выделении отдельных структурных элементов детали» поверхностей, комбинаций, совокупностей, сторон.
За стороны расположения поверхности принимают плоскость, иа которую проектируется без искажения направляющая этой поверхности. Сторона доступности — это сторона пространства, с которой возможен подвод режущего инструмента. Привязка чертежа к сторонам расположения показана на рис; 2.17 иа примере чертежа шестерни, подготовленного к описанию его средствами проблемно ориентированного языка САПР Т. Поверхности подразделяют иа основные, вспомогательные и технологические. К вспомогательным относят поверхности, ие определяющие
форма налрабялющеи
Прямая^ ^макар
Окружность ; 1 винтовая 5
;; ' Характер направляккиеи
дружная"
Внутренняя ;\
7^ Треверснести
8
I
2.24, Коды поверхностей
Кед
2
W
2
Фирма и кед сХразугасцеЗ
2$
и*90*
99
Фа^даф,.
Сфера
W
24 ;
42
Э^зкяте ^ Тип А
Шоацы
72 '~
Тип В
65
51
66
JttWftfW
Я
1Т
Шпицы 61“
вч
Доступность направляющей
Сквозкая (^аЛотка нвлрегод)
Полуоткрытая (аврабатка 8угар)
Эакрмспця 1^ра&тка с дрезадеем)
>егпамес№р@1мм* ФФмабк* ЗетМли суи аЗро&нпке уНк<рг#к«лцг
Обкатке
устюно ярестая Слинсная
сия вокруг все и абаитса
"кй
Г
3
Ков
hht Y3 YtYr Y, и^Технеложмеогая Вазо W,CflOC»Pe ^энлёвётя- «яолежемия поберхнести КОО коноанации, в которого дхйит поверхносп»t Y3 YtYr Y, и^Технеложмеогая Вазо W,CflOC»Pe ^энлёвётя- «яолежемия поберхнести КОО коноанации, в которого дхйит поверхносп»■Ко8 Щокупности,• котолют 8хо6«т пвеерхнбетьРис. 2.17. Структура кода связейповерхности■Ко8 Щокупности,• котолют 8хо6«т пвеерхнбетьРис. 2.17. Структура кода связейповерхности7»Г1 г з4 f67»Г1 г з4 f6Код t г з * 5 6Код t г з * 5 6
h
h
t Y3 YtYr Y, и^Технеложмеогая Вазо W,CflOC»Pe ^энлёвётя- «яолежемия поберхнести КОО коноанации, в которого дхйит поверхносп»
t Y3 YtYr Y, и^Технеложмеогая Вазо W,CflOC»Pe ^энлёвётя- «яолежемия поберхнести КОО коноанации, в которого дхйит поверхносп»
■Ко8 Щокупности,
• котолют 8хо6«т пвеерхнбеть
Рис. 2.17. Структура кода связейповерхности
■Ко8 Щокупности,
• котолют 8хо6«т пвеерхнбеть
Рис. 2.17. Структура кода связейповерхности
7»Г
1 г з
4 f
6
7»Г
1 г з
4 f
6
Код t г з * 5 6
Код t г з * 5 6
КодКод2 3488782 348878служебного назначения детали и не доставляющие* как правило, • особых трудностей в технологическом процессе изготовления данной - детали. В рассматриваемой детали,, «Шестерня» к вспомогательным поверхностям можно отнести фаски, канавку иа цилиндрической повер- хиости. К технологическим поверх-
Код
Код
2 3
4
8
8
7
8
2 3
4
8
8
7
8
иостямотнесеныцилнндрическоеотверетнедиаметром4 ммподрезь- ч бу, наружная цилиндрическая поверхность диаметром 29,16 мм, предназначенная для нарезания зубьев. Все поверхности на чертеже нумеруют с указанием типа: основные П, вспомогательные В, технологические Т. Поверхности 4, 15, 10 — составные, остальные — элементарные. Поверхности 9 составляют линейную
225. Кодификатор сВязсй поверхности. 8 САЛР-Т
Комбинация■ Оседая Линейная
Условен
По окружности
По прямоугольному контуру По эляаясу
Совокупность
. Осевая Колейная Неновая По окружности. По прямоузвненому контуру По зяяипсу
Стороны расположения и доступности.
СносоО базирования
По плоскостям
Тврвц'и короткая цилиндрическая наружная кодоркнооть Город и короткая цилинВричЕсхая Внутренняя яоверхмоыяь Патрон и- центр
Длинная цилиндрическая наружная поверхность и торец
Цилиндрическая Внутренняя поверхность и торец
Унарные центры
Рифленая шайВа и центр
комбинацию эвольвент (1) — зуб, которые образуют совокупность по окружности.
Проведенный таким образом анализ и разметка чертежа детали позволяют определить ее конструкторско-технологическую структуру и приступить к заполнению ведомости исходных данных. Эта ведомость состоит из двух частей: заглавия и рабочего поля (см. табл. 2.25). В заглавии располагают реквизиты, содержащие сведения о детали и заготовке. Рабочее поле разделено на 42 графы, в которые построчно заносят сведения ойструктурных элементах детали, требованиях чертежа и технологических указаниях.
Поверхность, комбинацию или совокупность описывают строкой простой или ступенчатой в зависимости от числа и состава показателей, характеризующих описываемый структурный элемент. Ступенчатая строка получается, когда какие-либо характеристики не вписываются в одну строку. В этом случае показатели занимают дополнительные строки. Это относится к следующим группам показателен:
группа Д — дополнительные сведения (графы 35—36), группа У — угол поворота относительно осей (графы 37—40), группа Р — требования к расположению и форме (графы 41— 45),
группа X — химико-термическая обработка (графы 52—54).
В начале каждой строки указывают, какой внд структурного элемента в ней описывается. Для количественных характеристик в данном языке используют специальные кодировочиые таблицы. Например, виды дополнительных сведений (графа 35) кодируют по табл. 2.27. Для описания" видов координирующих размеров, а также требований к пространственному расположению и форме поверхности, комбинации или совокупности также используют кодификаторы (табл. 2.28, 2.29).
При описании координирующего размера указывают кроме кода еще ориентацию размера по сторонам — к коду дописывают номера сторон расположения, которые «связываются» этим размером. Например, для поверхности 13 (см. рис. 2.16) код будет 812. Если описываемый элемент имеет несколько характеристик этой группы, например длину, требование по точности формы и по пространственному расположению, для каждого требования записывают следующую строку в этой же графе (42—45).
Рассмотренная ведомость исходных данных (см. табл. 2.26) и правила ее заполнения являются примером табличного представления формализованного описания детали, выполненного средствами проблемно ориентированного языка.
Метод проектирования. В рассматриваемой системе исходным объектом при проектировании служит не деталь н не отдельные поверхности, а специальные наборы поверхностей — комплекты либо заданные технологом, либо сформированные в соответствии с указанными технологическими базами.
юю2,26* Пример табличного описания сведений о деталм с использованием проблемно-ориентированного языка
ю
ю
Проектирование технологических процессов механической обработки
. Ведомость исходных данных о детали и условиях ее обработки. Ведомость исходных данных о детали и условиях ее обработки4. Наименование детали4. Наименование деталиШестерняШестерня
. Ведомость исходных данных о детали и условиях ее обработки
. Ведомость исходных данных о детали и условиях ее обработки
4. Наименование детали
4. Наименование детали
Шестерня
Шестерня
МатериалМатериалЗаготовкаЗаготовка
Материал
Материал
Заготовка
Заготовка
10. Наименование,обозначение10. Наименование,обозначениеИ. КодИ. Код32. Наименование,обозначение32. Наименование,обозначение13. Код13. Код14. Диаметр, Ширина, мм14. Диаметр, Ширина, мм15, Длина, мм15, Длина, мм16. Высота, мм16. Высота, мм
10. Наименование,обозначение
10. Наименование,обозначение
И. Код
И. Код
32. Наименование,обозначение
32. Наименование,обозначение
13. Код
13. Код
14. Диаметр, Ширина, мм
14. Диаметр, Ширина, мм
15, Длина, мм
15, Длина, мм
16. Высота, мм
16. Высота, мм
а I 8
5 X
В
■ X Q О,
К с
Совокупность
Комбинация
Обрабатываемая поверхность
Допол- нктель- НМе сведения
Угол поворота, расположения
Требования к расположению и форме, координация размеров
а § X'
5
О
1
ж
X
5
О
3
S
я о к .
5 ■ ас
о
1 at
5
£
Ж Ж
Я к «
§ О. ” g
Номинал
Отклонение, мм
5
а ж о,
хб
я5 3 Щ 2
51
§ <£ щ*
Отклонение
град.
мни
верх* нее
виж* нее
верхнее
нижнее
25
26
27
28
29
30
31
32
■ , 83
34
35
36
•87
38
39
40
■41
42
43
44
45
1
И
1
2111111
1
2
Т
2
2212111
1
3
В
2
2291211 ■
7
4
/ т
1
3
2134211
1
1
1
621
1 \
20 \
5
' п
4
2124211
1
621
1
72
6
T
3
2111111
1
621
1
^
7
в
4
2191211
1
45
412
3
0,5
-0,43
8
в
2
2291211
1
45
412
3
1
9
. в
5
2181311
1
956
16,5
—0,43
10
т
6
2112111
1.
И
в
6
2191211
1
45
421
1
0,5
12
т
7
2101111
1
88
0,05
13
п
3
21^1111
1
621
1
20
—0,43
14
в
6
2191211
1
45
412
4
0,5
15
д
85
0,08
16
п
1
4
1
1
2
16
9
1161347
2
м
7,5
15
17
- т
41
18
п
2
2212111
Г
19
п
6
2112111’
.1
20 -
д
1
87...
0Д)8
21
п
1
4
1
1
2
16
9
1161343
2
Л1
1.5
15
. 634,
22
п
12.
123412L
1
2.
9
23
т
13
2212121
1
812
3
3
0,2
-0.2
24
п
13
3222121
1
25
т
106
26
и
то
2134311
1
956
175
—5,43
. Круг ГОСТ 2590—71
Сталь 40Х ГОСТ 4543—71
310
31
200
Код документа
Проверил
СоставилСоставил
Составил
Составил
Продолжение табл. 8.26
Номер документа
L Фамилия технолога
2. Лист
3. Листов
2141
1
4
5. Обозначение детали
6. Масса, кг
7. Диаметр, ширина, мм
8. Длина, мм
9. Высота, мм
OK6204.02.02I
0,06
30
20
19, Коэффициент использования материала
Производственная программа
23. Размер партии запуска
24. Признак наличия комплекта
17, Число деталей
18, Масса, кг
20. Годовая
21. Квартальная
22. Месячная
9
/
Ревовной размер обработки(диаметр, ширина)
Хцмико-термическаяобработка
8*
к
* к
к
§
К
46
47
zet
29,168
I
20
20
0,5
7
7
7
29,160,5
20
0,5
11,89
8
29,16
1L392
4
3
W
А
W
М-7Н
7
3
7
3
7
2
,2
3
4
4
7
7
Отклонение, мм
верхнее
нижнее
49
50
X
51
48
5
7
3
6
§
—0,43
—0,044
—0,099
—0,044
—0,099
0,2
—0,2
а я
§
52
б
53
Я № 5§
з х
54
к к я V * о 5 к
I
55
2
2
1..
я
я к
Kt
я
и
56
2
2
2^
Вид базирования
|$е о о 8 ”
л К
s$e R U
4 Я
Is .
И я
58
59
я
57
60
в$е
1 =
S
$ |
И R
61
6
6
1
3
Технологическиеуказания
в
5
62
з
к о §•
в
я
63
ч а
* к
-8 я и 5 S я 5 у и 5 5 $«н
64
я
'S
яяSе[
65
16
24
<2
Q Я О.
С
66
3
4
4
5
4
5
5
5
5
5
3
5
5
6
4
7
6
7
4
5
5
3
5
2
2
1
2
5
5 1
2
2
5
5
5
5
5
1
2
5
5
1
2
5
2
2
2
2
2
6
6
6 6
6
6
2
2
6
6 2
2 2
2 6
3
2
2 2
2
2
1 1
3
3
4
5
6
7
8
9
10
10
11
2
1
3
3
3
6
6
6
2 '
8
3
12
8
12
2
12
6
1
12 1
20
12
12
20
6
6
3
2
5
1
I 1 I
1 1
I 1
1
3
1
1
2 1
1 3
Дата выпуска
№ док.
Подготовил к перфорации
№ изм,
Кол-во измен.
2.27. Кодификатор дополнительных сведений
Внд дополнительной характеристики
Модуль зуба
Шаг
Радиус
Код
т
Р
R-
2.28. Кодификатор видов координирующих размеров (фрагмент) в САПР Т
Код :Код :Размер
Код :
Код :
Перекрывающий поверхность Не перекрывающий поверхность К оси поверхности Координирующий диаметр
.29» Кодификатор допусков формы и расположения поверхностей(фрагмент) в САНР;Т
^Допуск формы^Допуск формыКодКодДопуск расположенияДопуск расположенияКодКод
^Допуск формы
^Допуск формы
Код
Код
Допуск расположения
Допуск расположения
Код
Код
Конусодбразность ДоЛусккруглости Допуск ‘ прямолинейностиКонусодбразность ДоЛусккруглости Допуск ‘ прямолинейности73777377Радиальное биение Торцовое биение Допуск параллельностиРадиальное биение Торцовое биение Допуск параллельности
Конусодбразность ДоЛусккруглости Допуск ‘ прямолинейности
Конусодбразность ДоЛусккруглости Допуск ‘ прямолинейности
73
77
73
77
Радиальное биение Торцовое биение Допуск параллельности
Радиальное биение Торцовое биение Допуск параллельности
На; практике формообразование детали осуществляется путём получения ряда промежуточных поверхностей, которые постепенно приближаются и на финишных операциях достигаютформы, ■ размеров,'уровня точности и технологических требований, задан- ; иых в чертеже; В ВИД содержатся только сведения о конструктивных связях поверхностей и отдельные технологические указания, позволяющие построить конструкторско-технологическую, структуру детали (КТС).
Как правило, деталь не может быть получена с помощью одного средства йроизводства па одной операции, т. е. составленное на основе описания конструкторско-технологической структуры детали поисковое предписание не позволяет найти средства производства, обеспечивающие все заложенные в предписании требования. Поэтому в системе производится расширение графа КТС ва счет введения в него нескольких возможных промежуточных состояний для каждой поверхности. Таким образом, для каждой поверхности детали вводятся гипотетические промежуточные поверхности (ГПП), число которых заведомо больше числа необхо- ; димых промежуточных поверхностей н зависит от возможностей '
Рнс- 2,18. Множество всех гипотетических промежуточных поверхностей для детали «Шестерня»Рнс- 2,18. Множество всех гипотетических промежуточных поверхностей для детали «Шестерня»
Рнс- 2,18. Множество всех гипотетических промежуточных поверхностей для детали «Шестерня»
Рнс- 2,18. Множество всех гипотетических промежуточных поверхностей для детали «Шестерня»
средств производства, производственной обстановки и экономических факторов. Реальное число промежуточных поверхностей, определяющих технологические переходы, определяют в результате проектирования за- счет, стягиваиня или сжатия исходной гипотетической конструктивно-технологической структуры детали.
Перечень всех заложенных в систему ГПП и их характеристик приведен в табл. 2.30 Число ГПП, назначаемых на каждую поверхность, и их характеристики определяют в зависимости от начальных и конечных требований к точности, шероховатости н технических условий для этой поверхности.
ГПП, сформированные для всех поверхностей детали «Шестерня», ведомость исходных данных о которой представлена в табл. 2.26, приведены на рис. 2.18. Формирование ГПП — первая задача, решаемая САПР Т при синтезе процесса. Затем строки ВИД объединяют в комплекты, заданные технологом, либо определяемые в зависимости от указанных им же баз. Комплекты сортируют в порядке возможного их выполнения.
Рассмотрим формирование ГПП для детали «Шестерня» на примере поверхностей, включенных в первый комплект. В него входят следующие поверхности (строки 1, 10, 11, 26, 12, 20 ведомости исходных данных табл. 2.26):
/ — левый торец, квалитет 14, Кг = 20 мкм;
129129— цилиндр диаметром 29,16 мм, квалнтет 8, Ra = 2,5 мкм;
129
129
5 П/р, С. Н. Корчака
2.30. Гипотетические промежуточные поверхности в САПР Т в их характеристики
Зона ГПП
Квалитет
Параметр шероховатости, мкм, при обработке детали из
Отверстие
Вал
стали
чугуна
меди
алюминия
1
16 ... 14
16... 14
№320 ... 40
/?аЮ0 ...
12,5
Rz320 ...40
№100...
6,3
2
14 ... 12
14 ... 12
№40
№12,5
№40 ... 20
№12,5 „. 6,3
3
11
11
№20
№6,3
№2,5
№3.2
4
10
9
№2,5
Ra3,2
^а 1,25
№1,6
5
6
8
7
7
6
№1,25
№0,63
RaY,Q ^а0,8
№0,63
№0,32
№0,8
№0,4
7
6
5
Rati,32
Ra0,4
RaO,Y6
№0,2
8
6
5
RaO,Y6
Ra0,2
Ra0,08
№0,1
9
6
5
RaW ... 0,05
№0,1 ... 0,012
Ra0,04
№0,05... 0,012
6в — фаска 0,5 X 45°, квалитет 14, Rz = 20 мкм;
10 — торцовая канавка, квалитет 15, Rz = 20 мкм;
— требование по радиальному биению поверхности диаметром 29,16h8 относительно оси отверстия.
Выявляя для каждой поверхности, какие зоны промежуточных состояний они должны пройти в процессе обработки (в наихудшем случае), чтобы достичь требуемой точности, получим перечень необходимых ГПП. Пример такой подборки ГПП для первого комплекта детали «Шестерня» приведен в табл. 2.31.
Следующий этап — выбор оборудования. Здесь для каждой зоны формируется характеристика так называемой обобщенной поверхности. Для этого в каждой зоне выделяют диапазоны изменений ее характеристик по всем поверхностям, попавшим в данную зону. Такие обобщенные поверхности формируют следующим образом; для реквизитов, содержащих максимум какого-нибудь параметра, заносят большее из сравниваемых значений, для минимума— меньшее. Когда все строки данного комплекта обработаны, на каждую зону выбирают станок из массива СМС-2. Выбор осуществляется сравнением сведений об обобщенных поверхностях, получен ных после просмотра всех поверхностей одного комплекта, и соответствующих реквизитов из СМС-2.
Пример формирования обобщенных поверхностей и выбора для каждой из них модели станка приведен в табл. 2.32.
Рассмотрим, каким образом для зон 1, 2, 3 и 4 компьютер выбрал токарно-винторезный станок 1К62. В табл. 2.33 приведен фрагмент блока нормативно-справочной информации, содержащий технологические потенциалы оборудования (СМС-2). Станок, описанный в строке 18, охватывает диапазон поверхностей от 2101111 до 3261312, т. е. диапазон 2101111 ... 2191311 (см. табл. 2.32) входит в него. По остальным показателям этот станок также под- 130
2.31. Выборка ГПП для первого комплекта поверхностей детали «Шестерня»
та о
а *
о
X
О ti 1
&®
3
££
Пог
№
герхность
код
О
о
S о
3
ш ™
О 3
К ф
2 3 3
И г &
6
1 О 8 кэб
1
6
1
1
6
6
7
10
2111111
2112111
2191211
2101111
2134311
1
1
31X20 31X20 30Х 20 31X20
29,16 0,5 3
14
№80
2
6
1
1
6
6
10
2111111
-2112111
2191211
2134311
1
1
31X20
31X20
30X20
31X20
29,16 0,5 3
12
№40
3
6
1
1
6
6
10
2111111
2112111
2191211
2134311
1
1
31X20
31X20
30X20
31X20
29,16 0,5 3
11
Rz20
4
6
1
6
2112111
1
1
31X20
29,16
9
Ra2,5
5
6
1
6
2112111
1
1
31X20
29,16
8
Ra2,5
2.32. Характеристики обобщенных поверхностей для первого комплекта детали «Шестерня»
3 tc О
О К
5 к
Я д
S
цЧ Sg.
Пределы кодов поверхностей
6 о
о
5£
О
S
й 41 ® 3 3 Ц «1 г Я Ч - IIя О и S Ж " О и ч« я с s а
3 Р.
о 3 s
£ф ci о 3 з
5 £ а S
11 = s £"5 etaB
Оборудование
1
6
1
2101111, .... 2191311
1
1
31X20
29,16
14
№80
Токарно- винторезный станок 1К62
2
6
1
2111111
2191311
1
1
31X20
29,16
12
№40
То же
3
6
1
2111111
2191311
1
1
31X20
29,16
11
Rz20
>
4
6
1
2112111
1
1
31X20
29,16
9
Ra2t5
»
5
6
1
2112111
1
1
31X20
29,16
7
Ra2,5
Круглошлифовальный станок ЗБ151
5е131
totoприменимостим1'51-617is192021222324Коды поверхности: максимальный минимальный2291311211111122913112111111326131221011113261312210111132613122101111326131221011112299113222511132993122101111219931321511112299313222511132993122101111Перечни кодов: совокупностей комбинаций1000010000100001000011111 ЩИ11111111141111111111111111111.11ГШ111111111111111111111111111111111111111111111Размеры рабочего пространства:максимальный диаметр длина высотаминимальный диаметрдлина высота2001202001201000700400140030040014003004001400300400140030040014003004009999999940014003004001400300Размеры обрабатываемой поверхности:максимальный диаметрдлина высота. минимальный диаметр длина высота2001201802001201803201000100400140010040014001004001400100400 1400 100040014001000400999910040014001004001400100Квалитет: экономический достижимый76761176761176767676применимостим1'51-617is192021222324Коды поверхности: максимальный минимальный2291311211111122913112111111326131221011113261312210111132613122101111326131221011112299113222511132993122101111219931321511112299313222511132993122101111Перечни кодов: совокупностей комбинаций1000010000100001000011111 ЩИ11111111141111111111111111111.11ГШ111111111111111111111111111111111111111111111Размеры рабочего пространства:максимальный диаметр длина высотаминимальный диаметрдлина высота2001202001201000700400140030040014003004001400300400140030040014003004009999999940014003004001400300Размеры обрабатываемой поверхности:максимальный диаметрдлина высота. минимальный диаметр длина высота2001201802001201803201000100400140010040014001004001400100400 1400 100040014001000400999910040014001004001400100Квалитет: экономический достижимый76761176761176767676Номер столбцаНомер столбца
to
to
применимости
м
1'5
1-6
17
is
19
20
21
22
23
24
Коды поверхности: максимальный минимальный
2291311
2111111
2291311
2111111
3261312
2101111
3261312
2101111
3261312
2101111
3261312
2101111
2299113
2225111
3299312
2101111
2199313
2151111
2299313
2225111
3299312
2101111
Перечни кодов: совокупностей комбинаций
10000
10000
10000
10000
11111 ЩИ
11111
11114
11111
11111
11111
1111.1
1ГШ
11111
11111
11111
11111
11111
11111
11111
11111
11111
Размеры рабочего пространства:
максимальный диаметр длина высота
минимальный диаметр
длина высота
200
120
200
120
1000
700
400
1400
300
400
1400
300
400
1400
300
400
1400
300
400
1400
300
400
9999
9999
400
1400
300
400
1400
300
Размеры обрабатываемой поверхности:
максимальный диаметр
длина высота
. минимальный диаметр длина высота
200
120
180
200
120
180
320
1000
100
400
1400
100
400
1400
100
400
1400
100
400 1400 1000
400
1400
1000
400
9999
100
400
1400
100
400
1400
100
Квалитет: экономический достижимый
76
76
1
1
76
76
1
1
76
76
76
76
применимости
м
1'5
1-6
17
is
19
20
21
22
23
24
Коды поверхности: максимальный минимальный
2291311
2111111
2291311
2111111
3261312
2101111
3261312
2101111
3261312
2101111
3261312
2101111
2299113
2225111
3299312
2101111
2199313
2151111
2299313
2225111
3299312
2101111
Перечни кодов: совокупностей комбинаций
10000
10000
10000
10000
11111 ЩИ
11111
11114
11111
11111
11111
1111.1
1ГШ
11111
11111
11111
11111
11111
11111
11111
11111
11111
Размеры рабочего пространства:
максимальный диаметр длина высота
минимальный диаметр
длина высота
200
120
200
120
1000
700
400
1400
300
400
1400
300
400
1400
300
400
1400
300
400
1400
300
400
9999
9999
400
1400
300
400
1400
300
Размеры обрабатываемой поверхности:
максимальный диаметр
длина высота
. минимальный диаметр длина высота
200
120
180
200
120
180
320
1000
100
400
1400
100
400
1400
100
400
1400
100
400 1400 1000
400
1400
1000
400
9999
100
400
1400
100
400
1400
100
Квалитет: экономический достижимый
76
76
1
1
76
76
1
1
76
76
76
76
Номер столбца
Номер столбца
2.33. Технологические возможности оборудования. Блок СМС-2 (фрагмент)
Код шероховатости при Обработке заготовки из: стали конструкционной стали коррозионностойкой чугуна медных сплавов алюминиевых сплавов
76
76
1
1
76
76
1
1
76
76
76
76
1
1
1
1
1 ’
76
76
76
Годовая пропускная способность
200
200
Код термообработки
99
40
99
40
40
99
99
40
99
99
40
Код способов базирования
01001000
оюоюоо
11111111
11111111
11111111
11111111
11111111
01000000
11111111
11111111
01000000
Код стайка
777
777
777
777
777
777
777
777
777
777
777
Операция
Токар- нo-pe- воль- верная
Токар- нo-pe- воль- верная
Токар- ио-вин- торез- ная ■
Токар- НО-ВИН- торезная
Токар- но-вин- торез- яая
Токар- но-вин- торезная
Токар- яо-вин- торез- ная
Токарне- ви н- торез- ная
Токар- но-вин- торез- ная
Токар- но-вин- торез- ная
Токар- но-вин- торез- ная'
Код операции
136026
136026
162001
162001
162001
162001
162001
162001
162001
162001
162001
Типоразмер
160134
160134
160162
160162
160162
160162
160162
160162
160162
160162
160162
Тип станка
Токар- но-ре- воль- верный
Токар- но-ре- воль- верный
Токар- но-вин- торез- ный
Токар- но-вин- торез- ный
Токар- но-вия- торез- нын
Токар- но-вяя- торез- яый
Токар- но-вин- торез- НЫЙ
Токар- но-вин- торез-
НЫЙ '
Токар- но-вин- торез- ный
. Токар- но-вия- торез- ный
Токар- но-вин- торез- ный
Марка станка
1425
1А425
1М61
1А62
1К62
16К20
16К20
16К20
16К20
16К20
16К20
2.34. Маршрут обработки детали «Шестерня»
Номер операции
Код операции
Вид операции
Обработанная поверхность (см. рис, 2.16)
005
4280
Отрезная
—
010
2150
Волочильная
—
015
4284
Абразивно-отрезная
—
020
5100
Термическая
—
025
4114
Тока рно-винтор езная
1, 2, 2ф *, 3
030
4114
3, 4, 5, 4ф, 2ф, 2
035
4114
1, 10, 6, 6ф
040
4114
3, 6ф
045
4153
Зубофрезерная
9
050
0190
Слесарная
9
055
0130
Промывка
—
060
5100
Термическая
9
065
4114
Токарно-винторезная
2
070
4131
Круглошлифовальная
6
075
4151
Зубошл нфов ал ьная
9
080
0130
Промывка
-—'
085
0101
Разметка
12
090
4175
Долбежная
12
095
0190
Слесарная
12
100
0101
Разметка
—.
105
4121
Вертикал ьно-сверлильная
13
НО
0190
Слесарная
13
115
4121
Вертикально-сверлильная
13
120
0180
Маркирование
125
0200
Контроль
—
130
7205
Химическое оксидирование с после-
-—■
дующим промасливанием
* ф — обозначение фаски на основной поверхности.
ходит, поэтому именно он дан в табл. 2.32 в качестве решения для перечисленных зон.
Таким образом, задача решается по всем поверхностям детали. У каждого станка в СМС-2 указан достижимый уровень точности обработки. Учитывая это обстоятельство и, следовательно, возможные пропуски некоторых ГПП, а также необходимые смены баз, определяют необходимые ГПП, а по ним в итоге формируют маршрут обработки детали (табл. 2.34).
2.35. Поисковые предписания для выбора приспособлений для первого комплекта детали «Шестерня»
Оборудование
Код совокупности
Код комбинации
Габаритные размеры детали, мм
Код способа базирования
1К62
1
1
31X20
6
ЗБ151
1
1
31X20
6
134
epimedjodu
ч
О
-ИЕсен
ВНЕ яинеийц
—1
—1
—'
—■
—
О
3
!
я я 6J
Я я
S я
ОО о
СО о
ОО
Я2
m со ь- о ООО
W со го о м -
О)
4 04 8 СО О ^ о ей
СО 5 в?
УХ
О)
04 со
О
о я
| S
| О
го °
о а я я
В
В
о
ХГ
1—4 Ю О СО О
°s
СТ —1 СОЬ-
D-CT Я if
ЕЙ
Sq со | 9§ 04 —1 СОЬ-
Я 04 ю о СО о ?й СТ —' СО ь-
» о к у
<4
а
& а е
S
& S
у СП
СО
£
СО
S.8
5 3
о. S с о ОХ
V р
е[ g
Я
. О
о
о
о
о
Ч о
§ 2 Я о
о
8 о
8
о о
8
о
о о
8 о о
о о о о о о
8 о о о
о
о
о о
о о
3
2 Я
BJ-ODHH
о
а
л ч
5
ениггУ
Я
S
dtiKBHV
ч £ go
о
3
В1ОЭПН
е а а
я л
£ Я
енидУ
8 8
8
8
а>
$
о W ю
8
§
8 СО
й 5
У а у К
£
Я
8
ЦхэивиУ
04
СО СО
S
о о
§
1
о о 04
и о
S.
3
5 § ^ 2
Ц1ЧНЧ1ГВЯ
•ниии
и
5^1
дничувн
-иэиен
8
о о
8
о о
о 04 04 СМ
о о
о о
1
кинвноУ
-Adopo ч1геУоу/
S
04
§
S
8
Е
СО
Е
СО
ю 3 СО
ииобхэ бзкон
§
со
04 СО
СО СО
ст
00
ф
04
135
№
S
о &
3 о Л
о
'В
S
Ь te а® ' 4> Я
»§ * ч
Призеак поверхности
о с
№
sB
LfD
Описание позиций подгрупп
Размер группы оборудования
Содержание перехода
Условное обозначение перехода
3 3
я
С
максимальный
минимальный
максимальный
минимальный
min
max
о.
V 3
S ч
1
3
Ч
S ч ч
47
160
552111224
002111111
99
212110000
9999
9999
Подрезать
16341190
торец
49
160
552112322
002112111
99
212210000
9999
9999
Точить цилиндр
20381190
60
160
552115312
002115111
99
222222222
9999
9999
Поджать центром
20
51
150
552121312
002121211
99
222220000
9999
9999
Точить коническую
12777510
канавку
52
160
552125122
002125111
99
212210000
9999
9999
Точить конус
18383010
63
160
552125322
002125211
99
212210000
9999
9999
То же
18383000
54
160
552134312
002133211
99
222220000
9999
9999
Точить канавку
12773210
55
160
552134111
002134111
99
222222000
9999
9999
Отрезать
13231120
НПО «Кислородмаш»
Дата выдачи
СМС-6 лист 2
Содержание н условное обозначение переходов механообработки
. Код документа 0.00.135 номер документа
со
ф я го
х
го to T3S го J- to
О Si
я
ГР
я о го о
X ф
2
Sa го 5 to
Я
а
го я ф ЗЯ го
я
X
гв
Я
Ф
2 to к (й * 2
го я
2Е
Зз 3
е
я л ф Я'
я §> ф
to
го *
Е го
Ф
Я
я
3
2 го я
to
>a
о
Ф a я я
о
to о
3 X я
гв
i
X о 5 2
Ch о СП ф
ш ф я Е
§toф
сх Sa Ф
го 2
• ФХ^ to го
GO ФХ Ф
S3 3
ф
3
я
3
Я
3
- Ф
Е х Е я
x w
=
1 §
' 39х
я 2
ж
X
§ я
Си СО со а
Я
Ф а я го Е я to го
Си
О я to
X to Я to я Ф ж
Е я«
о х я to н Е я to го
За to Я я Е 2
я
to 2
■о
Е
я
ГР
го X g
о я я
ф
Ch
х
° Я СЛ -
to я X
я ^ to
я о
1^
1 я?
со
ФХ □ S3 Л
ф X го
to я о X
го Я я го 2
5^
О фр 2,ю
a со Е X го
S
to *т< S3 ? ■ - ж
S
я
ЕВ
я S3
а ф ж го X g 8
а
я я о to я я ГР
, ФХ
X! л
5
ОД
Pro
оо оо со
gto
я я Зя to
о
Я я
ФХ
S3 Ф
Фх'Х Ф to
ф со
0-3
3 ф
о
ГР X о
Я
Е х
св
я о
s
Я О
3 го я«
ь
ЗяSaa
ф фх
to ФК
3 X я
о
8 I го “^ Л Ы
Ю$3
ю
S3 a
„За СО ф
3 Ф
го
я to л я a
ГВ
§ФХ я Е
Й ФХ L J ГО *Q to
я
я X a 5 я to го
Sa
2
5 я
л ф' я ф Яе
X to я to я
X Я
я о я ГО
X я о
oa §■8 ro
X h£ — to СЛ
я Е ФХ
Я
to
§
с» to Я Я го я 2 Ф
Ж
я; а
g ТО Q$ О to
оо
бо •§
W-R О За
о
го я го Я
to to
2
to Фх ОХ*Ф 1 Si to • Я
.^я w ГО Со*ф —' го
X я о Е g Of ” g §2
я я ГР
го х g
ф я ж
я я
Я я Е
Л я S3 Я я Зя
tots .
— to.
со
О ф
А ох
я» ^
ел
2 го
ГВ
3
to фх о н X я
§а
о X
to X
S
сл
S
сл
X
X • to
За to
§a
я о я ГР
О Ез -я
Же ЗЯ
Ю А — Я *— ф Ю)д
— го — w
а ф а to За to 9
я я 3 го
я to S3
X § Ф Я я ф я
X я а
о
ф X го
X g
го го
а
Ф я
я X § я
XоЗЯ
- з=
Ф я н ф 2
я to S3 Ф
Я
я
to 3
я
ж я н го
2 to
to
"со
я Е Ох Я
to
§
3
о X
я я
я Ф я
2 to
я
3
к
я н ф №
Я ф
Зя a a
Я ф я го
я о я
X я ф 3 я
я to Sa
X Ф Зя Ф Я
я ф я
Л „ Я 03 to » гв го
го Яс
Я
X я о
9 to я X ф я
• X о
СО н ф
Я Т5 2 2 фх я«
toя
ф>
ф X to
ф
У) н о
2
я о
я я я н о
ф а я го Е я to го
ж
5 g го
X и
to
s
о О
Ф о Я'й
я о я
X я о
я я я
ГВ
X ж
я to Sa
о 2 . х ^ 3 1=32 )я - • ^
Я
5-тё
"О ох ф X *О х Ф ® ГО За Я
о я я
toя
S3 a
я о я ГР
X
)я
а я
я о я
X
8 я Е я»
фх Sa О X
to я о X
X О § 2
я a го X н А Зя S3 a
я го
яg
X ►©- Я ГО-у ф
3
о
to го 2 го я
х to
я X
2
to ф я Е
юр’
ГО
СЬ Г)ЬЭ
mg
— У)
ГВ
X
)я Sa a
to ФХ
S3
я о я
to со to
)я
У Ф S3 Г кй а
X Я О
я
я X
я я
Ф 3 ф а я я а
to 3 ф я X ж
я
а
я го ф Ох X 5 я 2 Е
Зя S3 a
X Ф § 2
фх Ез О
X 1
о фх
ОS3g-
о фх о
Г)§
в
а>
to ФХ 3' X я
я о л ГО
св
X
3 о
о 2
я to ОХ
B-s
<9
5 Я я я«
а
я to Я я a
я н to я
3 я ж ж
о
я О ж го X ф я Е 2
я
я
я о я ГР
я Е ФХ ф
а
х я ф 3
. гоЖе
о я я о to Я
S3 я Е
3 я ОД
a я я
го
о о
я о
а
х Ф
я
ГО X о
X я ф 3 я
го X I я
СО X Ф
4 о ox’S
S3 Е
• я«
!°о
я
я я
§
я Sa a
5§
Я ГО я ф го Ф Фх Sa го, _ ж§ »■=
А ф Я
to я X
а я го to Я я го 2
3
я ГР л
to
X ф 2 Я Sa го 3 to я
5 X ф я to a
to я я
я ф 2
Фх q
СОг= я
9S
to Я
X
§ ■
о to я я
Ф X to
Si н ю х v to . о ФХ СОЙ Sa Си ж
я to го
Ф ФХ Sa го я я
2 ф
9
я
Я Е го
а
03
№х
to
со со
о я to я я ж
я
3 ф
2
о я
to О»
S3
а
3 to Я X to
to
со о
я го я
Ф
^g
а
ж я 2 го
to я я ГР я я ГР
° я 9 3 S'
to Я X ф я
ro я Я E
Я '
ю^я СО С),;. СЛ ю^
Р>со,
я Е Ох Я
св
ф
3
to
2 ГО я
о
За to Я я § ж
и
^2
ю
S
со ел
О фх Sa ГО я я я
to 2
го
X
X to к § я»
Я :§ £ я 3'
IЯе
3 to
8 ФК ф
•Ф Т~г5- О §1=1
X to
to
a
to ox
S3
X ф
2
*3
to со сл
to я X В» .
со ел
§а
я ф я
сл
X я о
я Е
гв
S
О
9
§ я
гоЯе
я ГО
л а
о
я го л ф го ф ФХ a го я я го
А ф я
3 я ж ж
ф я
х ф я Е
я
Ф ФХ Ф
§ я to Я я a
р
2 to
Я
Я to
СП
to to 3= to
я X to
Я
я о
2 to
to
to
to 2
Ре
2 го, И
Qg
го
я
Я
S
to Я X to
gяя
to
$яtoЯ
X to to to Я Е
я о
X §
я
я Е ФХ ф
я
Ез ф я я a
я
я л я го to я Е
ф я
-я я Е х
ф я ■о го Е § 2 9
я 2
За го
го S3 Я го ж я
я о а ф го ф ФК
S3 го я я №
2.38. Режущий и вспомогательный инструмент. Блок СМС-7 (фрагмент)
НПО сКислородмаш»
Применяемость режущего и вспомогательного инст^
Номер строки
Условное обозначение * перехода
Модель станка
Размер поверхности обработка"$
максимальный
минимальный’;
диаметр
длина
дополни- тельные сведения
диаметр
длина
дополни^ тельные < сведения’
384
60516055
1К62
3.000
9999
9999.000
.000
.ООО
385
60516055
1К62
4.000
9999
9999.000
.000
.ООО
386
60516055
1К62
5.000
9999
9999.000
.000
.000
387
60516055
1К62
6.000
9999
9999.000
.000
.000
388
60516055
1К62
9.990
9999
9999.000
.000
.000
179
11611165
1М63
9999.0
9999
9999.000
.000
.000
180
11611165
1К62
9909.0
9999
9999.000
.000
.000
181
11611165
1К341
9999.0
9999
9999.000
.000
.000
соответствующее характеристикам зоны 3, приведены в табл. 2.39.
Решая аналогично вопросы выбора оборудования, приспособлений, режущего, вспомогательного и измерительного инструмента для всех поверхностей детали, САПР Т формирует структуру всех операций проектируемого технологического процесса. Полная проработка технологического процесса проводится с участием всех проектирующих блоков системы. Ниже приведены примеры результатов работы САПР Т: фрагмент маршрутной технологической карты (табл. 2.40) и образец операционной карты (табл. 2.41).
2.89. Результаты выбора режущего инструмента для обработкиповерхностей комплекта в детали «Шестерня» по зоне 3
обрабатываемый
Переходразмер, мм
Режущий инструмент
Подрезать торец
Точить цилиндр29,16
Точить фаску0,5
Резец 2102-0029 Т15К6
ГОСТ 18877—73
Точить канавку4
Резец 2130-0005 Т15К6
ГОСТ 18884—73
ментов
Код документа 0.00.140 Номер документа
Дата выдачи
СМС-7 Лист 3
Режущий инструмент
Вспомогательный инструмент
Наименование
Обозначение
Наименование
Обозначение
Резец 2126-4042 СТП Резец 2130-0005 Т15К6
Резец 2130-0009 Т15К6
Резец 1-Т15К6 СТП
Резец 2-Т15К6 СТП
Резец 2112-0005 ВК8
Резец 2102-0029 Т15К6
Резец 2102-0019 Т15К6
2005Р59—76
ГС18884—73
ГС18884—73 2005-Р18—73 2005-Р18—73
ГС18877—73
ГС18877—73
С доработкой
Державка 4500-0007
ГС19019—73
§ 2.3. САПР ТП В УСЛОВИЯХ КРУПНОСЕРИЙНОГО И МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Особенности технологического проектированиядля крупносерийного н массового производства
Для крупносерийного и массового производства характерен объем выпускаемых партий изделий свыше 6400 шт. и составляющий зачастую десятки и сотни тысяч штук. Программа выпуска изделий в массовом производстве в ряде отраслей достигает нескольких миллионов штук в год.
Другой отличительной особенностью крупносерийного и массового производства является значительное увеличение периодов времени работы предприятия до очередной переиаладки и перехода к выпуску нового изделия. Эти периоды работы предприятия по спроектированному и отлаженному технологическому процессу могут достигать нескольких лет, хотя в последнее время не только серийное, но и массовое производство оснащают гибким переналаживаемым оборудованием, позволяющим непрерывно совершенствовать конструкции изделий и соответственно менять технологические процессы обработки их.
В условиях крупносерийного и массового производства экономически оправданы большие капитальные вложения на стадии технологической подготовки производства.В крупносерийном и особенно в массовом производстве технологические процессы максимально учитывают индивидуальные особенности каждой из выпускаемых деталей, эффективно применение дорогих методов получения высокоточных заготовок, позволяющих уменьшить припуски на операциях механической обработки и максимально повысить коэффициент использования металла. Оказывается
Z.40. Пример ашодногс документа САПР Т
>!КНе. И ПОДЛ,! ПОДЛ. И ДАТА I ВЭЙМ.ИНВ. К 'ИНВ. Н ДИБЛ. • поап. И ДАТА 1
ГОСТ 3.1118-75 ФОРМА 3
НПОКИСОСРОДМЙШ
МАРШРУТНАЯ КАРТА
! 6394.6291,888
28 BS. 19149.09081
' ВАЛИК
*ЛИТЕРА!А I
! 1 НйНеНОВЙНУЕ и
ЗАГОТОВКА
уотлнасй н
• *СТЙПЬ2»6ГОСТ4543-71
991*
!8.488881
1 608!
1 ОБОЗРЕНИЕ
ДОКУМЕНТА
•С НИИ!
Н0в*!81!Я8«
231 « 0
I 8
82 (
‘ !88410710191
!в
88 '
покарно-винтсрезн.
271 ! 2 !
! РАЗРАБ
• Н. КОНТР.
I КПД ! ПРО-
НАИМЕНОВАНИЕ И СОДЕРИАНИЕ ОПЕРАЦИИ
’КОМПЛЕКТ РАЗМЕТОЧНОГО 1ИНСТРУЖНТЙ
! КОМПЛЕКТ ЗАЩИТНЫХ
!СРЕДСТВ
1К09И. !КОЛ!КОЛ.! ЮЯ ЮБ'ЕМ!
1 ВТ.ВР.’РАБ!6ЕТ.!ТАРИФ!ПРПИЗ! !1 i ! СЕТКИ !8ПЯСТ!
• ПРОИЗВЕСТИ KOHTPWlbtt'll ! разотку лпъя.
•КОНТРОЛЬ О т к ПОСЛЕ •КАМОЙ ОПЕРАЦИИ.
ДАТА ВИДАМИ 31/93/07 ВИД Н 88901
КОД И ВИЯ (ПРОФИЛЬ И РАЗЯ
И НОМЕР
МАРКА МАТЕРИАЛА (КОД II
’ЕЖ. ! МАССА 1-
ГВЕЛЧ1 ДЕТ АЛИ • ’ЧИЖ! !
! ОБОРУДОВАНИЕ IС МОДЕЛЬ, НАИМЕНОВАТЬ У ИНВЕНТАРНЫЙ НОМЕРА
004 10
Н *У 1 1 ’ !«£-• Ч JOTE* ГЙ$А 1А (Рй-Д
! ЕД. 'НОРМА1КГОФФ! !
!НОР- !РАСХО-!ИСП. "Г "КОЛ,!МАССА "МИРО-1 ДА‘МАТЕ-!!
"ДЕТ.!'(ВАНИЯ!1РИЙЙЙ!1
!1•"ВЕН- 1
"РА31ЕД. ! КОД ! НОЙ !
м
I
(РАЗМЕТКА, "ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ I ТРУДА СОГЛАСНО ЖСТРУК-
1163
•ТОКАРНО-ВИИТОРЕЗИ»
FTX890E
"•КОД ПРОГРАММЫ! ИЗИ.! ЛИСТ (КОД ИЗВЕЩЕНИЯ
ФАМИЛИЯ
2.41. Пример выходного документа САПР Т
1 !ИНВ. И ПОДЛ.! ПОДИ. И ДАТА ! ВЭАМ.ИНВ.М (ИТ. N ДУБЯ,! ПОМП. И ДАТА !
НПО!I1394.0281,888
КНСЛОРОМЙД"ОПЕРАЦИОННАЯКАРТА!
■!ВАЛИК
НОМЕР
! ШЕ-"УЧЙ!ОПЕ!
• "КА "СТ. "РЙЦ"
НАИМЕНОВАНИЕОПЕРАЦИИ
! 1994’01 "883!
"ТОКЙРИО-ВИНТОРЕЭН. !
■ ■ КОЛ ■
!ФЕССНИ!РЯД(НОР-*ВИДА ’ПАР- ’ •МИР "НОРМЫ* тин •
ФАМИЛИЯ
"ПОЯПИСЫ ДАТА
(ЛИСТ
•ЛИСТОВ*
639 4.8281.899
ГОСТ 3.1110-75 ФОРМА 3
2005.ret48.08081
НЙКМЕНОВЙЖЕ И НАРКА МАТЕРИАЛА ■ МАССА ■
(С ТА ЛЬ20КГССТ4543-71
"ОТЛИВКА.
ОБОРУДОВАНИЕ
f! ОБР 1'
) ! ДЕТ ’ С МО ДЕ ЛЬ, НАИМЕНОВАНИЕ, ИНВЕНТАРНЫЙ НОМЕР* 1
I "163
ТОК АРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ
ЗАГОТОВКА
■ДЕТАЛИ !
• !ЛРОФИ№ И РАЗМ. ‘ ТВЕРДОСТЬ ". МАССА
’тОСЛЕ ПРЕДЫДУЩЕЙ!
! 0.48898 (ОПЕРАЦИИ".
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ. (КОД, НАИМЕНОВАНИЕ?
СК ЛА ИД ЕН НЕ
•и-Р7032-0035ЦА5И"С8742-75П7100(ЭМУЛЬСМЯ I—8825ХОМУТI.
! !НО-‘ I "МЕР! (/ПЕ—• I!РЕ1П
СОДЕ ИКАНИЕ ПЕРЕХОДА
( ИНСТРУМЕНТ СХОД, НАИНЕНОВАНУЕТ! РАСЧЕТНЫЕ j—1 РАЗМЕРЫ
•ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ!
РЕНИИ ОБРАБОТКИ
те
! ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ■ М>. "
у
ТВ
l,f
1 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ТРУ-’КОМПЛЕКТ ЗАШИТ-
!!!
1ill1t
11
1 1
• ЯА СОГЛАСНО К1СТРХКИИИ
981 №ЫХ СРЕДСТВ
11'1
^УСТАНОВИТЬ ДЕТАЛЬ, ЗАКРЕПИТЬ"
JII
!" 1"!!
1
1
I1
1lit11
1 f
1 •
1ГП01Р£ЗйТЬ ТОРЕЦ
• РЕЗЕЦ 2183
" ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ !"
! 2.00 ! 1 !••■
?Ф 115,С№
1-8059Т5К10
I №1-11-259-8.85 !‘
IIIItI
1 p
■ I
КВЫДЕРМИВАЯ:
!ГС18879-73
•гост tse-se !1
[IIP11
1 г
(РАЗМЕР 277.888. н
1.570!
1lit11
ft
(ШЕРОХОВАТОСТЬ- RA 25
1.■1
1• !1‘’
^*
г^то^ть аилинлр
•■PE3EU 2183
!!!
"( 2,89 ! t !!!!
е!
"* 115.088
"-0059Т5М9
!Ill!I
I 1
РЕХУИМй
Н
#1—
’ЛИСТ
РАЗРАБ.
fi-
FTX898E
i-КОД ПРОГРАММЫ*ИЗМ. ’ЛИСТ’КОД ИЗВЕЩЕНИЯ! ФАМИЛИЯ
ДАТА
К. КОНТР
!ЛИСТОВ
ФАМИЛИЯ
> ПОДПИСЬ
ДАТА
ДАТА ВЫДАЧИ 31/03/87
6394.8201.098
целесообразным применение авгоматизированного оборудования Л как универсального (токарно-револьверных и многошпиндель- ных токарных автоматов и полуавтоматов, шлифовальных автома- 1 тов), так и специального, вплоть до автоматических линий, ориен- * тированных на выпуск одной или нескольких деталей. Широко | используется комбинированный и фасонный специальный режу- • щий инструмент] протяжки, специальные комбинированные зен- j керы, фасонные фрезы, резцы и т. д.
Технологи-проектировщики при проектировании технологических процессов для условий крупносерийного и особенно массового производства, как правило, ие стеснены рамками имеющегося иа предприятии оборудования. Они имеют возможность дать заказ на проектирование специального станка, если ии одна из существующих моделей их не устраивает. Более широко здесь используют также специальную технологическую оснастку (станочные и особенно контрольно-измерительные приспособления). В наибольшей мере применяют всевозможные средства автоматизации производственных процессов, вплоть до системы конвейеров с согласованными ритмами движения.
Все эти особенности технологических процессов в условиях крупносерийного и массового производства приводят к постановке дополнительных задач, решаемых при его технологической подготовке и выдвигают новые (по сравнению с единичным и мелкосерийным производством) требования к САПР, предназначенным, для эксплуатации в этих условиях. Эти системы должны иметь более богатый набор специальных подсистем, решающих вопросы проектирования операций, выполняемых на станках- автоматах, проектирующих специальные станочные и контрольно- измерительные приспособления, фасонный н комбинированный режущий инструмент, специальное оборудование ит. д. Даже традиционные проектирующие подсистемы, например подсистема проектирования единичных технологических процессов механической обработки, здесь должны иметь свои особенности: производить оценку необходимости и формировать задания на проектированиеспециаль- ной технологической осиастки, инструмента и даже оборудования.
В условиях крупносерийного и массового производства даже незначительное усовершенствование технологического процесса или операции, приводящее к повышению производительности, снижению расхода металла, уменьшению себестоимости изделия или улучшению других производственных показателей, дает ощутимый экономический эффект вследствие большой программы выпуска. Поэтому к системам автоматизированного проектирования технологических процессов в этих условиях предъявляют повышенные требования к качеству получаемых решений. Желательно, чтобы методическое обеспечение этих САПР базировалось на оптимизационных моделях и методах.
Таким образом, системы автоматизированного проектирования технологических процессов для условий крупносерийного и мао 142
сового производства должны представлять собой качественно новый уровень развития САПР ТП. Они должны производить проектирование с гораздо большей степенью свободы в выборе оборудования, оснащения н обеспечивать прн этом более высокое качество проектных решений.
Следует признать, что САПР ТП, удовлетворяющие всем перечисленным выше требованиям, в настоящее время, еще находится в стадии разработки. В промышленности на предприятиях крупносерийного н массового производства пока работают лишь локальные системы, решающие отдельные задачи технологического проектирования с учетом перечисленных требований. Эго — системы размерно-точностного проектирования структуры технологического процесса, системы проектирования отдельных сложных технологических операций на станках-автоматах, системы нормирования технологических процессов, информационно-поисковые системы.
Методическое обеспечение этих САПР для нерасчетных задач также базируется на различных табличных алгоритмах, однако в них существенно увеличена доля расчетных задач, часто присутствуют блоки оптимизации решений [1].
Как и в САПР ТП, ориентированных на условия единичного н мелкосерийного производства, здесь широко используют диалоговые методы проектирования как средство повышения эффективности получаемых решений [6]. Режим диалога с ЭВМ является основным для существующих САПР технологического назначения, предназначенных для работы в условиях крупносерийного и массового производства. Ниже приведены локальные подсистемы САПР ТП, применяемые на предприятиях массового и крупносерийного производства.
Элементы размерно-точностиого проектирования структуры операционного единичного процесса.
Автоматизация расчетовоперационных размерных цепей
Разработанный советскими учеными-технологами аппарат размерного анализа технологических процессов позволяет иа стадии проектирования расчетным путем определить допуски операционных размеров, припуски на обработку, требуемые размеры заготовки. Исходной информацией для такого размерного анализа является структура технологического процесса: технологические базы на каждой операции, а также число, виды и последовательность стадии обработок каждой поверхности, которые определяются разницей в точности заготовки и готовой детали. Таким образом, размерный анализ позволяет расчетным путем определить структуру проектируемого процесса, т. е. число устаиовов, переходов и операций. В гл. 1 кратко изложены теоретические основы метода размерио-точностного проектирования процессов,
к которому необходимо стремиться в САПР ТП, если стоит задача^ получения наиболее точных результатов проектирования. с
Задачи размерного анализа с позиций теории автоматизированг| ного проектирования Относятся к группе расчетных. Поэтому^ методическое обеспечение и разрабатываемое на его базе алгоритм мическое и информационное обеспечение систем автоматизации? размерного анализа достаточно компактны, Система' J
т-i
Тд-ВТ,;|
Ад =■ ^ А( ув 2j Ai ум»^
i=l1=444«|
m—I^
Дод e S Д»А( I
ДвД ^ ДоД + 4" ^^
ДнД Дод *2" Тд,
где Тд—допуск замыкающего звена; Ti— допуск составляющих звеньев; Ад^- номинальный размер замыкающего звена; А< — j номинальный размер составляющих звеньев; До — координатам середины поля допуска; Двд, Днд — соответственно верхнее! и нижнее отклонения; пг — количество звеньев размерной цепи; ; Представляет собой математическую модель взаимосвязей погрешностей обработки, припусков на обработку, номиналов выполняемых размеров и полей их рассеяния для различных схем, базирования, видов и последовательностей обработки (структур : технологического процесса).
Расчет операционных размерных цепей дает обоснованные значения номиналов промежуточных операционных размеров и раз- ; меров заготовки с учетом технических требований по допустимым ' отклонениям расположения геометрических элементов обрабаты- г ваемых деталей.
Размерный анализ проектируемых и действующих процессов ‘ позволяет повысить их надежность, улучшить качество выпускаемой продукции, способствует уменьшению припусков на обра-! ботку и сокращению расхода металлов.
В Челябинском политехническом институте им. Ленинского комсомола разработаны системы автоматизации расчета размерных цепей, которые реализованы как иа СМ ЭВМ, так и на ЕС ЭВМ, их код 225140 112.121 по ГОСТ 23501.108—85. Программой «Ракурс» расчета размерных цепей предусмотрен размерный анализ, действующих и проектируемых технологических процессов, а также решение обратных задач при расчете конструкторских • цепей.
Чертежные размерыЧертежные размерыБ ъБ ъ8=110-6,878=110-6,870,16 и Ю0,16 и Ю4-^8.g $24-^8.g $2Список .„размерных связейСписок .„размерных связейЗи18и31и110и 0--0,87Зи18и31и110и 0--0,875-2010,105-< -I 5-2010,105-< -I <Ь24О<Ь24Ок $ Sк $ S@ п«>.@ п«>.ТО-С,ИТО-С,ИООА°*2,0А°*2,0& §& §йВйВа°и,оа°и,оççRl=MRl=M1,1051,105Операционные эскизы проектного варианта технологического процессаОперационные эскизы проектного варианта технологического процессаФ60#,?-'гФ60#,?-'г♦ПГ’Л♦ПГ’Л№Л2иМи37и№Л2иМи37и|5u 28и58и20и 0,105а -0.Ю5|5u 28и58и20и 0,105а -0.Ю55u28u*8ul?u $8ut7u5u28u*8ul?u $8ut7uОиОи0,16и0,16и-0,310-0,310mm&S6&S6ГМ5мДГМ5мДв^м^х &5h1?t.t^в^м^х &5h1?t.t^Zu17u18u 1,8u108u18 u28u#8u Ou ‘0,25Zu17u18u 1,8u108u18 u28u#8u Ou ‘0,25Su 17и37 и ^2u JZuJfu 15u77u^7u 2u47uW Ou 17 u25u 2u 28u27uSu 17и37 и ^2u JZuJfu 15u77u^7u 2u47uW Ou 17 u25u 2u 28u27uOu 1,8u Ou 1,8u Ou 1,8uOu 1,8u Ou 1,8u Ou 1,8u-1,2 Ю-^101,0 1,0-1,2 Ю-^101,0 1,0BuUuVu г,ои 2,оBuUuVu г,ои 2,о6и17и)6и6ut7utiu6и17и)6и6ut7utiu2,Ou2,Ou2,Ou2,Ou2,0, 2,82,0, 2,8
Чертежные размеры
Чертежные размеры
Б ъ
Б ъ
8=110-6,87
8=110-6,87
0,16 и Ю
0,16 и Ю
4-^8.g $2
4-^8.g $2
Список .„
размерных связей
Список .„
размерных связей
Зи18и31и110и 0--0,87
Зи18и31и110и 0--0,87
5-2010,105
-< -I
5-2010,105
-< -I
<Ь24О
<Ь24О
к $ S
к $ S
@ п«>.
@ п«>.
ТО-С,И
ТО-С,И
О
О
А°*2,0
А°*2,0
& §
& §
йВ
йВ
а°и,о
а°и,о
Г§
Г§
Rl=M
Rl=M
1,105
1,105
Операционные эскизы проектного варианта технологического процесса
Операционные эскизы проектного варианта технологического процесса
Ф60#,?-'г
Ф60#,?-'г
♦ПГ’Л
♦ПГ’Л
№Л2иМи37и
№Л2иМи37и
|5u 28и58и20и 0,105а -0.Ю5
|5u 28и58и20и 0,105а -0.Ю5
5u28u*8ul?u $8ut7u
5u28u*8ul?u $8ut7u
Ои
Ои
0,16и
0,16и
-0,3
10
-0,3
10
m
m
&S6
&S6
ГМ5мД
ГМ5мД
в^м^х &5h1?t.t^
в^м^х &5h1?t.t^
Zu17u18u 1,8u10
8u18 u28u#8u Ou ‘0,25
Zu17u18u 1,8u10
8u18 u28u#8u Ou ‘0,25
Su 17и37 и ^2u JZuJfu 15u77u^7u 2u47uW Ou 17 u25u 2u 28u27u
Su 17и37 и ^2u JZuJfu 15u77u^7u 2u47uW Ou 17 u25u 2u 28u27u
Ou 1,8u Ou 1,8u Ou 1,8u
Ou 1,8u Ou 1,8u Ou 1,8u
-1,2 Ю
-^
10
1,0 1,0
-1,2 Ю
-^
10
1,0 1,0
BuUuVu г,ои 2,о
BuUuVu г,ои 2,о
6и17и)6и
6ut7utiu
6и17и)6и
6ut7utiu
2,Ou
2,Ou
2,Ou
2,Ou
2,0, 2,8
2,0, 2,8
Рис, 2.19. Пример построения и кодирования размерной схемы варианта техно-логического процесса изготовления детали «Маховик»
**■ ••••^ ■** — *—•■^^•— — ■-■■ — — —.■■^■w^^ — ^ее^^ — е^—— •—-ее—^ — |**■ ••••^ ■** — *—•■^^•— — ■-■■ — — —.■■^■w^^ — ^ее^^ — е^—— •—-ее—^ — |ГРУППЫ РАЗМЕРИМ СВЯЗЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКА
**■ ••••^ ■** — *—•■^^•— — ■-■■ — — —.■■^■w^^ — ^ее^^ — е^—— •—-ее—^ — |
**■ ••••^ ■** — *—•■^^•— — ■-■■ — — —.■■^■w^^ — ^ее^^ — е^—— •—-ее—^ — |
ЗАМкКАЮЯИЕ ЗВЕНЬЯ: !
ЗВЕНО С ИСКОМШИ ПРЕМЕЛЬНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ t ЗВЕНО О ПРОВЕРЯЕМЫМИ ПРЕДЕЛЬНЕЙ ЗНАЧЕНИЯМИ ! ЗВЕНО С ЗАДАННЫМ MTN И ПРОИЗВОЛЬНОМ МАХ ПРЕД-МИ ЗНАМЕНИЯМИ • ЗВЕНО С ЗАДАННЫМИ MIN И МАХ ПРЕДЕЛЬНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ ! ЗВЕНО С ПРОИЗВОЛЬНЫМ MIW И ЗАДАННЫМ МАХ ПРЕД-МИ ЗНАЧЕНИЯМИ 4 ЗВЕНО, ЗАМЕНЯЮЩЕЕ ЦЕПЬ ЗВЕНЬЕВ С КОМПЕНСИРУЮЩЕМСЯ I ПОГРЕШНОСТЯМИ ।
I II iI II iСОСТАВЛЯЮЩИЕ. ЗВЕНЬЯ:
I I
I i
I I
I i
ЗВЕНО С ЗАДАННЫМИ ОТКЛОНЕНИЯМИ И ИСКОМЫМ НОМИНАЛОМ ЗВЕНО-ПРОМЕХУТОЧНЫй РАЗМЕР С ЗАДАННОМ НОМИНАЛОМ И ОТКЛОНЕНИЯМИ ИЛИ С ИЗВЕСТНЫМИ ПРЕДЕЛЬНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ ЗВЕНО-ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАЗМЕР С ЗАДАННЫМ НОМИНАЛОМ Й ЕЕ^ЙЯ^Ж ИЛИ С ИЗВЕСТНЫМИ ПРЕДЕЛЬНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗМЕР -
Принятая в проекте технологического процесса заготовка имеет три продольных размера с кодами: 17—27, 17—36, 17—46. У этих размеров заданы предельные отклонения, а номинальные значения являются неизвестными и должны быть рассчитаны. На операции 005 обрабатывают три размера с кодами; 17—28 (Д5), 17—37 (Гв), 17—47 (55). Эгн размеры не являются окончательными и поэтому их номинальные значения следует определить. У них заданы только, предельные отклонения, исходя из точности обработки на данной операции, определяемой справочными технологическими допусками на черновую токарную обработку разных поверхностей. Припуски, снимаемые по торцам на этой операции, выступают как замыкающие звенья, так как величина операционного припуска г при. обработке непосредственно ие контролируется, а контролируются (измеряются) операционные размеры до и после обработки, которые и являются составляющими звеньями цепи. Если припуск выступает в роли замыкающего звена, то за исходное значение такого звена обычно принимают минимальное регламентированное значение, т. е. zmln. Известная методика выбора минимального припуска с учетом, его составляющих позволила определить значение замыкающих звеньев — минимальных припусков (28—27) = (37—36) = (47—46) = 1,8 мм (расчет выполнен по методике В. М. Кована и здесь Ие приведен).
На токарной операции 010 предусматривается обработка торцовой поверхности окончательно в чертежный размер (18—28) со снятием припуска, минимальная величина которого соответствует (17—18) 1,8 мм. Все поверхности, обработанные на операциях 005 и 010, образовались после снятия слоя металла с поверхности исходной заготовки.
Последняя операция 015 предусматривает окончательную обработку двух поверхностей с получением одного чертежного (28—38) Б и одного определяемого (18—48) В размеров со снятием припусков (38—37) и (48—47), равный 0,16 мм.
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА РАЗМЕРНЫХ ПЕПЕЛ 'РАКУРС'
РАЗРАБОТАЛ! ЯАНИН B.D.
ПРОВЕРИЛ: ОРГАНИЗАЦИЯМИ» КМ. ТМРП ИЭХЕЛИЕх МАХОВИК.
ХАТА:4: 4:97
3 18 48 110.000 0.000 -0.870238370.160248470.160В1В2848.000 0.000-0.250617470.000 -1.4003617280.000 -1.0003617272.000 -2.00033 18 48 110.000 0.000 -0.870238370.160248470.160В1В2848.000 0.000-0.250617470.000 -1.4003617280.000 -1.0003617272.000 -2.0003ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ8 28 3820.000 0.105 -0.1056 28 480.000 -0.300 32 р 181.6006 17 370.000 -1.200 32 37 361.6002 28 271.6006 17 362.000 -2.000 3ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ8 28 3820.000 0.105 -0.1056 28 480.000 -0.300 32 р 181.6006 17 370.000 -1.200 32 37 361.6002 28 271.6006 17 362.000 -2.000 3
3 18 48 110.000 0.000 -0.870
2
38
37
0.160
2
48
47
0.160
В
1В
28
48.000 0.000
-0.250
6
17
47
0.000 -1.400
3
6
17
28
0.000 -1.000
3
6
17
27
2.000 -2.000
3
3 18 48 110.000 0.000 -0.870
2
38
37
0.160
2
48
47
0.160
В
1В
28
48.000 0.000
-0.250
6
17
47
0.000 -1.400
3
6
17
28
0.000 -1.000
3
6
17
27
2.000 -2.000
3
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
8 28 38
20.000 0.105 -0.105
6 28 48
0.000 -0.300 3
2 р 18
1.600
6 17 37
0.000 -1.200 3
2 37 36
1.600
2 28 27
1.600
6 17 36
2.000 -2.000 3
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
8 28 38
20.000 0.105 -0.105
6 28 48
0.000 -0.300 3
2 р 18
1.600
6 17 37
0.000 -1.200 3
2 37 36
1.600
2 28 27
1.600
6 17 36
2.000 -2.000 3
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СООБЩЕНИЯ
КОЛИЧЕСТВО ЗВЕНЬЕВ 2.3 И 4 ГРУПП РАВНО 7.
КОЛИЧЕСТВО ЗВЕНЬЕВ 6-ОЙ ГРУППЫ РАВНО 7.
УРАВНЕНИЯ РАЗМЕРНЫХ ПЕНЕЙ
РЕДЕЧНЫХ МЕТОЛОМ МАКСИМУМ-МИНИМУМ
£1В=4ВЗ = * (29-49) * (18*28)
£38=373 * * (17-37) - (17*28) - (2В+38)
£48=473 = + (17-47) - (17*28) - (28+48)
£17=183 = - (18*28) * (17-28)
£37=363 = * (17-36) - (17*37)
£28=273 = * (17-27) - (17*2В)
£47=463 = * (17-46) - (17*47)
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
■Г
«НОМЕРА
1
!I
?Р
«ЛЕВОЙ И <
РАЗМЕРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
! ЗАПАСЫ!
!У
«ПРАВОЙ
1-
1 ПРЕДЕЛЬНЫХ *
!П
«ПОВЕРХН.!
НОМИ- 1.
МИМИМ. 1
МАКСИМ.1
СРЕДНЕЕ!
ПОЛУ-! ЗНАЧЕНИЯ J
)П
1ОГРАНИЧ.ШАЛЬНОЕ ЗНАЧ.ИЛЖЗНАЧ.ИЛИ!
КОЛЕ1 ! --
?А
! ЗВЕНО
$ЗНАЧЕНИЕ«ВЕРХ.ОТК.НИХН.ОТК.ЗНАЧЕНИЕ1
БАНКЕ?НИХНИЙ!ВЕРХНИЙ?
13
1В
48
116.000
-0.160
-0.710
109.565
0,275 0.160 0Л60 •
12
ЗВ
37
0.160
2.570
1.365
1.205-0.000'
16
28
4В
61.840
0.000
-0.300
61.690
0.150!
12
48
47
0.160
2.860
1.510
1.350-0.000'
•2
17
1В
1.600
2.850
2.225
0.625 0.000!
16
17
37
72.065
0.000
-1.200
71.465
0.600!
16
17
47
114.000
0.000
-1.400
113.300
0.700!
12
37
36
1.600
6.800
4.200
2.600 0.000!
16
17
28
50,600
0.000
-1.000
50.100
0.500!
12
28
27
1.600
6.600
4.100
2.500-0.000’•
16
17
27
54.200
2.000
-2.000
54.200
2.000<
16
17
36
75.665
2.000
-2.000
75.665
2.0005
16
17
46
117.600
2.000
-2.000
117.600
2.000!
Из трех чертежных размеров выполняют в ходе технологии- ; ского процесса только два (18—28) и (28—38). Размер (18—48)1 непосредственно не выполняется, а получается из двух состав- ляющих размеров — звеньев (18—28) и (28—18). На операциях ’ 010 и 015 экономически оправдан 12-й квалитет. Для чертежного - размера с номиналом (18—28) точность составит 0,25 мм, а для ; определенного размера (28—48) — 0,33 мм. Суммарное поле рас- : сеяния при этом 0,25 + 0,3 = 0,55. Чертежное поле допуска на размер (18—48) равно 0,87 мм и превышает поле рассеяния, полу- ' чеиное после обработки, обеспечивая тем самым возможность - получения годной детали по чертежному размеру (18—48).
Чертежный операционный размер (операция 010) может быть ужесточен с 0,62 (14-й квалитет) до 0,25 мм (12*й квалитет) в пределах экономической точности технологического перехода без дополнительной обработки.
На рис. 2.19 справа от размерной схемы технологического процесса приведен список размерных связей рассмотренного варианта технологического процесса механической обработки маховика, в котором представлена вся необходимая информация - о звеньях данного процесса (включая величины операционных ‘ припусков).
Результаты расчета выводятся из памяти ЭВМ в виде списка, ■ содержащего все звенья, введенные для решения задачи, с раз- мерной информацией, отражающей фактические размерные связи (табл. 2.43).
Решение вариантов одной задачи предусматривает возможность использования первоначально введенной информации для многократного повторения решения при изменении условий расчета, значений размерных параметров звеньев или частичного изменения состава звеньев в списке исходных данных.
Системы автоматизированного проектирования операций
Задачи и структура систем. В условиях крупносерийного и массового производства, для которых характерны операционное описание технологических процессов с подробной проработкой : каждого перехода, актуальна задача объективного расчета тех- 1 нически обоснованных норм времени иа каждую операцию по ' всему технологическому процессу. Объем этих задач настолько велик, что на предприятиях работают специальные службы технического нормирования. Основное время зависит от режимов резания, которые рассчитывает технолог прн проектировании технологического процесса. Остальные составляющие нормы времени рассчитывают нормировщики. Таким образом, нормы времени определяют в два этапа при участии специалистов двух подразделений.
Для повышения эффективности работ по нормированию технологических процессов, сокращения числа занятых при этом 148
специалистов, устранения субъективизма, обеспечения работы по технически обоснованным нормам и сокращения времени, затрачиваемого на нормирование, создают системы автоматизированного нормирования (САН).
Система автоматизированного расчета режимов резания н норм времени является одной из первых САПР технологического назначения. Задачи этого плана достаточно хорошо формализуются, в основном они могут быть отнесены к группе вычислительных задач. Основу методического обеспечения таких систем представляют справочники по режимам резания н нормам времени.
На предприятиях нашей страны находятся в эксплуатации десятки систем автоматизированного расчета режимов резания н норм времени на различные виды процессов механической обработки. Оии отличаются друг от друга методическим и информационным обеспечением (заводские нормативы, отраслевые и т. д.), различным охватом операций и процессов обработки, формами организации алгоритмического и программного обеспечения.
В некоторых действующих САН предусмотрен охват видов обработки, достаточный для нормирования всего технологического процесса. Например, такие системы разработаны для ЕС ЭВМ в институте технической кибернетики АН БССР. Они включают, как правило, кроме обязательных обслуживающих подсистем две проектирующие: подсистему расчета режимов резания и подсистему расчета нормы времени. Это позволяет передать технологу — пользователю САН решение обеих задач: расчет режимов резания и расчет нормы времени.
Системы автоматизированного нормирования, методическое и информационное обеспечение которых ориентировано иа условия конкретного предприятия и отрасли, ограничены по применению рамками этого предприятия. Внедрение их в других отраслях требует пересмотра нормативной базы. Будем называть такие САН локальными.
Локальные системы автоматизации расчета режимов резания и нормирования. Системы автоматизированного нормирования, ориентированные на условия отдельной отрасли, применяют в тракторостроении, авиастроении, иа предприятиях строительного, дорожного и коммунального машиностроения и других.
Рассмотрим в качестве примера локальной САН одну из версий системы нормирования технологических операций механической обработки, разработанную в институте технической кибернетики, академии наук БССР (ИТК АН БССР),. ее код 2 60040 222 111 по ГОСТ 23501.108—85. .Система состоит из совокупности отдельных программных комплексов/каждый из которых предназначен для нормирования определенных видов работ. Охвачены следующие виды обработки: на кругло-, плоско- н виутрншлифовальных станках, иа токариых и токарно-револьверных станках (резцами и мерными инструментами), на вертикальных сверлильных станках, на горизонтальных и вертикальных
Рис. 2.20. Структурная схема системы автоматизированного нормирования ИТК АН БССРРис. 2.20. Структурная схема системы автоматизированного нормирования ИТК АН БССРВвод сведении на «туадцаю;*6»»$; Nfleml Nani ЛИВ; m;tCm; CO; W; НК"; В*; Oxi УВ; BB; 38; 8;8$; Пр; СПВ; Ln; Bt. пр^; 0Ввод сведении на «туадцаю;*6»»$; Nfleml Nani ЛИВ; m;tCm; CO; W; НК"; В*; Oxi УВ; BB; 38; 8;8$; Пр; СПВ; Ln; Bt. пр^; 0Запомнить )Запомнить )88o8 сведений № переход: i-.OB; TO; П; 7; lj; Bj; ВнИИ*; УИ; ИИ"; TH"; В^^ИИ^ТИ”;^;^ ВО; Sui Sfw; S/x;Пет ; О? t ^z88o8 сведений № переход: i-.OB; TO; П; 7; lj; Bj; ВнИИ*; УИ; ИИ"; TH"; В^^ИИ^ТИ”;^;^ ВО; Sui Sfw; S/x;Пет ; О? t ^zr»Jio=mтпдл.НЗбr»Jio=mтпдл.НЗбГ7Keo-ОТ maSe.N 2Г7Keo-ОТ maSe.N 2r- 8r- 8№F'"A«rArC7№F'"A«rArC7ЛИГ*» |Ж*|ЛИГ*» |Ж*|^CT; ««cm) moSn.N 1^CT; ««cm) moSn.N 1Рис. 2.21. Алгоритм /фрагмент) расчета режимов резания на круглошлифовальных станках (САН ИТК АН БССР)Рис. 2.21. Алгоритм /фрагмент) расчета режимов резания на круглошлифовальных станках (САН ИТК АН БССР)
Рис. 2.20. Структурная схема системы автоматизированного нормирования ИТК АН БССР
Рис. 2.20. Структурная схема системы автоматизированного нормирования ИТК АН БССР
Ввод сведении на «туадцаю;
*6»»$; Nfleml Nani ЛИВ; m;tCm; CO; W; НК"; В*; Oxi УВ; BB; 38; 8;
8$; Пр; СПВ; Ln; Bt. пр^; 0
Ввод сведении на «туадцаю;
*6»»$; Nfleml Nani ЛИВ; m;tCm; CO; W; НК"; В*; Oxi УВ; BB; 38; 8;
8$; Пр; СПВ; Ln; Bt. пр^; 0
Запомнить )
Запомнить )
88o8 сведений № переход: i-.OB; TO; П; 7; lj; Bj; ВнИИ*; УИ; ИИ"; TH"; В^^ИИ^ТИ”;^;^ ВО; Sui Sfw; S/x;
Пет ; О? t ^z
88o8 сведений № переход: i-.OB; TO; П; 7; lj; Bj; ВнИИ*; УИ; ИИ"; TH"; В^^ИИ^ТИ”;^;^ ВО; Sui Sfw; S/x;
Пет ; О? t ^z
r»J
io=m
тпдл.НЗб
r»J
io=m
тпдл.НЗб
Г7
Keo-ОТ maSe.N 2
Г7
Keo-ОТ maSe.N 2
r- 8
r- 8
№F'"A«rArC7
№F'"A«rArC7
ЛИГ*» |Ж*|
ЛИГ*» |Ж*|
^CT; ««cm) moSn.N 1
^CT; ««cm) moSn.N 1
Рис. 2.21. Алгоритм /фрагмент) расчета режимов резания на круглошлифовальных станках (САН ИТК АН БССР)
Рис. 2.21. Алгоритм /фрагмент) расчета режимов резания на круглошлифовальных станках (САН ИТК АН БССР)
фрезерных станках. Структурно каждый комплекс построен в соответствии со схемой, изображенной на рис. 2.20.
Алгоритмическое обеспечение системы построено на логических блоках с использованием процедур чтения таблиц, а также расчетов по формулам. Для иллюстрации на рис. 2.21 приведен фрагмент алгоритма блока расчета режимов резаиня при обработке иа круглошлифовальных станках. Алгоритмы отдельных логических задач оформлены в виде таблиц решений как односторонних, так и двухсторонних. В качестве примера приведены табличные алгоритмы определения поправочных коэффициентов
на поперечную подачу для круглого наружного шлифования (табл. 2.44).
Ниже приведена таблица решений для поправочного коэффициента Кг на поперечную подачу в зависимости от группы обрабатываемого материала ХМД.
Группа обрабатываемого материала ХМД .....3124
К, .. . 0,850,95 1,0 1,05
Исходные данные, необходимые для работы с описываемой САН, содержатся в маршрутной технологической карте, операционном эскизе и технологической карте нормируемой операций. Поскольку лингвистическое обеспечение этой системы нормирования имеет вид таблиц кодированных сведений (ТКС), исходные данные заносят в специальный бланк. Для характеристик операций, описываемых числом, в ТКС заносят нх значения. Качественные характеристики операции (состояние стайка, способ
Директива обращения к наладке с именем «ДЕТЬ
*НА ДЕТIs/ \j
Такой иаладки в архиве системы нет, поэтому вводится колода перфокарт, где описана новая наладка. После ввода новой наладки проводится контрольная распечатка кодированного описания наладки. Из распечатки видно, что оиа полностью совпадает с описанием иаладки на бланках, подготовленных для ввода в ЭВМ. Следовательно, ввод исходных данных о наладке (см. рис. 2.37) произведен правильно.
ВВОД М3*'А12',ДПР=25/ТО-128,ФПР='КРУГЛМй',М0ДСТ-'1Й248-6'«
LPX*l3t (1,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНЫЙ', LPX*18»LPX-27:LPX=33tLPX*l3t (1,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНЫЙ', LPX*18»LPX-27:LPX=33tГ1 It [23s [311 [411 [51: £63»
LPX*l3t (1,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНЫЙ', LPX*18»
LPX-27:
LPX=33t
LPX*l3t (1,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНЫЙ', LPX*18»
LPX-27:
LPX=33t
LPX=27;LPX=9: [5,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНМй', LPX-5« LPX=7;LPX=27;LPX=9: [5,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНМй', LPX-5« LPX=7;Г.ЫЗ ВС*'ПРОДОЛЬНЫЙ', [2,13 ВС-'ПРОДОЛЬНМй', 13,0 ВС-'ПРОДОЛЬНМй', [4,13 ВС='ПРОДОЛЬНЫЙ', [5,11 ВС-'ПРОДОЛЬНМй', Г6М1 ВС*'ПРОДОЛЬНМй',
LPX=27;
LPX=9: [5,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНМй', LPX-5« LPX=7;
LPX=27;
LPX=9: [5,23 ВС*'ПОПЕРЕЧНМй', LPX-5« LPX=7;
tlft,13 ВИ-*СВЕРЛО-ЦЕНТРОВКА', ИИ*'Р6Н5', >13, LPE3-6.5, ХАРО'ЧЕРНОВАЯ', ГЛНБР-6Л:
[1,2,11 ВИ-'РЕЗЕЦ ПОДРЕЗНОЙ', МИ='Р6№', D*25, LPE3-2.5, ГЛУБР-2, ХАРОБР*'ЧЕРНОВАЯ'i
[2,1,11 ВИ*'СВЕРЛО', МИ«'Р6М5', >11.5, LPE3«t3, ГЛУБР-5.75, ХАРОБР*'ЧЕРНОВАЯ' •
[2,1,23 ВИ*'PE3EU ПРОХОДНОЙ', ИИ-'Р6Н5', >21, LPE3-28, ГЛУБР-2,
[3,Ш1 ВИ-'СВЕРЛО', МИ='Р6Н5', >11.5, LPE3-38, Г ГУ БР =5.75, ХАРОБР-'ЧЕРНОВАЯ' $
[3,1,21 ВИ»'PE3EU ПРОХОДНОЙ', МИ-'Р6М5', >19, LPE.3-28, ГЛУБР-1, ХАРОБР*' ^ЕРНОВАЯ'■
[4,1,13 ВИ='ЗЕНКЕР', ИИ*'Р6М5', >14, LPE3-2, ХАРОБР*'ЧИСТОВАЯ', ГЛУБР-1, ШЕРПОВ-'88';
[4,1,23 ВИ-'РЕЗЕЦ ПРОХОДНОЙ', ИИ«'Р6М5', D*lB, LPE3-28, ГГУБР-8Л, ХАРОБР-'ЧИСТОВАЯ', *ЕРПОВ*'4О':
[5,1,13 ВИ-'РЕЗЕЦ ПРОХОДНОЙ', МИ='Р6№*, D=22, LPE3-7, ГЛУБР-2Л, ХАРОБР®' ^ЕРНОВАЯ' i
[5,2,13 ВИ-'РЕЗЕЦ ФАСОЧНИй', МИ-'Р6Н5', >22, LPE3-2, ГЛУБр-2,
[6,1,13 ВИ-'РЕЗЕЦ ОТРЕЗНОЙ', МИ-'РБИЗ'# ИИРОБР-3, >11, LPE3-5, ХАРОБР-'ЧИСТОВАЯ', ШЕРПОВ-'88'>
Вариант 1. ЭВМ задана директива расчета режимов резания, оптимальных по критерию Q1 — себестоимость операции при последовательной смеие режущего инструмента. Директива также содержит указание вывести на печать значение критерия оптимальности Q1 н NfflMAX и NШM1N (максимальные н минимальные обороты шпинделя по ограничениям).
Результат выполнения директивы. Лимитирующим ограничением является стойкость режущего инструмента. ХШМАХ — 585 мин’1; ХШМХХ — 100 мин’1; Q1 = 0,486 к.
ЛИМИТИРУЕТ СТОЙКОСТЬ
MIHQ =+,486F-'^8E
КШМАХ =+,575F+03E
НШИТН ==+Л^Е*03Е
Директива вычислить и вывести значения чисел: оборотов шпинделя, зубьев сменных шестерен привода шпинделя, оборотов шпинделя иа рабочий ход, зубьев сменных шестерен привода подач, машинного времени.
*ПЕ НШ^2ШЬ2Ш2#Ж/2Ш4/НР,2Р4г2Р2>гРЗ,2Р4, T^l i
Результат выполнения директивы. Например: частота вращения шпинделя (NIU) 582 мин"1; на рабочий ход приводится 237 оборотов распределительного вала (NP); машинное время (ТАУ1) 0,4 мин.
НМ* =+Л52Е+^Е 7W1 «+,32AF+A2E 2Ш2 =+,520Е+А2Е ZW3 ®+,37©F+02E ZW4 =+,470F+A2EНМ* =+Л52Е+^Е 7W1 «+,32AF+A2E 2Ш2 =+,520Е+А2Е ZW3 ®+,37©F+02E ZW4 =+,470F+A2EHP=+, 237F+A3EZPt«+.279F+A2EZP2.=+,570F+02EZP3=+,47eF*02EZP4=+,379F*A2EТАУ1«+,4в0Е-еАЕHP=+, 237F+A3EZPt«+.279F+A2EZP2.=+,570F+02EZP3=+,47eF*02EZP4=+,379F*A2EТАУ1«+,4в0Е-еАЕ
НМ* =+Л52Е+^Е 7W1 «+,32AF+A2E 2Ш2 =+,520Е+А2Е ZW3 ®+,37©F+02E ZW4 =+,470F+A2E
НМ* =+Л52Е+^Е 7W1 «+,32AF+A2E 2Ш2 =+,520Е+А2Е ZW3 ®+,37©F+02E ZW4 =+,470F+A2E
HP
=+, 237F+A3E
ZPt
«+.279F+A2E
ZP2.
=+,570F+02E
ZP3
=+,47eF*02E
ZP4
=+,379F*A2E
ТАУ1
«+,4в0Е-еАЕ
HP
=+, 237F+A3E
ZPt
«+.279F+A2E
ZP2.
=+,570F+02E
ZP3
=+,47eF*02E
ZP4
=+,379F*A2E
ТАУ1
«+,4в0Е-еАЕ
Директивы печати таблицы и технико-экономических показателей операции:
»ПЕ BC/BM,D,S#V,TM,QtfQ2,WbU3
Результат выполнения директивы. Таблица распределения инструментов по рабочим позициям. Например, иа первой позиции (К = 1)', первом суппорте (I = 1, суппорт — продольный) первый инструмент (J = 1) — центровочное сверло диаметром D = 12,9 мм. Для нее назначена подача S = 0,0547 мм/об, скорость резания v = 22,5 м/мнн. Стойкость инструмента в минутах работы станка Тм = 891 мии.
К
*
i T
•
I J
1 ,:
BC
t X
,х
6И
х D
X S
.!..,...,,, X и
« TH
*
100Ё+01
:+.l№E+01
1
Х+ЛВ0Е+01 1 x.
X
1 ,1
ПРОХОЛЬН Ый
к 1
X
СВЁРЛО-Ц
ЕНТРОВКЙ
Х*Л29Е*82
|*Л*7Ё-81
х+,225Е+02 I
Х4.891Е+03 X
+
t«E*ei
i+.zaeE+ei s
1+.188E+81 1
X
X I
ПОПЕРЁЧН Ий
X X
I
РЕЗЕЦ ПО ДРЕЗНОЙ
х*.25ЯЕ*82
x*.757E-ei
Д4-.433Е+82 X
X ...... ...
Х+Л20Е+85 1
*
200Е+Я1
i*.lME*9t ■
1*Л89Е*Я1 X
X X ,1
ПРСДСЯЬН Ый
X X
X
СВЕРЛО
х*Л14Е*82
1+Л13Е-Э0
1*.199Е+02 X
|*.528Е*03 1
*
200Е+91
t+.i90E+et i
:+,209E4«t X
X X ,3
ПРСДСЯЬН W 5
X I
I-
РЕЗВ1 ПР ОХОДЫОй
1*.24еЕ*82
Х+Л13Ё-ВВ
х*.364Ё*62 X
1+Л75Е+04 X
*
3t»E*ei
1+.100E+01 x •
x+.teee+et
I I
JL
пром льн Ый
X X J_
СВЕРЛО
И-Л14Е+82
х+лШ-W
1*.199Е+92 X
Х+Л47ЕЙЗ
♦
300Е+Я1
i*aeeE*et
x*.aB8E*8i X
I X *
предольн ЫЙ
X X
X
РЕЗЕЦ ПР СХОДНОЙ
1*Л89Ё*82
J+ЛЗСЕЧ»
х*. 329Е+02 х .
x*.24SE*84 X
*
490E*ei
i*, tacE+at i
r*. 100E+01 X
1 X *
ПРОДОЛЬН Ый
1 X д.
ЗЕНКЕР
i*.t39E-HB2
х+.изе-м
«*.2*2Е*82 X
1.........
Х*.779Е*84 X
*
4№E*01
:+Л0СЕ+61
X+.208E+01 1
I X 1
ПРОДОЛЬН Ый
X 3
X
PE3EU ПР СХОДНОЙ
Х*Л80Е*82
Х+Л13ЕЧ»
14-.312Е-Ю2 X
|..........
Х+.2ЛЕ+04
* . Л"
*
599E+01
i*.i»8E+m
Х+ЛВВЕ+В1 i
I X J_
ПРОДОльн ЫЙ
I X
РЕЗЕЦ ПР СХОДНОЙ
х*.22ОЕ*ё2
x*.378E-«l
х*.381Е*62 X
14-.280Е+04
X
*
SCCE+Ct
t*.2B0E+Bl X
х*Лв0Е*ВХ 1
.x
1
X
ПОПЕРЕЧН Ый
X X 1
РЕЗЕЦ *А СОННЫЙ
1+.22ЛЕ+в2
I4.218E-01
1*. 331Е+82 X
1*Л14Е*е4
:+
! ..
600E+01
х+ЛВДЕ+91
•
1 + Л00Е+01
* . -
X
I
X
ПОПЕРЕЧН Ый
I
РЕЗЕЦ ОТ РЕЗНОЙ
«+ЛЙЕ+02
♦ ехвмхНМ
i*.294E-et
• * ♦■* mill *
х*Л9вЁ*82 X
х*.23ЕЕ*84 1
X X »
2.55. Пример входного документа ППП „ Корунд’
1 НОМЕР ‘НОМЕР‘НОЙЕР!КОХ НАЛАДКИ 1ИТЕРАЦИОННАЯ КАРТА1!t
। ЦЕ» tWCTIOnEP.l‘ДЕТ11I1J
ti HAWEHOBAHHE ОПЕРАЦИИ !НЙИНЕНОВАЖЕ *!ЗАГОТОВКАI
tII И МАРКА ИвТЕМАЛА ’КИХЙ !!
1।‘А12''ПРОБИТЬ И РйЭН.‘ТВЕРДОСГЬ"МАССй •
1f ТОКАИМf»-——ii- —j
Iill1КРУГЛЫЙ 25‘178■!
i"ОБПРУХСВАШЕ <МО1ЕЛЬ>НАИМЕМО-!ЧИС1»| КОМВРЕМЯI ПРО- 1ПХЛАХДЕЖЕ!
»1 ВАНИЕ» ИНВЕНТАРИ» НОМЕР' ‘СБОР. 1ОБОР. Г‘ИЗВОЦ.—I
(;"ВПИШИ НАДЕТ! ТО I ТВ • Т8ГГ IB 1Ч!МАСЛО1
! 16348-61552 >237 1A.4B0!0.B82!B15«3 >12*. В ‘!
Г 1I *е _» **kW»«*w »■*<<■ "W »WW»«^»““ »™»w"we^» ■ ■»» ■■ ™^»* » ^™™ »w ■■■ b*wk ■ *^ *. ■ — ^ ч ч ^— ^ <*W^. v « в* v *.™^— 1
11! СИЕМ1МГ «СТЕРНИ! ЮПОеКИТЕПЬИИЕ УСТРОЙСТВА "РАБОЧИЙ ХОД! 0БРАТ.ХП1 " ^ГОЛ Г
г"HEKWUTHAt1НЯИ1ЕНОВАНИЕ 1 С* НИНЕ ! ЙБСО П! ОТНОС 1АБСОЛ ИЭТНОС! ЧЕГО f
11ГдаВНОГО I HEXAW3MA 1 ЮПОПНИТЕЛЬЮГО (ШЕСТЕРНИ "ЧИСЛО! ЧИСЛО "ЧИС ЯО (ЧИСЛО!!
!11ВИЖНИЯ ! ПОДАЧ'УСТРОЙСТВА!"ОБОР.!ОБОР-116DP. "ОБОР. "ХОДА !
*"32 !S2 127 ‘57 !111• 1Т!1?
■1 ^^^■^■■M^^H»-^»»w»w4fWW WWHHWWW^MWWWWW»^»» ^В ■ Р^ ■ ■ ■ W W ^^ ^ W ill il »—■*«■"■■■•• «■■«■"■■■Ж
il2 1*7 147 137
[ приспковжние i ! < КОД». НАИМЕНОВАНИЕ' ?
"НО!ХАИН!НО!
1МЕ!ЕНО1!Н,1СОДЕРКАНе Г
!Р !АНИЕ!ПЕ!
• ПОКУПП'РЕ* 13."OPTAIXO!
1ЕРЕХ0ДЙ
I.111 ХОЛ. 1 ХОД!OTHO-!ИНС7РИНЕЙТ (КОД, HAMHEHOBWHE1)
1 L 1 S ! В I060P. I НА !№№£!—
11•!ПЕРЕ-‘КУЛй!ПЛЕЧ !ВСПОМОГА-1РЕНУШНй "ИЗИЕРИТЕЯэ-
1’ "!t ХОД ! 4KE1FH4A-* ТЕЛЬНЫЙ*1МЫЙ
1! , tfI 1 ГОВ 1<!
—!
>1 *ПРО1!1
1 ■1
> 11
ШЕНТРСейТЪ 1ИЖЕТР 13 1
(12.99‘В. «4‘22.«1237.61 1 1 1 I 1 1 1 1 I 1 1 1 !
!КРОН«ГЕй< ДР-13!СВЕРЛО-«ЕНТРОВК! !94А ВТУЛКА 1Р-в!А 1 iztz IP6M5 <891.В' 1
Й ‘ПОПЕЙ
(ПОДРЕЗАТЬ ТОРЕЦ
!l*.»iB.B75i43.35!237.6i!
!ДЕРЖ8КАIРЕЗЕЦ ПОДРЕЗНОЙ!
> !■
111!II
tIP4M5 <10амт I
*2 1ПРОХЙ
! СВЕРЛИТЬ ДИАМЕТР !№> 13 И ТОЧИТЬ ! МА ДАЖУ 20
11а« но 1ИА1СТР
ДЛИ!27.«!9,И311Э.»4|237.6!1
17|!|1||
111111
!КРОНИТ&И ДР-13" СВЕРЛО 1 194А ВТУЛКА ДР-В! 1 IzU 1Р6И5 «28.51 1
! 1Г2
"27.0В (А. 113136.414'1237.6! I
11ЕРХРВКА1PE3EU ПРОХОДНОЙ!
111
"3 ‘ПРОДИ
!!1
11>
11!
‘СВЕРЛИТЬ ДИАМЕТР •цу ад и тфмтъ ‘ НА ДЛИНУ 2В
11.49 НА ИИ‘33.«'4ЛадЦ9.94!2Т7.Б"!
ДИАМЕТР Г7 111!II
1I111
11Р6М5<175В,1 1
■КРОНШТЕЙН 1Р-131С8ЕРЛ01
"НА ВТУЛКА ДР-В!1
IZty!Р«М5<1*7.57 ■
I11
!11
Себестоимость Ql = 0,48 к; Q2 = 0,48 мин; пиковая мощность Wn = 3,02 кВт; эквивалентная мощность W3 = 1,65 кВт.
QL
=+.486Е-80Е
Q2
=+,480Е-00Е
ип
=+,302F+0lE
ю
=+Л65Е+81Е
Специальная директива уничтожения в памяти системы зна
чений рассчитанных переменных
CLEAN ИТНОЪ ШМАХ/ W11N; /ж
Директива печати операционной карты MINQ1 (табл. 2.56), рассчитанной для условия минимума себестоимости изготовления детали при последовательной смене инструмента
«КАРТА /ж
Результат выполнения директивы
ЛИМИТИРУЕТ СТОЙКОСТЬ
ППП «Корунд» эксплуатируют на предприятиях, имеющих большой парк миогошпиидельных токарных автоматов. Он зарегистрирован в отраслевом фонде алгоритмов и программ.
САПР ГП В УСЛОВИЯХ ГИБКИХПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
Особенности проектирования операцийдля станков с ЧПУ
Оператор, управляющий станком с ЧПУ, не принимает непосредственного участия в формообразовании детали, а следовательно, и не влияет на точность получаемых размеров. Фактически обработку деталей на этих станках обеспечивает технолог- программист, проектирующий технологическую операцию. В связи с этим повышаются требования к точности проектирования операций.
Для обработки на станках с ЧПУ при любом характере производства необходим детально разработанный технологический процесс с тщательно установленными режимами резания. Никакие сокращения объемов проектно-технологических работ недопу- 186
стимы. Детальная проработка технологического процесса для оборудования с ЧПУ требует не только проектирования отдельных рабочих ходов, но и расчленение каждого нз них на шаги, представляющие собой перемещения инструмента вдоль определенного геометрического элемента детали. Шагами являются отдельные перемещения инструмента вдоль прямой или. окружности q постоянной скоростью движения подачи, или отдельные участки, обрабатываемые с разными режимами резання. Другой особенностью является необходимость точного расчета траектории инструмента на всем его пути.
При использовании ЧПУ появляется принципиально новый элемент технологического процесса — управляющая программа, закодированная и нанесенная на программоноситель. Поэтому технологическая подготовка производства для станков с ЧПУ включает в себя кроме традиционных расчетов такие дополнительные работы, как: расчет траектории инструмента; кодирование управляющей программы; нанесение управляющей программы иа программоноситель; контроль программы с помощью специальных средств.
В связи с тем что перечисленные этапы проектирования используют формализованные математические и логические методы решения, оии и были автоматизированы в первую очередь и их используют в промышленности в качестве различных систем ав- топрограммироваиия траекторий движения инструментов (без расчетов режимов резания и, следовательно, без технологического управления производительностью процессом резания и качеством обработки).
Такими системами автоматизированного программирования (САП) являются САП-2, СППС, СПОТАУ, «Техтраи» и др. Всего в стране создано несколько десятков систем такого класса. В качестве примера ниже рассмотрены возможности САП «Техтраи», ее код 25045 211521 по ГОСТ 23501.108—85.
САП «Техтран»
Система «Техтран» предназначена для автоматизации подготовки управляющих программ при 2,5-коордииатной обработке иа станках с ЧПУ: ее входной язык предназначен для описания информации о геометрии детали, требуемой траектории движения инструмента и специальных технологических команд.
Система состоит из транслятора, процессора и постпроцессоров.
Процессор организован в виде трех последовательно выполняемых блоков. Первый (компилятор) выполняет следующие функции- синтаксический контроль исходной программы; вызов и вставку текстов нз библиотеки; макрогенерацию; формирование на диске в первом промежуточном файле рабочей программы интерпретатора.
Второй блок (интерпретатор) на подготовленном компилятором рабочей программе выполняет:
вычисление значений арифметических и логических выражений и стандартных функций;
расчет конической формы геометрических объектов, соответствующих заданному варианту геометрического определения;
распечатку значений переменных по команде «Печать»;
формирование на диске второго промежуточного файла, содержащего исходные данные для дальнейшей работы; этот файл содержит последовательность операторов движения и операторов постпроцессора во внутреннем формате системы; все арифметические выражения и геометрические объекты при этом заменяются на вычисленные значения.
Третий блок (блок движения) обрабатывает операторы движения и рассчитывает эквидистантную траекторию с учетом диаметра рабочего инструмента, а также формирует записи выходного файла для дальнейшего использования постпроцессором.
Компилятор, обнаружив ошибки в некоторой строке исходной программы, продолжает обработку следующих строк, чтобы обнаружить все ошибки за одно считывание. Остальные фразы процессора, обнаружив первую ошибку в исходной программе, прекращают ее дальнейшую работу. ,
В процессоре САП «Техтран» предусмотрена развитая система диагностических сообщений. В случае ошибки соответствующая фаза процессора печатает номер ошибки и пояснительный текст. Тексты сообщений достаточно полно объясняют причины ошибки, поэтому дальнейшей расшифровки по номерам нет.
Кодирующая программа (постпроцессор) предназначена для подготовки управляющих перфолент для станков токарной, фрезерной, профилешлифовальной и электроискровой групп и многоцелевых станков, оснащенных разнообразными системами ЧПУ.
Кодирующая программа выполняет следующие функции:
преобразование правосторонней системы координат, в которой задан контур обрабатываемой детали, в конкретную систему координат станка, где осуществляется реализация перемещений рабочих органов станка в процессе обработки;
пересчет вылетов инструментов относительно первого рабо-. чего инструмента по всем осям;
анализ и коррекцию величин подач в режимах рабочих и ускоренных перемещений с учетом динамических характеристик приводов конкретного типа станка о ЧПУ;
аппроксимацию круговых участков траектории ломаными линиями или дугами окружности применительно к конкретной системе ЧПУ;
расчет эквидистантной траектории относительно заданного контура детали;
кодирование подач, частот вращения шпинделя и технологических команд, задаваемых технологом на стадии проектирования управляющей программы;
ввод и отмену коррекций;
формирование кадров перемещений и кадров технологических команд управляющей программы;
формирование циклов нарезания цилиндрической резьбы»
Входной язык системы позволяете
описывать геометрические объекты (точки, прямые, окружности, плоскости и векторы);
списывать любые плоские контуры, состоящие из отрезков прямых и дуг окружностей;
описывать эквидистантную траекторию непрерывного движения инструмента по заданному плоскому контуру;
вадавать поточечное движение и вертикальные перемещения для управления глубиной резания;
задавать массивы чисел и геометрических объектов,. арифметические и логические выражения;
задавать преобразования геометрических объектов и траектории движения инструментов.
Кроме того, во входном языке системы имеются операторы управления постпроцессорами, задающие необходимые технологические команды.
Исходный текст на входном языке системы «Техтран», который содержит информацию о геометрии детали, требуемой траектории движения инструмента и специальных технологических командах, составляют на основании расчетно-технологической карты (РТК). РТК оформляют на стадии проектирования операции и в нее вводят данные, назначаемые технологом: число рабочих ходов, глубины резания, подачи и скорости резания по рабочим ходам, данные об инструменте, данные о последовательности обработки н траектории движения инструментов.
Для описания геометрии детали ее разбивают на отдельные геометрические элементы (точки, прямые, дуги окружностей) с присвоением каждому из них соответствующего имени и номера. В исходной информации каждый геометрический элемент описывается стандартными способами. Результатом работы автоматизированной системы подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ «Техтран» является рабочая перфолента.
Опыт эксплуатации таких САП показал, что оии автоматизируют лишь 1/3 всех работ, связанных с проектированием операции. Такие этапы, как проектирование числа рабочих ходов, выбор глубины резания, определение подач и скорости, а также ~ выбор инструмента, обычно требуют привлечения технологов высокой квалификации, и решения они принимают субъективно.
Несколько больший круг вопросов (в том числе и ряд технологических) решает система «Сапфир».
САПР «Сапфир»
Система разработана СПКТБАС НПО «Ритм» (г. Харьков), код ее 25045222521 по ГОСТ 23501.108—85 и предназначена для подготовки управляющих программ иа токарные, фрезерные и
Рис. 2.38. Эскиз заготовки и детали «Ступица» (пример к описанию САПР «Сапфир»):
/ — контур заготовки; 2 — контур детали
другие станки. САПР «Сапфир» реализована иа ЭВМ серин ЕС. Для каждого вида оборудования существует своя версия системы.
Для токарных станков подсистема «Сапфир-Т27», которая представляет собой комплекс программ, обеспечивающий: возможность деления припуска на рабочие ходы (без учета технологических условий я требований), расчет траектории рабочих и вспомогательных ходов, возможность поддержания постоянства скорости 1лавиого движения резаиия, точение с оставлением припуска на последующую обработку, формирование отскоков для кинематического стружкодроблеиия, типовые схемы обработки канавок и глубоких или широких углублений, а также фасок, открытых и полуоткрытых зон обработки, обработку по «корке», возможность переустановки и последующей обработки детали без дополнительного кодирования геометрии, обработку трапецеидальных и фигурных углублений, автоматизированный выбор проходных, подрезных, канавочных, расточных и других резцов из массива инструмента, возможность назначения резца технологом для выполнения отдельных переходов или всей операции, назначение оптимального направления движения подачи в обрабатываемой зоне, автоматизированный выбор подачи инструмента, скорости резания (частоты вращения шпинделя); расчет сил, возникающих при резании, и фактической стойкости инструмента, определение необходимой мощности, расчет времени рабочих и вспомогательных ходов, автоматический расчет массы детали на каждой операции, выбор смазывающе-охлаждающей жидкости, занесение в операци-
'7М'7М■©■©R2S»R2S»а)а)Ф^з^'Ф^з^'45^63"45^63"Ф394"»Ф38»_м ФЛЗ*^"Ф394"»Ф38»_м ФЛЗ*^"i уi уФ«!.4й5 Ф373^ ФУА*1'4”Ф325*Ф«!.4й5 Ф373^ ФУА*1'4”Ф325*ФЖ^_■фадг^Г"ФЖ^_■фадг^Г"■©■©6)6)03!3Н$503!3Н$51.* Размер 6м справок.2.**Размеры овеспечавантея ягехмтагвческаРис. 2.39. Операционные эскизы для операций пример к описанию САПР «Сапфир»):а — 005; б —.0101.* Размер 6м справок.2.**Размеры овеспечавантея ягехмтагвческаРис. 2.39. Операционные эскизы для операций пример к описанию САПР «Сапфир»):а — 005; б —.010ЙВ0, , \/МЙВ0, , \/Монную карту индекса оснастки, измерительного и вспомогательного инструмента, формирование содержания переходов, формирование и выдачу иа печать операционной карты механической обработки с заполнением всех граф, логический контроль исходных данных и промежуточных результатов расчета с выдачей сообщений о характере ошибок, формирование управляющих программна перфоленте в командах конкретного станка, распечатку управляющей программы.
'7М
'7М
■©
■©
R2S»
R2S»
а)
а)
Ф^з^'
Ф^з^'
45^63"
45^63"
Ф394"»
Ф38»_м ФЛЗ*^"
Ф394"»
Ф38»_м ФЛЗ*^"
i у
i у
Ф«!.4й5 Ф373^ ФУА*1'4”
Ф325*
Ф«!.4й5 Ф373^ ФУА*1'4”
Ф325*
ФЖ^_
■фадг^Г"
ФЖ^_
■фадг^Г"
■©
■©
6)
6)
03!3Н$5
03!3Н$5
1.* Размер 6м справок.
2.**Размеры овеспечавантея ягехмтагвческа
Рис. 2.39. Операционные эскизы для операций пример к описанию САПР «Сапфир»):
а — 005; б —.010
1.* Размер 6м справок.
2.**Размеры овеспечавантея ягехмтагвческа
Рис. 2.39. Операционные эскизы для операций пример к описанию САПР «Сапфир»):
а — 005; б —.010
ЙВ0, , \/М
ЙВ0, , \/М
В системе «Сапфир» предусмотрено два варианта входного языка для описания геометрии детали: табличный и текстовый.
Как следует из приведенного выше описания, система «Сапфир» решает задачи по проектированию операционной технологии. Однако и в ней многие проектные решения принимает
технолог на основе справочной литературы. Так, вие автоматизированного проектирования остаются вопросы определения числа рабочих ходов инструмента по каждой обрабатываемой поверхности и подач на каждом рабочем ходе в зависимости от требуемой точности обработки и точности исходной заготовки. Кроме того, подачи с учетом особенностей точностного формирования фасонных поверхностей назначает технолог иа основании экспериментальных проб управляющих программ.
Ниже рассмотрено решение задач проектирования операционной технологии иа примере токарной обработки детали «Ступица» (рис. 2.38).
Токарная обработка детали на основании маршрутной технологии, разработанной технологом, выполняется за четыре операции: 005 — черновая обработка стороны 1; 010 — черновая обработка стороны 2; 030 — чистовая обработка стороны 1;
035 — чистовая обработка стороны 2.
В данном примере показан расчет УП для операций 005 и 010, однако геометрическая информация подготовлена для выполнения всех операций. Подготовка геометрической информации проведена с применением табличного языка. Заготовка описывается контуром 1, состоящим из элементов 4—38. Готовая деталь
ИндекспредприятияИндекспредприятияМодель станкаСистема ЧПУ1516ФЗН55-2Модель станкаСистема ЧПУ1516ФЗН55-2Шифр деталиШифр деталиИсходные данные автоматизации подготовки управляющих программ для токарных станков с ЧПУИсходные данные автоматизации подготовки управляющих программ для токарных станков с ЧПУНомерКодНаименованиеКодНаименованиеЦехаУчастка410КулачкиНомерКодНаименованиеКодНаименованиеЦехаУчастка410КулачкиПриспособленияПриспособлениям1§ иоWГраницам8-О GS ? с8 О1 ао5 i $я S fОбрабатываемые влеиентыS iя1^Тс1 о tfм 1Ок я Я к 8 аК11 к 6. о кКорректор8 ■I11 8» »я £s s: siПерваяВто- . раяйя чН SК К1Iо К« 3С1 кфIB НИ *1СП1 .1?si” а8к 880123456789101[12131415161718192011300,000,00,00,00,056—2006,00010,0000021300,0720,0о.о0,00,070—I005,50010,0000031300,000,00,00,00,060— I6205,00010,0000041300,000,00,00,00,050— 1004,50020,0000051300,000,00,0о.оо.о51— 15205,50020,0000061300,000,00,00,00,056—2003,00030,0000071000,000,00,00,00,06006202,60030,0000081300,000,00,00,00,066— 16801,00030,0000091200,000,00,00,00,07017203,00030,00000101000,000,00,00,0о.о5105203,00040,00000111300,000,00,00,00,050—1002,00040,00000м1§ иоWГраницам8-О GS ? с8 О1 ао5 i $я S fОбрабатываемые влеиентыS iя1^Тс1 о tfм 1Ок я Я к 8 аК11 к 6. о кКорректор8 ■I11 8» »я £s s: siПерваяВто- . раяйя чН SК К1Iо К« 3С1 кфIB НИ *1СП1 .1?si” а8к 880123456789101[12131415161718192011300,000,00,00,00,056—2006,00010,0000021300,0720,0о.о0,00,070—I005,50010,0000031300,000,00,00,00,060— I6205,00010,0000041300,000,00,00,00,050— 1004,50020,0000051300,000,00,0о.оо.о51— 15205,50020,0000061300,000,00,00,00,056—2003,00030,0000071000,000,00,00,00,06006202,60030,0000081300,000,00,00,00,066— 16801,00030,0000091200,000,00,00,00,07017203,00030,00000101000,000,00,00,0о.о5105203,00040,00000111300,000,00,00,00,050—1002,00040,000002.60. Входной2.60. ВходнойСАПР «Сапфир* (сведения по переходам)САПР «Сапфир* (сведения по переходам)193193
Индекспредприятия
Индекспредприятия
Модель станка
Система ЧПУ
1516ФЗ
Н55-2
Модель станка
Система ЧПУ
1516ФЗ
Н55-2
Шифр детали
Шифр детали
Исходные данные автоматизации подготовки управляющих программ для токарных станков с ЧПУ
Исходные данные автоматизации подготовки управляющих программ для токарных станков с ЧПУ
Номер
Код
Наименование
Код
Наименование
Цеха
Участка
410
Кулачки
Номер
Код
Наименование
Код
Наименование
Цеха
Участка
410
Кулачки
Приспособления
Приспособления
м
1
§ и
о
W
Граница
м
8-
О G
S ? с
8 О
1 а
о
5 i $
я S f
Обрабатываемые влеиенты
S i
я
1^Т
с
1 о tf
м 1
О
к я Я к 8 а
К
1
1 к 6. о к
Корректор
8 ■I
11 8» »я £s s: si
Первая
Вто- . рая
й
я ч
Н S
К К
1
I
о К
« 3
С
1 к
ф
IB Н
И *
1
СП
1 .
1?
si
” а
8
к 8
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1[
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
56
—2
0
0
6,00
0
1
0,0
0
0
0
0
2
13
0
0,0
72
0,0
о.о
0,0
0,0
70
—I
0
0
5,50
0
1
0,0
0
0
0
0
3
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
60
— I
62
0
5,00
0
1
0,0
0
0
0
0
4
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
50
— 1
0
0
4,50
0
2
0,0
0
0
0
0
5
13
0
0,0
0
0,0
0,0
о.о
о.о
51
— 1
52
0
5,50
0
2
0,0
0
0
0
0
6
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
56
—2
0
0
3,00
0
3
0,0
0
0
0
0
7
10
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
60
0
62
0
2,60
0
3
0,0
0
0
0
0
8
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
66
— 1
68
0
1,00
0
3
0,0
0
0
0
0
9
12
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
70
1
72
0
3,00
0
3
0,0
0
0
0
0
10
10
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
о.о
51
0
52
0
3,00
0
4
0,0
0
0
0
0
11
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
50
—1
0
0
2,00
0
4
0,0
0
0
0
0
м
1
§ и
о
W
Граница
м
8-
О G
S ? с
8 О
1 а
о
5 i $
я S f
Обрабатываемые влеиенты
S i
я
1^Т
с
1 о tf
м 1
О
к я Я к 8 а
К
1
1 к 6. о к
Корректор
8 ■I
11 8» »я £s s: si
Первая
Вто- . рая
й
я ч
Н S
К К
1
I
о К
« 3
С
1 к
ф
IB Н
И *
1
СП
1 .
1?
si
” а
8
к 8
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1[
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
56
—2
0
0
6,00
0
1
0,0
0
0
0
0
2
13
0
0,0
72
0,0
о.о
0,0
0,0
70
—I
0
0
5,50
0
1
0,0
0
0
0
0
3
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
60
— I
62
0
5,00
0
1
0,0
0
0
0
0
4
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
50
— 1
0
0
4,50
0
2
0,0
0
0
0
0
5
13
0
0,0
0
0,0
0,0
о.о
о.о
51
— 1
52
0
5,50
0
2
0,0
0
0
0
0
6
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
56
—2
0
0
3,00
0
3
0,0
0
0
0
0
7
10
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
60
0
62
0
2,60
0
3
0,0
0
0
0
0
8
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
66
— 1
68
0
1,00
0
3
0,0
0
0
0
0
9
12
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
70
1
72
0
3,00
0
3
0,0
0
0
0
0
10
10
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
о.о
51
0
52
0
3,00
0
4
0,0
0
0
0
0
11
13
0
0,0
0
0,0
0,0
0,0
0,0
50
—1
0
0
2,00
0
4
0,0
0
0
0
0
2.60. Входной
2.60. Входной
САПР «Сапфир* (сведения по переходам)
САПР «Сапфир* (сведения по переходам)
193
193
Входной документ САПР «Сапфир» (данные приспособления)
(после операции 035) описывается контуром 2 из элементов 50— ] 90. На рис. 2.39 приведены операционные эскизы для операций |
005, 010. Входная технологическая информация для, операции 005 приведена в табл. 2.57 ... 2.60.j
В табл. 2.57 занесен номер цеха (410) и наименование при- 1 способления (кулачки) для перепечатки этих данных в операцион-. | ной карте. В табл. 2.58 внесены реквизиты обрабатываемой детали 1
2,58. Входной документ САПР «Сапфир» (данные детали)
Деталь
Заготовка
Обозначение
Наименование
Масса
Вид
Твер
дость
Диаметр
Длина
- ки
кв | ПЕРВАЯ
Ступица
0,0
0
0
0
0
2,59. Входной документ САПР «Сапфир* (сведения о станке)
Е t
2 К
а
$
ДМ
5 & я а, С
h
Ф eg
G si
6
Исходное положение револьверной головки
о 2
5
й
§
3 А
К
1.
д S
5
о к
4 5 Sy ц ах
о
Первая
Вторая
Ось 1
Ось 2
Ось 1
Ось 2
1
2
3
4
5
e
7
8
9
10
и
12
13
14
15 1
б
16
1
0,0
0
l
500
400
0
0
0
0
11201
1
oj
192
(ступица 46-19-194). Нулевые данные в графе «Заготовка» означают, что расчет массы, диаметра и длины заготовки осуществляется системой автоматически, В табл. 2.59 код оборудования (15) соответствует станку 1546ФЗ с системой ЧПУ Н55-2. Код материала детали соответствует стали 38ХС ГОСТ 4543—71, код охлаждающей жидкости (1) (Укринол-1). Основная информация о порядке обработки приведена в табл. 2.60.
Обработка начинается в соответствии с картой эскиза операции 005 (см. рис. 2.39) с торца (элемент 56 на рис. 2.38, графа 9 в табл. 2.60) с подачей к оси детали (—2, графа 10) с оставлением припуска 6 мм, назначенного технологом, на дальнейшую обработку на этой поверхности (графа 13). Инструмент выбирается автоматически, при этом ои должен располагаться в позиции 1 револьверной головки.
По данным строки 1 системой выбран резец 2102-0297 ГОСТ 21161—75, сформирован переход 1 «Точить поверхность 56 рабочими ходами вдоль коордииатиой оси X станка» и выбраны из массива режимов резания подача и скорость (табл. 2.61 — операционная карта для операции 005). Число рабочих ходов и глубина резаиия для всех нижеприведенных переходов назначается технологом или автоматически рассчитывается системой из условий допускаемой прочности выбранного резца.
В строке 2 табл. 2.60 задана обработка зоны, расположенной выше элемента 70 и правее элемента 72 (см. рис. 2.38) с оставлением
7 п/р. С. Н. Корчака
2.61. Распечатка операционной карты
чзпт
Операционная карта
46-19-194
Ступица
Номер
Наименование операции
Наименование и марка материала
Масса детали, кг
Заготовка
Цеха
Участка
Операции
410
005
Токарная
Сталь 38ХС
ГОСТ 4543—71
100,97
Профиль и размер
Твердость
Масса, кг
D470,7 L248.0
НВ 255
140,8
Число обрабатываемых деталей
Оборудование (модель, наименование)
Приспособление (код, наименование)
Охлаждение
1
1516ФЗ
Токарно-карусельный станок
Кулачки
Укринол-1 ТУ 38-101-19—74
К ф
С
х S
Содержание перехода
ИнструментРасчет
(код, наименование)размера
Режим обработки
Толщи-
то/тв. мин
вспомогательный режущий
изме
тель- D :В L, мм ный
на снн-"'v<
маемогоiЧастота м/мин
слоя,йраще-
ММS, ММ/ОбНИЯ|
МИН*"1
I
2
3
4
5
Установить, закрепить и снять деталь
/
Установить в считывающее устройство программу 46-19-194
Сменить инструмент
Точить поверхность 56 вдоль оси X
Точить поверхность 70 вдоль оси Z
Точить поверхности 60... 62 проходами вдоль оси Z Сменить инструмент
Точить поверхность 60 вдоль оси Z
Точить поверхности 50...
52 вдоль оси Z
Т01
Резец 2102-0297
ГОСТ
Пластина 02113-060300
Т15КЮ
ГОСТ 10047—62
Т02
Резец 2140-0551
ГОСТ 20874—75
Пластина 10114-130600
Т15К10
ГОСТ 19065—80
38638
452252
39652
290224
308104
3,00122,502530
5,60511,302535
3,90215,002531
6,70511,302523
4,20215,002524
1,71 0,15
22,31 0,22
3,44 0.08
19,81 0,46
6,94 6,07
Лист
Код программы
Изм,
Лист.
Код извещения
Фамилия
Дата
2
на обеих поверхностях припуска 5,5 мм, заданного технологом. В результате сформирован переход 2 «Точить поверхность 70 рабочими ходами вдоль координатной оси Z станка», состоящий из пяти рабочих ходов для снятия напуска с одинаковой глубиной резания 5,6 мм, выбранной по прочностным ограничениям технологической системы.
В строке 3 табл. 2.60 задана обработка зоны, расположенной над элементом 60 и правее элемента 62 с оставлением иа дальнейшую обработку припуска в 5 мм, назначенного технологом. Это задание соответствует переходу 3, состоящему из двух рабочих ходов с глубиной 3,9 мм.
Далее (в строке 4) обрабатывается открытая зона, находящаяся ниже элемента 50. Системой автоматически выбран резец 2141-0601 ГОСТ 20874—75 с углом в плайе ср = 90е (так как им же ведется обработка в упор иа следующем переходе), сформирован переход 4, выполняемый за пять рабочих ходов.
Аналогичным образом другими резцами, находящимися в третьей и четвертой позициях револьверной головки, производится повторная наружная и внутренняя обработка поверхностей детали (56, 60 ... 62, 66 ... 68, 70 ... 72, 51... 52 и 50). Входная геометрическая информация для расчета траектории на следующей операции автоматически формируется иа магнитном диске и, не требует дополнительного кодирования.
Входная технологическая информация операции 010 аналогична предыдущей.
Для сокращения сроков подготовки программ в системах автоматизированного программирования применяют блоки контроля управляющих программ. Эти блоки реализуются в виде вычислительных программ графического и технологического контроля.
Графический контроль обеспечивает проверку соответствия запрограммированной траектории движения инструмента эквидистантно заданному чертежом контуру детали. Для осуществления этого вида контроля требуются специальные технические средства (графический дисплей, графопостроитель и т. п.). Соответствие заданного профиля полученной кривой оценивается визуально. Графический контроль предусмотрен в системе «Сапфир» с использованием АЦПУ или графического дисплея для прорисовки траектории движения инструмента.
Технологический контроль управляющей программы позволяет избежать типовых логических ошибок при программировании обработки. Подсистема технологического контроля обеспечивает выдачу диагностических сообщений технологу-программисту, если в управляющей программе возможны ошибки.
Блоки САПР для расчета режимов резания
Большинство САПР обеспечивают автоматизацию программирования лишь геометрических контуров обработки, т. е. рассчитывают траекторию движения инструмента, оставляя за техно- 196
логом определеиве числа рабочих ходов инструмента, распределение между ними припуска и определение иа этой основе глубин резаиия на каждый рабочий ход с учетом точности’заготовки и точности готовой детали. Кроме того, за технологом остается назначение подач иа каждом рабочем ходе для получения нужной точности и шероховатости обработки с учетом ряда других технологических ограничений. Для назначения технологических режимов резаиия (S, t, i) нужны дополнения к существующим нормативам режимов резаиия по их численно обоснованному выбору. Но в существующих нормативах имеются лишь данные по обоснованному выбору скорости резания постойкостн инструмента. Таким образом, проектирование технологии обработки, обеспечивающее заданное чертежом качество детали из заготовок разной точности, выполняет технолог вне существующих САП и заносит в виде исходных данных, которые приходится уточнять на станках методом пробных обработок и корректировать управляющие программы.
Тенденция к освобождению оператора-станочника от непосредственного управления станком (организация принципа трудосберегающей технологии) во много раз повышает требования к надежности операционного технологического процесса. Последняя, в свою очередь, во многом зависит от оптимальности режимов резаиия. В этой связи вопросы определения оптимальных режимов резаиия приобретают особую актуальность при проектировании технологии для станков с ЧПУ,
В последнем случае САПР ТП должна содержать блоки расчета и оптимизации режимов резаиия. Примером такого блока может служить программа расчета оптимальных режимов резания для токарных и фрезерных станков с ЧПУ.
При определении оптимальных режимов резаиия большинство технологических ограничений сводится к граничному значению силы резания, поэтому адекватность зависимостей для определения сил резания фактическим условиям резания определяет и качество всей оптимизации. Вопрос определения сил резаиия усложняется при обработке фасонных поверхностей иа стайках с ЧПУ. Такая обработка сопровождается значительным изменением параметров процесса резаиия (геометрии зоны резания, параметров срезаемого слоя, направления скорости движения подач и т. д.). Поэтому в описываемой программе применены разработанные специально для станков с ЧПУ зависимости составляющих силы резаиия аналитического вида:
для точения резцом
Рх = A sin (ср — ц) + В sin ср — С sin фХ;
Ру — A cos (ф — rj) + В cos ф — С cos фц
д lj5S/o2sinp . р 0,252о2/3/ .
Дsin рд ’sin (ср ± to) *
0,252oz-/'S sin (ф ± и)
sin (Ф + Ф1)*
где ф и <рг — соответственно главный и вспомогательный углы в плайе; т] — угол отклонения схода стружки от нормали к режущей кромке; Oj — средняя интенсивность напряжений в объеме деформируемого металла; р — угол действия; р, — угол наклона условной плоскости сдвига; © — угол наклона образующей обрабатываемой поверхности; S — подача; t — глубина резания; /а и /3 — длина фаски износа соответственно по главной и вспомогательной задним граням;
для объемного и контурного фрезерования концевыми фрезами , Рх, у, г = S StKi°i X
X V1 — (sin <р< sin ф/ sin о 4" cos Ф<cos ю)а — sin3 Ф< cos2 ф,/ dL +
+ 2 UK'iOidU
где Sa — подача на зуб; Kt -^ коэффициент, учитывающий долю напряжений, возникающих в направлении действия силы dP; ф( — угол между Z-й точкой режущей кромки и осью вращения фрезы; ф^ — текущее значение угла контакта кромки зуба с заготовкой; dL — длина элементарного участка режущей кромки; Kt — коэффициент, учитывающий долю напряжений под площадкой изнашивания.
По этим математическим моделям и технологическим ограничениям разработаны нормативы режимов резаиия, представленные в традиционной табличной форме, а также блоки САПР для расчета режимов резаиия, их код 225045111121 по ГОСТ 23501.108—85, В программе расчета режимов резаиия предусмотрена возможность задания одного из условий оптимальности: максимум производительности или минимум себестоимости.
Программу можно эксплуатировать в режиме пакетной обработки исходных данных, если она входит составной частью в САПР ТП, либо в диалоговом режиме при использовании ее в качестве самостоятельного блока расчета режимов резаиия.
Для первого случая в качестве примера рассмотрим алгоритм функционирования режимного блока САПР операции чистового фрезерования концевыми радиусными фрезами пространственно- сложных поверхностей (рис. 2.40). На вход режимного блока (для расчета подачи на зуб S2) подаются исходные данные, содержащие постоянную информацию о точностных параметрах заготовки и ее материала, а также переменную информацию, полученную в результате работы блоков проектирования маршрутной и операционной технологии. В состав последней входят: модель станка и его технические характеристики; сведения о конструктивно- геометрических параметрах режущего инструмента; траектория (эквидистанта) движения инструмента; припуск и периодическая подача на строку (на один рабочий ход по ширине обработки).
ВЗиЗ исходных данных: " стодак.инструмент, заго- тоЗка, траектория, допуск на размер, припуск, периодическая подача на строку,Szmiw _ВЗиЗ исходных данных: " стодак.инструмент, заго- тоЗка, траектория, допуск на размер, припуск, периодическая подача на строку,Szmiw _№№г-«г-«Определение подачи с учетом точностиОпределение подачи с учетом точностиt-зt-з<-2<-2ДаДаSzSSSzma»SzSSSzma»НетНетr-7r-7$z — Szmox$z — SzmoxДаДаНетНетëëв блокв блокпроектированияпроектирования66Расчет пятна контакта ФиНУв^Расчет пятна контакта ФиНУв^W"S?»4rl х^^/W"S?»4rl х^^/Да 5 Srnnn^SrAДа 5 Srnnn^SrAВозможна управление углом наклона Фрезы?Возможна управление углом наклона Фрезы?ГМ НетГМ НетОпределениемаксимально допустимой подачи но зуб 8гтахОпределениемаксимально допустимой подачи но зуб 8гтах—| проектировано.। * ।управляющейI ]программы для\/формированияее кадров—| проектировано.। * ।управляющейI ]программы для\/формированияее кадровНет 8Нет 8нетнетT),<x-f(Pn#e>T),<x-f(Pn#e>Sq-t - SzrSq-t - Szrr#r#Перемещениепо осям^(х*Йх), Y(y*8y),Z(z*^z)Перемещениепо осям^(х*Йх), Y(y*8y),Z(z*^z)г/5'г/5'Измененье условий операцииИзмененье условий операцииг-16г-16Л-Нх.у.г)«= f(x,y,z)Л-Нх.у.г)«= f(x,y,z)8 блок проектирования операции объемного_ фрезерования8 блок проектирования операции объемного_ фрезерования
ВЗиЗ исходных данных: " стодак.инструмент, заго- тоЗка, траектория, допуск на размер, припуск, периодическая подача на строку,
Szmiw _
ВЗиЗ исходных данных: " стодак.инструмент, заго- тоЗка, траектория, допуск на размер, припуск, периодическая подача на строку,
Szmiw _
№
№
г-«
г-«
Определение подачи с учетом точности
Определение подачи с учетом точности
t-з
t-з
<-2
<-2
Да
Да
SzSSSzma»
SzSSSzma»
Нет
Нет
r-7
r-7
$z — Szmox
$z — Szmox
Да
Да
Нет
Нет
Г«
Г«
в блок
в блок
проектирования
проектирования
6
6
Расчет пятна контакта ФиНУв^
Расчет пятна контакта ФиНУв^
W"S?»4rl х^^/
W"S?»4rl х^^/
Да 5 Srnnn^SrA
Да 5 Srnnn^SrA
Возможна управление углом наклона Фрезы?
Возможна управление углом наклона Фрезы?
ГМ Нет
ГМ Нет
Определение
максимально допустимой подачи но зуб 8гтах
Определение
максимально допустимой подачи но зуб 8гтах
—| проектировано.
। * ।управляющей
I ]программы для
\/формирования
ее кадров
—| проектировано.
। * ।управляющей
I ]программы для
\/формирования
ее кадров
Нет 8
Нет 8
нет
нет
T),<x-f(Pn#e>
T),<x-f(Pn#e>
Sq-t - Szr
Sq-t - Szr
r#
r#
Перемещениепо осям
^(х*Йх), Y(y*8y),Z(z*^z)
Перемещениепо осям
^(х*Йх), Y(y*8y),Z(z*^z)
г/5'
г/5'
Измененье условий операции
Измененье условий операции
г-16
г-16
Л-Нх.у.г)
«= f(x,y,z)
Л-Нх.у.г)
«= f(x,y,z)
8 блок проектирования операции объемного
_ фрезерования
8 блок проектирования операции объемного
_ фрезерования
Из блока проектирбвания операции объемного фрезерования
Рис. 2.40. Алгоритм определения режимов чистового фрезерования концевыми радиусными фрезами пространственно-сложных поверхностей
Первый этап работы блока заключается в расчете пятна контакта фрезы с припуском, в результате чего определяются углы ФньФв# пересечения режущей кромки зуба с иижией и верхней границами пятиа контакта.
Как правило, при объемном фрезеровании пространственно- сложных поверхностей основным для расчета подачи является ограничение по точности получаемых размеров, поэтому следующим этапом расчета является определение подачи S2j с учетом точности и отдельно определение максимально допустимой подачи S2 max с учетом других ограничений. Такое разделение целесообразно нотой причине, что при использовании миогокоордииатныхфрезерныхстанков с ЧПУ, где есть возможность программного изменения ориентации инструмента или заготовки, реализуется одновременно два способа управления: изменение наклона оси фрезы и изменение подачи для повышения точности и производительности процесса.
В результате выполнения этих этапов могут сложиться две различные ситуации. Во-первых, если расчетная подача находится в области допустимых значений либо ограничения по точности не является лимитирующими, расчет заканчивается формированием кадров управляющей программы (блок проектирования управляющей программы). Во-вторых, в связи с отсутствием реальной подачи на зуб, обеспечивающей качественные выходные параметры готовой детали (например, Sza меньше минимально
woptra
>: РАБОТАЕТ ПАКЕТ ПРОГРАММ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕНИНОВ РЕЗ№*1Я
>;ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ
>;
^*ВАМ НЕОБХОДИМА ИНСТРУКЦИЯ? CV/NHH
>* НУННА РАБОТА С ПАСПОРТАМИ СТАНКОВ? [V/NHV TRUH БТАЫОК
РЕНИММ РАБОТЫ ПРОГРАММЫ
СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦЫ СТАНКОВ
ДОПОЛНЕНИЕ ТАБЛИЦЫ
ИСПРАВЛЕНИЕ ДАННЫХ СТАНКА
УДАЛЕНИЕ ДАННЫХ СТАНКА
ЧТЕНИЕ ТАБЛИЦЫ СТАНКОВ'
ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ С ПАСПОРТАМИ ИСПОЛНИМ! 5
МОДЕЛЬ СТАНКА 16Б16Т1 ЭР.МОЩНОСТЬ = 7.169 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » со.ад ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» вад.о СТАНКОМИНУТА#КОП» 4.зад СМЕНА ИНСТР.#МИН» 1,000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 1.066 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ =0,9900МОДЕЛЬ СТАНКА ТЛЯ125ЭР.МОЩНОСТЬ • 1.750КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » 10.00ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 200.0СТАНКОМ№УТА#КОП» 3,266СМЕИА ИНСТР.#МИН« 1.000N РЯДА ЧАСТОТ = 3.090ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1464.ПРИМЕЧАНИЕ =0.0000МОДЕЛЬ СТАНКА 16Б16Т1 ЭР.МОЩНОСТЬ = 7.169 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » со.ад ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» вад.о СТАНКОМИНУТА#КОП» 4.зад СМЕНА ИНСТР.#МИН» 1,000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 1.066 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ =0,9900МОДЕЛЬ СТАНКА ТЛЯ125ЭР.МОЩНОСТЬ • 1.750КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » 10.00ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 200.0СТАНКОМ№УТА#КОП» 3,266СМЕИА ИНСТР.#МИН« 1.000N РЯДА ЧАСТОТ = 3.090ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1464.ПРИМЕЧАНИЕ =0.0000МОДЕЛЬ СТАНКА ЙТПР2М12СН ЭР.МОЩНОСТЬ » 10.20 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ * 60.00 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 400.0 СТАНКОИИЖТА#КСП= 5.100 СМЕНА ИНСТР./ИИН» 0.5000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 2.000 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1400. ПРИМЕЧАНИЕ = 0.0000МОДЕЛЬ СТАЖА 16К20Т1 эр.мощность ■ и.ад КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 100.0 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 600.0 СТАНКОМИНУТА#КОП» 5.666 СМЕНА МНСТР.#МИН» 0,5060 Н РЯДА ЧАСТОТ = 4.000 ИЕСТКОСТЬ СТАЖА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ • в.0000МОДЕЛЬ СТАНКА ЙТПР2М12СН ЭР.МОЩНОСТЬ » 10.20 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ * 60.00 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 400.0 СТАНКОИИЖТА#КСП= 5.100 СМЕНА ИНСТР./ИИН» 0.5000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 2.000 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1400. ПРИМЕЧАНИЕ = 0.0000МОДЕЛЬ СТАЖА 16К20Т1 эр.мощность ■ и.ад КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 100.0 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 600.0 СТАНКОМИНУТА#КОП» 5.666 СМЕНА МНСТР.#МИН» 0,5060 Н РЯДА ЧАСТОТ = 4.000 ИЕСТКОСТЬ СТАЖА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ • в.0000
МОДЕЛЬ СТАНКА 16Б16Т1 ЭР.МОЩНОСТЬ = 7.169 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » со.ад ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» вад.о СТАНКОМИНУТА#КОП» 4.зад СМЕНА ИНСТР.#МИН» 1,000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 1.066 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ =0,9900
МОДЕЛЬ СТАНКА ТЛЯ125ЭР.МОЩНОСТЬ • 1.750КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » 10.00ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 200.0СТАНКОМ№УТА#КОП» 3,266СМЕИА ИНСТР.#МИН« 1.000N РЯДА ЧАСТОТ = 3.090ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1464.ПРИМЕЧАНИЕ =0.0000
МОДЕЛЬ СТАНКА 16Б16Т1 ЭР.МОЩНОСТЬ = 7.169 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » со.ад ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» вад.о СТАНКОМИНУТА#КОП» 4.зад СМЕНА ИНСТР.#МИН» 1,000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 1.066 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ =0,9900
МОДЕЛЬ СТАНКА ТЛЯ125ЭР.МОЩНОСТЬ • 1.750КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ » 10.00ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 200.0СТАНКОМ№УТА#КОП» 3,266СМЕИА ИНСТР.#МИН« 1.000N РЯДА ЧАСТОТ = 3.090ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1464.ПРИМЕЧАНИЕ =0.0000
МОДЕЛЬ СТАНКА ЙТПР2М12СН ЭР.МОЩНОСТЬ » 10.20 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ * 60.00 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 400.0 СТАНКОИИЖТА#КСП= 5.100 СМЕНА ИНСТР./ИИН» 0.5000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 2.000 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1400. ПРИМЕЧАНИЕ = 0.0000
МОДЕЛЬ СТАЖА 16К20Т1 эр.мощность ■ и.ад КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 100.0 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 600.0 СТАНКОМИНУТА#КОП» 5.666 СМЕНА МНСТР.#МИН» 0,5060 Н РЯДА ЧАСТОТ = 4.000 ИЕСТКОСТЬ СТАЖА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ • в.0000
МОДЕЛЬ СТАНКА ЙТПР2М12СН ЭР.МОЩНОСТЬ » 10.20 КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ * 60.00 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 400.0 СТАНКОИИЖТА#КСП= 5.100 СМЕНА ИНСТР./ИИН» 0.5000 Н РЯДА ЧАСТОТ = 2.000 ИЕСТКОСТЬ СТАНКА» 1400. ПРИМЕЧАНИЕ = 0.0000
МОДЕЛЬ СТАЖА 16К20Т1 эр.мощность ■ и.ад КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 100.0 ДОП.УСИЛ ПРИВОДА» 600.0 СТАНКОМИНУТА#КОП» 5.666 СМЕНА МНСТР.#МИН» 0,5060 Н РЯДА ЧАСТОТ = 4.000 ИЕСТКОСТЬ СТАЖА» 1333. ПРИМЕЧАНИЕ • в.0000
ПРОГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТЖАЛЬНЫХ РЕНИНОВ РЕЗАНАЯ Л ЛЯ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
[РАЗРАБОТЧИК-ЧЕЛЯБИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТКАРЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МАИИНОСТРОЕНИЯ1
ВВЕДИТЕ МОДЕЛЬ СТАНКА
16К26Т1
ВВЕДИТЕ ДАННЫЕ ДЕТАЛИ!
ТВЕРДОСТЬ ИВ# КОЭР.УСАДКИ СТРУНКИ# ДИАМЕТР# ДЛИНА ДЕТАЛИ# КОД МАТЕРИАЛА
260.#1.9#40.# 12В.#12
УКАЖИТЕ ВИЯ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ: 1-МАКСИИАЛЬ№Я ПРОИЗВОЯИТЕЛЬНПГТЬ 2-МИНИМА»НАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ' *
ВВЕДИТЕ МАННЫЕ ИСТРУЖИТА х
ГЛ.УГОЛ, ВСП.УГОЛ, ПЕРЕДН.УГОЛ, РАЯИУС, ФАСКА ИЗНОСА# WPMHA ДЕРКАВКИ, ВЫСОТА ЯЕРМАВКИ, ЕМ ЛЕТ РЕЗЦА, ТОЛЩИНА ПЛАСТИКИ, КОЯ МАТЕРИАЛА ПЛАСТИНКИ
60.,63.,10.,1.,.2,25., 30.,35. ,4. ,5
УКАЕТЕ ВИЯ ОЛЕРАииИП - ЧИСТОВАЯ ОБРАБОТКА 2 - ЧЕРНОВАЯ ОБРАБОТКА
ИЛИ РЕКИН РАБОТЫ: 3 - СМЕНА ИНСТРУМЕНТА
- ПЕРЕХОД НА ЯРУГОЙ СТАНОК
- ПЕРЕХОД К ДРУГОЙ ДЕТАЛИ О - КОНЕЦ РАБОТЫ С ПРОГРАММОЙ
2
ВВЕДИТЕ ДАННЫЕ ОПЕРАЦИИ:
ДЛИНА РАБ.ХОДА, ГЛУБИНА, СТОЙКОСТЬ, RZ, КОЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЯЕТАЛИ:
В ПАТРОНЕ 1
В ЦЕНТРАХ 2
В ПАТРОНЕ С ЦЕНТРОМ 3
100« , 3.,60. , 30.,I
»**ж*****ви®*11®**е***|ЕРНО'ВАЯ ГЖрАЮТКА*************** РАСЧЕТНОЕ ЗНАЧЕНК Н= 471,99
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
ПОЯЙЧА 0.466 ММ'ОЕ
СКОРОСТЬ 50.240 И/МИН
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ 400,0 1/МИН
допустимой подачи по условиям стружкообразовання), в режимном блоке предусмотрены этапы расчета угловых параметров а и т] для управления углом наклона оси фрезы о целью расширения области допустимых значений подач на зуб Sz. При отсутствии такой возможности режимный блок по каналу обратной связи передает команду блоку проектирования операции на изменение технологических условий операции, например изменение траектории движения инструмента, уменьшение припуска после чернового фрезерования и др.
При использовании программы в качестве самостоятельного блока расчета режимов резания предусмотрены сервисные программы, реализующие режим меню. В этом режиме ЭВМ автоматически запрашивает необходимые исходные данные и указывает возможные варианты режимов работы программы.
Для сокращения вводимых исходных даииых программой предусмотрена организация банка станков, куда заносятся все их характеристики, влияющие на определяемые режимы резания. Протокол работы с блоками определения оптимальных режимов резаиня (на примере токарной обработки) приведен иа стр. 200—201 и может дать представление о схеме расчета без дополнительных пояснений.
Разработка систем автоматизированного проектирования УП, г дополненных расчетом техиологически обоснованных по многим i ограничеиням подач, глубин и числа рабочих ходов в зависимости . от точности заготовки и точности деталей, избавят технолога- - программиста от экспериментального подбора режимов резаиия иа станках с ЧПУ, что связано с их простоями и переделкой программ, и позволит в дальнейшем полностью автоматизировать разработку управляющих программ путем слияния технологических САПР с существующими САП (системами автоматизированного 1 программирования).
§ 2.В. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Основные принципы построенияинформационно-поисковых системтехнологического назначения
информационной'информационной'Информационное обеспечение является важнейшей составной ■ частью САПР наряду с математическим и техническим обеспече- нием. На первых этапах автоматизации ТПП информационно- поисковую систему (ИПС) используют лишь как средство для осуществления быстрого поиска в больших массивах информации ; при неавтоматизированном- решении задач, при этом главным пользователем ИПС технологического иазиачеиия является человек. По мере повышения уровия автоматизации решения техиологиче- • ских задач главными пользователями ИПС становятся системы ■ специального назначения. Напрнмер, при автоматизированном ; проектировании технологических процессов с помощью ИПС. осуществляется поиск информации о требуемом оборудоваиии, 1 приспособлениях, инструменте и т. д.
информационной'
информационной'
Классификация ИПС. При разработке любой
системы, в том числе и ИГЮ технологического назначения, необ-" ходимо решить проблемы обеспечения эффективной связи чело- ' века с вычислительными средствами, на которых реализована ИПС; адекватного выражения информационных потребностей е-помощью языковых средств системы; организации данных, позволяющей эффективно выполнять основные функции системы;! адаптации системы к изменяющимся внешним условиям.
Рассмотрим вопросы классификации ИПС в соответствии ф ГОСТ 14.411—77. На основе анализа существующих и разрабатываемых ИПС в стандарте предложено их кодовое обозначений (рис. 2.41). По сфере использования и контингенту пользователей^ установлены следующие виды ИПС: иидивндуальиого пользова*£ мня, коллективного пользования для технологического подраз»^ деления, коллективного пользования для всего предприятия, кол-* лектнвиого пользования для всей отрасли.
X X X X X х X х
Код носителейинформациив контуре П
Код носителей инагормицаа. 8 контуре 1
Код характера процесса обработки
Тип структуры информационного фонда
Тип ИПЯ
вид поиска
Режим работы
Вид выдаваемого результата
Уровень автоматизации
Сфера использования
Рис. 2.41. Кодовое обозначение ИПС по ГОСТ 14.411—77
Для первого вида характерны небольшой объем информационного фонда и его узкая специализация. Поэтому к его услугам прибегает один или узкая группа специалистов. Например, ИПС для поиска специальных приспособлений использует конструктор или группа конструкторов, проектирующих специальные приспособления для обработки деталей. ИПС для техиологиче- ского бюро содержит информационный фонд со всей информацией, необходимой для работы этого бюро (данные о технологическом оснащении и технологических процессах, нормативы режимов резания н т. д.).
ИПС, предназиачеииая для использования всеми службами предприятия, имеет относительно расширенный информационный фонд, для которого характерны большой объем и широкая тематика. В такой ИПС может содержаться, например, информация о всей номенклатуре изделий предприятия, сборочных едиинцах и деталях, о всех технологических процессах, а также все материальные н трудовые нормативы.
ИПС отрасли основана на сети взаимодействующих ИПС вышеуказанных типов, и поэтому для такой ИПС характерен рассредоточенный и политематический информационный фонд, который могут использовать специалисты-технологи всей отрасли.
По уровню автоматизации {технический признак) выделяют следующие виды ИПС: неавтоматизированного обращения, механизированные и автоматизированные. Для ИПС неавтоматизированного обращения характерно отсутствие каких-либо технических средств для поиска необходимой информации, к ним, иапрн- мер, относят различные картотеки. В механизированных ИПС используют лишь средства для механизированного поиска ия- формацин. Для автоматизированных ИПС характерна автомати-
зацня поиска информации с помощью разных технических средств,; включая ЭВМ.
Другим важным признаком является вид выдаваемого резуль- тата; выделяют документальные, фактографические и смещенные (документально-фактографические) ИПС. С помощью документаль-: ных ИПС пользователю в результате поиска выдается либо ссылка; на документ, либо копия документа, содержащая искомую информацию. Например, если информационный фонд содержит информацию о деталях предприятия, то конструктор, задавая характеристики искомых деталей, может получить от ИПС документ (табуляграмму), содержащий перечень номеров чертежей деталей- аналогов, т. е. деталей, отвечающих заданному конструктором набору конструктивно-технологических признаков.
При классификации ИПС по режиму работы выделяют; ИПС ретроспективного поиска, которые обеспечивают поиск и выдачу информации из всего информационного фонда; ИПС текущего оповещения (избирательного распределения информации),* в которых поиск осуществляется лишь в пределах вновь поступающей информации по зараиее составленным и хранимым в системе запросам; ИПС смешанного типа, которые способны работать в режимах ретроспективного поиска и текущего оповещения.
Вид поиска в ИПС может быть самым разнообразным. Например, по набору признаков детали необходимо определить номера чертежей детален, обладающих этими признаками. Иначе говоря, в данном случае необходимо осуществить поиск информации об объекте по заданным его свойствам. Это так называемый ассоциативный поиск информации. Другой вид поиска — по имени объекта. В качестве имени может выступать номер чертежа детали, инструмента, приспособления и т. д. Например, по заданному номеру чертежа детали можно найти технологический процесс; ее обработки и т. д. В соответствии с видами поиска раз-, лнчают ИПС с поиском по имени ИПС с ассоциативным поис-, ком н ИПС смешанного типа, .в которой возможны оба вида; поиска.
При формировании запроса условия поиска необходимо запн-i сать на специальном формализованном языке. Этот формализо, ванный язык называют информационно-поисковым (ИПЯ). Для; ИПС технологического назначения выделяют три группы таких* языков: ИПЯ, основанные на перечисленных классификациях^ ИПЯ с использованием днскрепторов и ИПЯ, для которых харак^ терно наличие специальных связей между днскрепторами (таи^ называемые синтагматические ИПЯ)-
Сам процесс обработки информации может происходить с уча-? стием человека нлн автономно. ИПС, которые позволяют ocy-j ществлять поиск в режиме диалога человек—машина, назывании ИПС с управляемым процессом обработки информации. Прочие^ системы отиосят к ИПС с неуправляемым процессом обработки} информации.
Рис. 2.42. Структурная схема информационно-поисковой системы технологического назначенияРис. 2.42. Структурная схема информационно-поисковой системы технологического назначенияСтруктура ИПС Структура ИПС характеризуется набором систем, которые обеспечивают ее нормальное функционирование. Одна из возможных структур ИПС показана иа рис. 2.42.
Рис. 2.42. Структурная схема информационно-поисковой системы технологического назначения
Рис. 2.42. Структурная схема информационно-поисковой системы технологического назначения
Для формирования информационного фонда используют подсистему сбора и подготовки информации. Информация об объекте (детали, инструменте, приспособлении и т. д.), называемая обычно поисковым образом, вводится по программам этой подсистемы в ИПС.
Подсистема хранения и поис-
ка информации предназиачеиа
для организации хранения информации и выполнения поисковых
функций. В этой подсистеме осуществляется поиск объектов про
изводства, технологических процессов и оснащения, поиск алгорит
мов и вспомогательных данных.
Основной задачей корректирующей подсистемы является оперативная корректировка ннформациояного фонда. Необходимость в этой подсистеме вызвана нестабильностью информации, используемой в ТПП. Постоянно приходят извещения на изменения конструкции деталей и в технологических процессах.
Для снабжения пользователей твердыми копиями технологических документов и для передачи информация в ИПС более низкого уровня используют подсистему размножения и распределения информации.
Принципы построения технологической информационнойсистемы ТИС-76
На кафедре технологии приборостроения Ленинградского института точной механики и оптики разработана информационно- поисковая система технологического назначения, которая получила название ТИС-76 (Технологическая Информационная Сн- стема-76). Принципы, положенные в основу системы, полностью отвечают изложенным выше. Предварительно проведем классификацию ТИС-76 в соответствии с ГОСТ 14.411—77. Кодовое обозначение системы приведено на рис. 2.43.
По сфере использования и контингенту пользователей систему можно отнести к ИПС коллективного пользования в отделе главного технолога (ОРТ), отделе стандартизации н конструкторских бюро. По уровню автоматизации данная ИПС относится к автоматизированным ИПС, так как в ией автоматизирован процесс поиска информации. По виду выдаваемого результата система 205
23313221 МЛ/Л Носитель Второго контура
Носитель первого контура Неуправляемый процесс обработки Переменная структура фонда
ИПЯ дискрипторного типа Смешанный вид поиска
ИПС ретроспективного пользованияСмешанный вид выдаваемого результатаПровень автоматизации-автоматизированная ИПССфера использования-ИПС коллективного пользованияРис. 2.43 Кодовое обозначение ТИС-76 по ГОСТ 14.411—75
является ИПС фактографического типа. В результате поиска выдается наименование найденного объекта и заданный набор его параметров. Поэтому необходимо обратиться в следующий контур поиска, чтобы найти чертеж объекта. По режиму работы система, является ИПС ретроспективного поиска, поскольку она обеспечивает поиск и выдачу информации из всего информационного фонда. Избирательное распределение информации в системе не предусматривается. В системе возможен поиск лишь по заданным признакам объекта (ассоциативный поиск).
Поиск информации производится в системе без участия человека. Влияние человека на результаты поиска осуществляется через эшелонированный процесс, по результатам которого уточняется поисковое предписание и вновь вводится в ЭВМ (второй • эшелон), и так повторяют поиск до тех пор, пока не будет получен - нужный результат.
Рассмотрим состав ТИС-76. Система кодирования н входящие в информационное обеспечение системы предназначены для записи информации об объектах в табличном виде. В процессе кодирования информация записывается на формализованном языке в ко- днровочной ведомости. Языки общения с системой разделяются : иа языки заданий и операционной системы ЭВМ, информационно- поисковые языки.
Программное обеспечение (ПМО) состоит (рис. 2.44) из общего ПМО, в которое входит операционная система, и специального ПМО, выполняющегоосиовныефункцни ТИС-76. Техническое обеспечение системы для первой версии ТИС-76 предполагает использование ЕС-1022. Для следующей версии предполагается использование ЕС-1040 и текстовых терминалов.
Рассмотрим теперь структуру данных и структуру хранения, принятые в ТИС-76. В соответствии с принятой концепцией информация об объекте (поисковый образ) должна иметь иерархическую структуру и записывается в наборе как отдельный экземпляр набора. Элементы экземпляра могут быть числовыми и стро-;
Рис. 2.44. Программное обеспечение ТИС-76:
БИМ. БОМ, БАМ — библиотеки соответственно исходных, объектных и абсолютных модулей
новыми. Первые применяют для числовых значений параметров объектов, вторые — для обозначений имени объекта (например, обозначение изделия и номер чертежа) и для значений параметра, выраженных в алфавитно-цифровом коде.
Имя объекта может занимать большое число байтов, что при малом числе параметров в экземпляре составляет 60—70 % его длины. В ТИС-76 принято применять кодированные наименования объекта, заменяя внешнее обозначение объекта более сжатым кодом, называемым системным номером (СН). Обычно СН получают путем последовательной нумерации экземпляров набора н присвоения им порядкового номера. Отсутствие наименования объекта в экземпляре позволяет поместить в оперативную память ЭВМ большее число экземпляров и тем самым ускорить поиск. Поэтому в первой версии системы принято для каждого объекта раздельное хранение его параметров и имени. Параметры объекта типа I (рнс. 2.45) вместо имени объекта используют его системный иомер. Каждому ПО типа I соответствует ПО типа II, где за системным номером закреплено имя объекта (номер чертежа или обозначение объекта, принятое в технологической документации).
Системный номер — это восьмизначный код, у которого первые четыре цифры — номер набора, а вторые четыре цифры — порядковый номер записи внутри набора. Например, обозначение стандартной фрезы диаметром 21,5 мм и шириной 8 мм для станочных Т-образных пазов в технологической карте выглядит следующим образом:
Фреза Р18 8 X 21,5 ГОСТ 7063—72.
a)6)a)6)Рис. 2.45. Схема поискового образа в ТИС-76: а — поисковый образ типа 1| б ■=* поисковый образ типа IIРис. 2.45. Схема поискового образа в ТИС-76: а — поисковый образ типа 1| б ■=* поисковый образ типа II
a)6)
a)6)
Рис. 2.45. Схема поискового образа в ТИС-76: а — поисковый образ типа 1| б ■=* поисковый образ типа II
Рис. 2.45. Схема поискового образа в ТИС-76: а — поисковый образ типа 1| б ■=* поисковый образ типа II
Пусть объект входит в набор 1236 и имеет порядковый номер в наборе 143; тогда запись типа II для него будет иметь следующий вид:
12360143 Фреза Р18 X 8 0 21,5 ГОСТ 7063—72.
Поисковые образы типа I объединяют в наборы, называемые наборами типа I (наборы параметров), а поисковые образы типа II объединяют аналогично в наборы типа II. Последние могут быть использованы самостоятельно для хранения различных текстов.
Обращение к системе‘оформляют в виде заявки (рис. 2.46). Каждая заявка состоит из заголовка и отдельных заданий, которые объединяют в пакет заданий. Каждому заданию соответствует определенная операция надданными: ввод данных, корректировка, поиск и т. д. Заявку оформляют на информационно-поисковом языке, который имеет две разновидности: язык манипулирования
ЗаголовокЗаявкиЗаголовокЗаявкиЗадание 1-еЗадание 1-еЗадание t-e|Задание t-e|Символ конца заявкиСимвол конца заявкиЗаголовок заданияИнформационнаячасть(необязательна >Данные(.необязательны)Символ концаданных (толькокогда естьданные)Заголовок заданияИнформационнаячасть(необязательна >Данные(.необязательны)Символ концаданных (толькокогда естьданные)б)б)Рис. 2.46. Структура сообщенийв ТИС-76:Рис. 2.46. Структура сообщенийв ТИС-76:а — заявки: б — заданияа — заявки: б — заданияПользовательипяя?2 о аЩ иKt S СИKt О КТехнолог, конструкторДаНетНетАдминистратор базы данныхДа»Программист-прикладник»ДаПроблемная программа»НетНетПользовательипяя?2 о аЩ иKt S СИKt О КТехнолог, конструкторДаНетНетАдминистратор базы данныхДа»Программист-прикладник»ДаПроблемная программа»НетНет2.62. Использование языковых средств ТИС-762.62. Использование языковых средств ТИС-76
ЗаголовокЗаявки
ЗаголовокЗаявки
Задание 1-е
Задание 1-е
Задание t-e|
Задание t-e|
Символ конца заявки
Символ конца заявки
Заголовок задания
Информационнаячасть(необязательна >
Данные(.необязательны)Символ концаданных (толькокогда естьданные)
Заголовок задания
Информационнаячасть(необязательна >
Данные(.необязательны)Символ концаданных (толькокогда естьданные)
б)
б)
Рис. 2.46. Структура сообщенийв ТИС-76:
Рис. 2.46. Структура сообщенийв ТИС-76:
а — заявки: б — задания
а — заявки: б — задания
Пользователь
ипя
я?
2 о а
Щ и
Kt S СИ
Kt О К
Технолог, конструктор
Да
Нет
Нет
Администратор базы данных
Да
»
Программист-прикладник
»
Да
Проблемная программа
»
Нет
Нет
Пользователь
ипя
я?
2 о а
Щ и
Kt S СИ
Kt О К
Технолог, конструктор
Да
Нет
Нет
Администратор базы данных
Да
»
Программист-прикладник
»
Да
Проблемная программа
»
Нет
Нет
2.62. Использование языковых средств ТИС-76
2.62. Использование языковых средств ТИС-76
Коней, заявкиКоней, заявкиюдункцего заданияюдункцего заданияИнформационная часть заданияИнформационная часть заданияЗаголовок заданияЗаголовок заданияЗаголовок заявкаЗаголовок заявкаРис. 2.47. Пакет заявкиРис. 2.47. Пакет заявкиданными (ЯМД) и язык описания структуры данных (ЯОД). Кроме того, в качестве базового языка в системе используют Ассемблер и Фортран-4 (табл. 2.62).
Коней, заявки
Коней, заявки
юдункцего задания
юдункцего задания
Информационная часть задания
Информационная часть задания
Заголовок задания
Заголовок задания
Заголовок заявка
Заголовок заявка
Рис. 2.47. Пакет заявки
Рис. 2.47. Пакет заявки
Коней, данныхj. (чистая карта)ДанныеКоней, данныхj. (чистая карта)ДанныеПользователь (технолог нли конструктор) имеет право прн обращении к ТИС-76 только на операции поиска, т. е. он может составлять лишь поисковое предписание и использовать язык манипулирования данными. Адми-
Коней, данныхj. (чистая карта)Данные
Коней, данныхj. (чистая карта)Данные
нистратор базы данных осуще
ствляет ввод и корректировку данных, т. е. поддерживает базу данных в актуальном состоянии; для этого ему необходимо помимо ЯМД использовать язык описания структуры данных. Цели к
системе обращается прикладная программа, то она, как и технолог нли конструктор, имеет право лишь на поиск информации. Поисковое предписание в этом случае формируется самой системой на ЯМД, причем используется внутреннее (машинное) представление ИПЯ. Сообщение иа ИПЯ имеет одинаковую синтаксическую структуру как для ЯМД, так и для ЯОД и состоит из законченных в смысловом отношении фраз, называемых операторами. Оператор — базовая единица действия в языках программирования и алгоритмических языках. Каждый оператор имеет имя и набор параметров. Заголовок заявки описывается операто
ром и имеет вид
SERV NZ = номер заявки;
NAME = код пользователя;
DATE = дата поставления заявки.
Параметры в операторах можно писать в любой последовательности. Например, заявка № 15, составленная 15,05.1981 технологом, которому присвоен код 2113 (причем первые две цифры обозначают номер подразделения), имеет вид
SERV NZ = 15, DATE = 150 581, NAME = 2113.
Оператор заголовка задания (управляющий оператор YP) имеет вид
YP ОР = код операции;
BAZA = иомер используемой базы данных;
PRINT = код формы вывода иа печать.
Содержание информационной части задания зависит от характера операции, заданной оператором YP, и выражается в форме соответствующего оператора. Операторы заносятся на перфокарты и вместе с колодой данных образуют пакет заявки (рис. 2.47).
Наиболее важным является поиск информации, поэтому рас- 1 смотрим, как формировать поисковое, предписание средствами J ТИС-76. Поиск в системе осуществляется либо до первого пра- 1 вильиого ответа, либо по всему набору и ведется по параметрам, значение х, которых может находиться в некотором интервале | от Ст|П1у до Стаха или Равно некоторой константе С^а* Кроме j того, для размерных параметров необходимо иметь возможность ; поиска и по точностным характеристикам.
Информационная часть задания иа поиск имеет вндi
PAR IP = наименование поискового параметра;• ?
KOL = колонка массива, за которой закреплен поисковый ; параметр;
МАХ = максимальное значение параметра;
МШ — минимальное значение параметра;
НОМ = точное значение параметра;
КТ = код точности для размерного параметра;
НО = нижнее отклонение значения параметра;
ВО = верхнее отклонение значения параметра;
Т = символьное обозначение точности.
Составляется столько операторов PAR, сколько признаков выбрано для поиска объектов. В самом операторе PAR записывают лишь те параметры,, которые необходимы для поиска. Пусть информационный запрос сформулирован следующим образом: иайтн информацию о деталях, содержащуюся в наборе 1247, причем искомый поисковый образ должен иметь код по ОКП, равный 402312 (колонка 3), диаметр D (колонка 4) не менее 20 мм, а длину L (колонка 5) не более 52 мм; поиск вести до первого ответа. Результат печатать на АЦПУ. Тогда задание на поиск (поисковое предписание) будет записано следующим образом:
YP ОР =1, BAZA =12, PRINT =4.
PAR KOL =3, HOM = 402312,
PAR KOL = 4,MIN = 20.0,
PAR KOL = 5,MAX = 52.0
В результате поиска будет выдан тот экземпляр набора, который отвечает заданным требованиям.
Если местонахождение элемента внутри экземпляра пользователю неизвестно, то задается наименование признака. Указанный выше пример будет выглядеть в этом случае следующим образом:
YP ОР = 3, BAZA = 12, PRINT =4.
PAR IP ='ОКП', HOM = 402312,
PAR IP ='D',MIN =20.0,
PAR IP = 'U,MAX = 52.0,
Если необходим поиск по всему набору (условно операции 2 j и 4), то поисковое предписание записывается аналогичным об- 1 разом. Для проведения эшелонированного поиска предписание ?
вновь вводится в ЭВМ, причем если выдано на печать слишком много ответов, то поисковое предписание ужесточают, дополняя его новыми информационными операторами, нли (и) сжимают интервалы поиска. При малом же числе найденных экземпляров ослабляют требования, убирая из поискового предписания часть информационных параметров, или (и) расширяют пределы интервалов поиска в оставленных информационных операторах.
Точность размерных параметров может быть задана: кодом точности, состоящим из четырех цифр (первые две цифры — код поля допуска, вторые две — код класса точности нли квалитета); верхним или инжним отклонениями (в микрометрах); записью символьного обозначения точиости. Например, поиск по диаметру должен быть равен:
20е9, тогда PAR KOL = 4, НОМ = 20, КТ = 509, где 5 — код для символа 09 — квалитет 9,
20"^^, тогда PAR KOL = 4, НОМ = 20, ВО = —40, НО = —92;,
20е9, тогда PAR KOL = 4, НОМ = 20, Т = ЕМ9 , где ЕМ9 — посадка е9.
§ 2.6. НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ САПР ТП
Многовариантность задач технологического проектирования
При разработке технологического процесса традиционным (без ЭВМ) методом технолог имеет конкретные заготовку и деталь и стремится полностью выполнить соответствующие требования к детали. Автоматизированное проектирование ведется по типовым решениям. Алгоритмы их принятия разрабатывают заранее. При этом необходимо предусмотреть н учесть все возможные случаи сочетания технических требований на детали, для которых будут проектироваться технологические процессы иа базе типовых решений. Это очень сложная задача. Следует иметь в виду, что на принятие того нли иного технологического решения зачастую оказывает влияние конкретная производственная обстановка, меняющаяся во времени, а также и субъективные факторы (опыт и квалификация технолога-разработчика, его право присвоения приоритета равноправным решениям, сроки разработки н т. д.). К тому же невозможно заранее предусмотреть все случаи, н тем более заранее подготовить для них решения. Несмотря на то, что к разработке типовых решений и алгоритмов их выбора привлекают наиболее опытных технологов, возможны случаи, когда типовое решение в какой-либо практической ситуации окажется неприемлемым. Таким образом все типовые решения имеют локальный характер, т. е. действительны для ограниченного круга требований.
Рассмотрим задачу о выборе модели станка иа операцию зубо- шевниговаиня (см. рис. 1.6). В этом случае множество типовых
решений содержит три варианта моделей: 5А702Г, 5703В, 5717С. Следовательно, разработанный алгоритм применим лишь для цеха, где имеются перечисленные модели зубошевннговальных станков. Налицо локальный характер типового решения. Более того, согласно используемому алгоритму для обработки мелкоразмерной детали ЭВМ выберет станок модели 5А702Г (самый маленький из имеющихся), хотя обработку детали практическиможно производить на любом из имеющихся станков (за исключением особых случаев). Но в алгоритм заложено волевое решение: обязательная обработка мелкоразмерных деталей на малом станке и размещение детален на крупных станках лишь при невозможности их обработки на малых. Это решение рационально, если число мелких деталей соответствует числу имеющихся малых станков. В противном случае (например, при преобладании мелких деталей) ЭВМ перегрузит малые станки и ие загрузит крупные.
Изложенное свидетельствует о локальности типовых решений частных технологических задач, определяющих элементы технологического процесса. В еще большей мере локальны типовые решения на уровне технологических процессов — типовые технологические процессы. Типовой технологический процесс (см. рис. 1.11) относится лишь к обработке зубчатых колес средних размеров, в нем не предусмотрены операции цементации, часто применяемые в производстве колес, не учтена возможность накатывания зубьев и т. д. Таким образом, рассматриваемый типовой технологический процесс также имеет локальный характер и не отражает всех вариантов изготовления зубчатых колес даже данной конфигурации.
Так как типовые решения технологических задач имеют локальный характер, необходимо для каждого типового решения указывать пределы изменения исходных данных, т. е. область его применения, и применять типовые решения только в допустимой области. Однако выполнения этого условия может оказаться недостаточным, так как задача технологического проектирования по своей природе является миоговариантной. В технологии машиностроения очень часто для решения какой-либо задачи можно указать несколько различных путей, причем все онн будут осуществимы практически и дадут надежные результаты, т. е. обеспечат требуемые точность и качество обработки, производительность операции. Вновь обратимся к задаче выбора модели станка для зубошевингования. Как уже говорилось, задача в некоторых случаях (например, при обработке мелкоразмерных деталей) имеет несколько решений. К миоговариантным относят также задачи выбора режущего и измерительного инструмента, назначения схем установки детали на операции, выбора планов обработки поверхностей и т. д.
Еще более многовариантна задача разработки структуры технологического процесса. Здесь число возможных комбинаций переходов, схем базирования, методов обработки н компоновок
'5-од'5-од70- 0,1470- 0,14Материал -сталь 49 X HRC3 51... 55Материал -сталь 49 X HRC3 51... 55Рис. 2.48." Чертеж детали «Палец» (пример для иллюстрации многовариантности задачи проектирования технологического процесса)Рис. 2.48." Чертеж детали «Палец» (пример для иллюстрации многовариантности задачи проектирования технологического процесса)йгМ), Умнш^ийгМ), Умнш^иопераций, даже для простейших детален, велико, а для более сложных — возрастает чрезвычайно. Для изготовления любой детали, например изображенной на рнс. 2.48, можно спроектировать технологические процессы, отличающиеся друг от друга структурой, видом заготовки, типом применяемого оборудования. Структура технологического процесса, способ получения заготовки, вид применяемого оборудования в большой степени зависит от типа производства. Для массового и крупносерийного производства, когда объем партии изготовляемых детален исчисляется десятками н сотнями тысяч штук, экономичными оказываются более дорогие, но н более точные
'5-од
'5-од
70- 0,14
70- 0,14
Материал -сталь 49 X HRC3 51... 55
Материал -сталь 49 X HRC3 51... 55
Рис. 2.48." Чертеж детали «Палец» (пример для иллюстрации многовариантности задачи проектирования технологического процесса)
Рис. 2.48." Чертеж детали «Палец» (пример для иллюстрации многовариантности задачи проектирования технологического процесса)
йгМ), Ум
нш^и
йгМ), Ум
нш^и
методы получения заготовок, более сложное, но н более производительное оборудование. Аналогичная ситуация наблюдается и в решении других технологических задач. Ниже описаны несколько вариантов технологических процессов изготовления детали «Палец».'.
Вариант 1 предназначен для условий массового и крупносерийного производства. Структура этого технологического процесса представлена в табл. 2.63. Форма заготовки (штамповка) повторяет конфигурацию детали. На центровочном станке предварительно обрабатывают торцы и вспомогательные базы (центровые отверстия, из которой ведется обработка на последущих операциях).
Вариант 2 может предусматривать обработку этой же заготовки иа токарном многошпнндельном патронном автомате, когда, например, на четных позициях при закреплении детали в патроне обрабатывается один конец заготовки, а на нечетных позициях после переустановки заготовки с переворотом — второй. В этом варианте не нужен центровочный станок н эта операция исключается из плана обработки. Остальные операции без изменения.
Вариант 3 предусматривает более точный метод получения заготовки (когда такая возможность имеется в массовом производстве). Надобность в механической обработке шлифованием диктуется высокими требованиями по точности к поверхностям 5 и 1—2, высокими требованиями по пространственным отклонениям поверхностей и требованиями по шероховатости поверхностей 1, 2 и 5. Для шлифования в центрах требуется обработка торцов н центровых отверстий на центровальном стайке (см. вариант I). Но в отличие от варианта 1 вся токариая обработка исключается благодаря высокой точности заготовки.
2.63. Технологический процесс изготовления встали (инструкция многовариантности к примеру проектирования пронесся)
Номер
0
Вид
Заготовительная
Операция
Описание
Заготовка-штамповка
Опера
55 1
иконный эскиз
XLяа»,
1
Центровочная
На центровальном станке с упором в торце 2 и установкой в опоры призматического типа обрабатываются торны / и 3 и центровые отверстия
f
"3
2
Токарная
На многорезцовом токарном полуавтомате с установкой в центрах (в переднем плавающем) с упором в торец / обрабатываются поверхности 5 и 2 предварительно
J 1
5
3
Токарная
На многорезцовом токарном полуавтомате с установкой в центрах (в переднем плавающем) с упором в торец 3 обрабатываются поверхности 4 и /
9 |
1— 7O.L,
о
4
Термообработка
Закалка
—
5
Шлифовальная
На круглошлифовальном станке с установкой в центрах обрабатываются окончательно цилиндрическая поверхность 5 и торец 2
3 ^2
г1
а
Продолжение табл. 2.63
ОперацияНомерВидОписание6ШлифовальнаяНа плоскошлифовальном станке с круглым столом с базой от торца 2 в специальной кассете окончательно обрабатывается торец /ОперацияНомерВидОписание6ШлифовальнаяНа плоскошлифовальном станке с круглым столом с базой от торца 2 в специальной кассете окончательно обрабатывается торец /Операционный эскизОперационный эскиз
Операция
Номер
Вид
Описание
6
Шлифовальная
На плоскошлифовальном станке с круглым столом с базой от торца 2 в специальной кассете окончательно обрабатывается торец /
Операция
Номер
Вид
Описание
6
Шлифовальная
На плоскошлифовальном станке с круглым столом с базой от торца 2 в специальной кассете окончательно обрабатывается торец /
Операционный эскиз
Операционный эскиз
Вариант 4 может ограничить обработку одними шлифовальными операциями, если заготовка будет еще точнее, чем в варианте 3, например, полученная лнтьем по выплавляемым моделям. Исключив обработку на фрезерно-центровальном стайке, можно на бесцентрово-шлифовальном станке обработать набором ступенчатых кругов поверхности 4, 2, 5, обеспечив точность размеров, взаимного расположения и параметров шероховатости этих поверхностей, о последующей операцией шлифования обоих торцов на двустороннем торцешлифовальиом станке. Этот вариант состоит всего из двух операций.
Вариант 5 предусматривает изготовление детали в условиях мелкосерийного производства нз прутка. Этот вариант можно решать разными способами в зависимости от наличия токарного оборудования. Наиболее производительный вариант связан с применением многошпиндельных прутковых токарных автоматов с последующим шлифованием аналогично предыдущим вариантам.
Необходимо отметить, что выше рассмотрены принципиальные структурные схемы технологических процессов изготовления очень простой детали. В ходе размерного анализа может оказаться (особенно для сложных деталей), что для назначенных в процессе проектирования моделей станков и выбранных схем наладок некоторые размеры чертежа детали в рассмотренных вариантах обработки прямо не обеспечиваются точностью наладки. Тогда приходится вводить коррективы в технологический процесс н, быть может, дополнительную операцию.
Рассмотренные варианты могут быть осуществлены на производстве и каждый из них имеет свои достоинства. Например, вариант 2 имеет короткий по сравнению с предыдущим производственный цикл и не требует вспомогательных технологических баз. Вариант 3 более производительный, но требует точной и дорогой заготовки. У варианта 4 самый короткий маршрут — всего две операции механической обработки, ио для них необходимы специальные сложные наладки. Вариант 5 самый простой на подготовке производства, хотя и меиее производителен.
Кроме перечисленных вариантов технологического процесса изготовления рассматриваемой детали, на практике могут при- 4 меняться и другие варианты. Такая многовариантность задачи технологического проектирования, обычно связанная с имеющимся на заводе оборудованием н инструментом, приводит к тому, что ; иа разных предприятиях технологические процессы изготовления однотипных деталей бывают не похожи друг на друга. Разные J варианты технологического процесса изготовления одной и той же ' детали вследствие различий в структуре, применяемом оборудовании, инструменте, режимах резания имеют различные выходные = показатели: производительность, себестоимость, расход металла и режущего инструмента, загрузку оборудования и т, д.
Наличие нескольких вариантов решения приводит к задаче выбора наилучшего варианта. Таковым должен быть вариант технологического процесса, обеспечивающий выполнение в кон-" кретных производственных условиях всех требований чертежа детали и дающий наилучшие значения выходных показателей. Таким образом, задача проектирования технологического процесса изготовления детали по своей природе является оптимизационной.,
Понимание многовариантности задачи технологического про- ? ектирования указывает еще одни путь повышения надежности и рациональности ее решения с помощью ЭВМ — необходимо про- • рабатывать, анализировать варианты решения с последующей нх оценкой и выбирать нанлучшее решение по заданному критерию : (себестоимости, производительности), т. е. решать задачу проекти- роваиня технологического процесса как оптимизационную.
Оптимизация как основное направление^
совершенствования автоматизированного проектирования;
Многовариантность задачи проектирования технологического < процесса учитывают и при традиционном проектировании (без - ЭВМ). При этом число анализируемых вариантов, а также их < состав целиком определяются интуицией и опытом технолога, J субъективны в большинстве случаев и оценки вариантов. Как J правило, число детально прорабатываемых вариантов технологи- ; ческого процесса невелико (два-три). Причина этого кроется j в умении опытного технолога интуитивно оценить эффективность ; (скорее, неэффективность) отдельных вариантов технологического ’ процесса, в чрезвычайной трудоемкости задачи проектирования ; технологических процессов.i
Неизмеримо возрастает значимость учета многовариантности при автоматизированном проектировании, так как при проектировании с помощью ЭВМ очень сильно ослабляется роль таких фак- d торов обеспечения рациональности технологических решений, как интуиция и опыт технолога. В данном случае они действуют лишь через заранее разработанные типовые решения. Отсюда воз- „ 2165
иикает объективная необходимость проработки н анализа на ЭВМ нескольких вариантов с непременной их оценкой по заданному критерию.
Необходимо отметить, что ЭВМ способна проработать н проанализировать значительное число вариантов, просчитать больше показателей технологического решения. Такой мощный и быстродействующий вычислитель, как ЭВМ позволяет обоснованно оценить полученное решение, базируясь на большом количестве информации. Естественно, что такая оценка будет более надежной. В силу этих особенностей ЭВМ оптимизационный подход, т. е. разработка возможных вариантов, их анализ и оценка, является в настоящее время основным направлением совершенствования методов автоматизированного проектирования.
Многовариантность задач технологического проектирования относится ие только к структуре технологического процесса. Она охватывает все множество частных задач проектирования. Можно оптимальным образом назначать режущий инструмент, выбирать модель станка. Оптимизационной является задача расчета режимов резания на каждой операции. Всюду, где существуеТ-Несколько возможных вариантов решения, имеется оптимальный вариант. Такой подход к проектированию технологического процесса в целом, к каждой частной технологической задаче требует^разра- ботки новых методов решения этих задач, поскольку в традиционных методах ие предусмотрен поиск оптимального решения.
Таким образом, применение ЭВМ для решения задач технологического проектирования поставило проблему разработки оптимизационных методов проектирования. Теория проектирования оптимальных технологических процессов в настоящее время интенсивно развивается. Полученные результаты показали эффективность оптимизационного подхода к решению технологических задач.
Постановка задачи проектирования оптимального технологического процесса. Рассмотрим понятие оптимальности применительно к задаче проектирования технологического процесса. Технологический процесс называют оптимальным, еслн он обеспечивает, во-первых, выполнение системы ограничении, отражающих условия протекания процесса и требования, предъявляемые к нему, и во-вторых, обеспечивает экстремум критерия оптимальности.
Как следует из этого определения, оптимальный технологический процесс — это ие идеальный процесс, а процесс наилуч- шнй в смысле заданного критерия оптимальности (например, технологический процесс, обеспечивающий максимум производительности нлн минимум расхода металла и т. д.). Процесс, оптимальный по одному критерию, может быть далеко не оптимальным по какому-либо другому. Например, максимум производительности может не соответствовать минимуму себестоимости. Поэтому при постановке задачи проектирования оптимального тех-
. иологического процесса весьма важным является выбор критерия1 оптимальности.
Критерий оптимальности должен .соответствовать задачам ’ производства, предприятия, для которого проектируется техно- ' логический процесс, учитывать специфику предприятия. Известно несколько различных критериев оптимальности, используемых для оптимизации как технологических процессов в целом, так и для отдельных частных технологических задач. Наиболее часто употребляются следующие: максимум стойкости режущего инструмента, минимум штучного времени, максимум производи- тельности (процесса, операции). Выбор того или иного критерия ; оптимальности диктуется зачастую конкретной производственной ситуацией. Если предприятие, например, испытывает трудности в изготовлении или приобретении режущего инструмента, то , естественно стремление минимизировать его расход, т. е. в качестве критерия оптимальности в этом случае будет выступать > минимум затрат на инструмент.
В последнее время все большее распространение получают . интегральные критерии оптимальности, учитывающие весь комплекс затрат иа организацию технологического процесса. Эти критерии являются экономическими по своей сути. Одним из простейших критериев этой группы является технологическая ; себестоимость. Этот критерий учитывает суммарный эффект от таких противоречивых в подавляющем большинстве случаев факторов, как производительность процесса и себестоимость обра- : ботки.
Наиболее полным показателем народнохозяйственной эффективности технологического процесса являются приведенные за- траты'
П8 = ЕНК + СпГ, где Ен — нормативный коэффициент окупаемости капиталовло- : жений; К — капиталовложения (первоначальные затраты); Сп—. : полная себестоимость единицы продукции (детали); Г — годовой.^ выпуск изделий (программа).‘
Полная себестоимость детали может быть представлена в виде j суммы Сп = С + О', где С н С — части полной себестоимости, зависящие соответственно от режима обработки н от материале- емкости детали. В конечном итоге критерий оптимальности > (минимум приведенных затрат)’
Ла = ЕкК + СТ + ГС.
Таким образом, задача проектирования оптимального технологического процесса непременно предусматривает наличие критерия оптимальности. Другим непременным условием оптимизационной задачи является, как уже указывалось, система огра- - ииченнй.
Система ограничений, накладываемых на технологический : процесс, описывает следующие группы:
по производительности технологического процесса, диктуемой народнохозяйственным планом;
по качеству продукции (точность исполнения размеров и формы, мнкрогеометрия поверхности, физнко-механические свойства и' т. д.);
по технологическим возможностям оборудования, инструмента, приспособлений;
по организационно-техническим возможностям производства.
Для решения задачи оптимизации необходимо обе ее составные части представить в математической форме. Критерий оптимальности выражается как функция от оптимизируемых параметров и прочих характеристик процесса. Эту функцию часто называют функцией цели.
Оптимизируемые параметры — это параметры процесса, для которых в результате решения задачи должны быть найдены оптимальные значения. Таковыми, например, являются частота вращения шпинделя и подача при оптимизации режимов резания иа операции. Ограничения могут также быть описаны функциями оптимизационных параметров, но чаще онн имеют вид неравенства. Математически задача оптимизации формулируется следующим образом.
Найти вектор X = {хо х2, хп), оптимизационных параметров, чтобы он
удовлетворял системе ограничений
fi (xt, х2) ..., хп) * /?;
№ь х2, ..., Хп) * fc(2.1)
f^+l (*b х2, • . ., Хп) » tkn)
fm(*b *3» • Xn) * f0,
(2.2)(2.2)где * —один из знаков = , Ф, >, <, ^-, <j обеспечивая экстремум функции цели (критерия оптимальности)
(2.2)
(2.2)
F (xi, х2, .... xn) -> extr.
Выражения (2.1) и (2.2) представляют собой формулировку задачи математического программирования. Методы математического программирования составляют основной математический аппарат теории проектирования оптимального технологического процесса.
Любой технологический процесс может характеризоваться как процесс качественного и количественного изменения объектов производства [171. Его можно рассматривать как структурную систему, основным элементом которой является операция. В этой системе иа вход поступают заготовки, характеризуемые соответ-
Рис, 2.49. Структурная схема взаимосвязей параметров технологического про? цесса:Рис, 2.49. Структурная схема взаимосвязей параметров технологического про? цесса:J 1 2 Iоперация; Т^ = |^, ^, ..,, t^ J — набор технологическихJ 1 2 Iоперация; Т^ = |^, ^, ..,, t^ J — набор технологическихФд ~- Л-я технологическая факторов на Л-й операции;Фд ~- Л-я технологическая факторов на Л-й операции;„/ 12
Рис, 2.49. Структурная схема взаимосвязей параметров технологического про? цесса:
Рис, 2.49. Структурная схема взаимосвязей параметров технологического про? цесса:
J 1 2 I
операция; Т^ = |^, ^, ..,, t^ J — набор технологических
J 1 2 I
операция; Т^ = |^, ^, ..,, t^ J — набор технологических
Фд ~- Л-я технологическая факторов на Л-й операции;
Фд ~- Л-я технологическая факторов на Л-й операции;
кк V*’ гк> •••. гк ) — набор характеристик детали лосле: к-& операции
ствующим наборомствующим наборомхарактеристик Ro = {rj, /•§rf°}, а на
ствующим набором
ствующим набором
выходе обеспечивается соответствующий набор характеристик готовой детали Rm = {г^, г^, ..., г^\. Эти изменения опреде-. ляются действием совокупности технологических факторов 7\ ^= = (4, 4, ...» О Для каждой фА операции технологического, процесса (рис. 2.49).
Оптимизировать технологический процесс значит, во-первых,, сформировать оптимальным образом сам набор технологических факторов
4 4 4*;
(2.3);(2.3);.4 й ... ^;
(2.3);
(2.3);
г1 Л t"m
*т *,т • • • »т i
т. е. число и виды операций, а во-вторых, определить оптимальное значение каждого технологического фактора Tt.
Различают два вида оптимизации технологических процессов!: структурную и параметрическую. Структурная оптимизация—" это выбор оптимальной структуры технологического процесса^ (технологического маршрута, вида заготовки, типа оборудования,1 инструмента н т. д.). Параметрическая оптимизация заключается ' в расчете оптимальных технологических параметров — допусков; иа межоперационные размеры, припусков, периодов стойкости,
режимов резания и т. д.;
Методы оптимизации процесса. Задача оптимизации техно
логического процесса предусматривает наличие трех основных^ элементов: математической модели процесса, функции цели из
метода оптимизации (оптимизационного алгоритма).
Математическая модель и функции цели описывают
все сувсе существенные для проектирования связи технических, технологиче- ских и организационных ограничений на искомые решения. Эти: ограничения используются и при традиционных методах лроекти-; ровання, там они имеют вид различных нормативных рекомендаций и требований, представленных либо в форме таблиц, графиков,; номограмм, либо в форме функциональных зависимостей. Ука-
все су
все су
занные зависимости часто являются результатом математической (статистической) обработки данных экспериментальных исследований, но могут быть получены н в результате теоретического исследования процессов обработки.
, Таким образом, математическая модель процесса представляет собой системное изложение в математической форме результатов и рекомендаций теории и практики оптимизируемого процесса. Для задачи оптимизации технологического процесса обработки деталей машин она может быть построена на базе достижений технологии машиностроения при учете опыта промышленных предприятий.
Метод оптимизации является элементом решения задачи проектирования, обусловленным применением ЭВМ для этих целей. Значение его для автоматизированного проектирования оптимального технологического процесса чрезвычайно велико, так как он определяет ие только точность (надежность) решения задачи проектирования, но и объем оптимизационной программы, а следовательно, необходимый объем памяти ЭВМ, а также время решения задачи, что весьма важно. Необходимый объем памяти ЭВМ предопределяет ее мощность, а следовательно, и капитальные затраты на внедрение оптимизационной системы автоматизированного проектирования. Время решения задачи определяет оперативность, а в конечном итоге и эффективность системы проектирования.
Для задач технологического проектирования методы оптимизации в основном базируются на методах математического программирования, ио при этом учитываются разные типы задач проектирования, их особенности.
Параметрическая оптимизация является первым этапом оптимизационного решения технологических задач. Классической задачей параметрической оптимизации является расчет оптимальных режимов резання. В этой задаче набор параметров оптимизации составляют параметры режима резания, например частота вращения шпинделя и подача суппорта для токарной операции. Математическую модель составляют функциональные связи параметров оптимизации с технологическими требованиями к детали на данной операции, организационными требованиями и ограничениями, обусловленными предельными возможностями технологической системы.
В качестве критерия оптимальности зачастую используют локальные критерии, например стойкость режущего инструмента, штучное время, хотя не исключена возможность применения и других критериев.
Рассмотрим простейшую задачу этой группы — расчет оптимальных режимов резания для одноинструмеитальиой наладки при чистовой токарной обработке. Параметрами оптимизации в данном случае являются частота вращения шпинделя и подача суппорта.
Первый этап—формирование математической модели, т.
состава ограничений и их функциональных выражений. | Технологические ограничения. 1. Режущая способность ин-*
струмента лимитируется его стойкостью Т, которая связана функ-г циональной зависимостью со скоростью резания
T^S** *-I
Поскольку и = nDn/1000, то для оптимизируемых параметров^ п и S получаем условие, когда стойкость инструмента будет и& менее нормативной Та:
nS8» <(2.4)-
яГ^*0
Шероховатость обработанной поверхности. При токарной- обработке шероховатость обработанной поверхности в основному определяется подачей. Существует даже понятие подачи предель-^ ной шероховатости. Для каждой подачи при продольном точении^ известны эмпирические зависимости. Исходя из условия, что по-^ дача S на операции не должна превышать предельную, получим^ ограничение по шероховатости: 2
^фЧ1
где Сн — коэффициент, характеризующий нормативные условия« обработки; г — радиус при вершине резца; ф, фг — соответственно главный н вспомогательный углы в плане; Rs — высота микро~< неровностей на обработанной поверхности.•
Точность обработки, определяемая жесткостью технологи-i ческой системы. Вследствие прогиба детали под действием силы^ резания точность обработки может значительно ухудшаться < Поэтому величину прогиба ус детали обычно ограничивают^ ус < 0,05А,(2.6);
где А — допуск иа получаемый размер.
В табл. 2.64 приведены формулы для определения максималь-:; кого прогиба уе детали в результате действия составляющей силы резания Р9 при различных схемах закрепления.
Связь силы Ру с режимами резания может быть описана эмпирической зависимостью:
Р, = Cp/h^Kp,. (2.7),
Используя ее, из формул табл. 2.64 можно получить ограни-< чения по жесткости детали.
2.64. Максимальный прогиб детали в результате действия силы при различных схемах закрепления2.64. Максимальный прогиб детали в результате действия силы при различных схемах закрепления
2.64. Максимальный прогиб детали в результате действия силы при различных схемах закрепления
2.64. Максимальный прогиб детали в результате действия силы при различных схемах закрепления
Жесткость инструмента. Точность обработки может снижаться также вследствие деформаций режущего инструмента (прогиба резца). Рассматривая резец как консольную балку и принимая во внимание зависимость силы Ру от оптимизируемых параметров режима резания, получим ограничение по жесткости режущего инструмента:
У^Р9 —Cpyt ^В. Р^РуУ^Р9 —Cpyt ^В. Р^Ру(2-8)(2-8)
У^Р9 —
Cpyt ^В. Р^Ру
У^Р9 —
Cpyt ^В. Р^Ру
(2-8)
(2-8)
где Kw— коэффициент жесткости резца; /в. р— вылет резца.
Кинематические ограничения, обусловленные возможностями станка:
по частоте вращения шпинделя
^mln^mlnЯ ^- ^тах.Я ^- ^тах.(2-9)(2-9)
^mln
^mln
Я ^- ^тах.
Я ^- ^тах.
(2-9)
(2-9)
по подаче суппорта
Smin 5 Smax-
(2.1(2.1(2.11)(2.11)ограничения»ограничения»(2.12, а(2.12, а(2.12, б)(2.12, б)(2.13)(2.13)Мощность привода главного движения станка. Эффективная мощность, затрачиваемая на резание, эф ^ Р$•
(2.1
(2.1
(2.11)
(2.11)
ограничения»
ограничения»
(2.12, а
(2.12, а
(2.12, б)
(2.12, б)
(2.13)
(2.13)
Поскольку для осуществления процесса резания необходим! выполнение условия
где Ыда — мощность привода главного движения стайка; т) — КПД привода, имеем ограничение для оптимизируемых параметров:
2О_+1^ / 6120 10 ^двЦп 5 <7Z?7+i
cPztp4^ г кРг
Прочность механизма подач станка. Требуя, чтобы силы резания не превышали значений, предельных по прочности механизма подач станка, и учитывая функциональные связи сил ре-
зания с параметрами режима резания, получим для продольного точения
П^х^Рх _^32°_- Cp/PxKrxП^х^Рх _^32°_- Cp/PxKrxдля поперечного точения
П^х^Рх _^32°_- Cp/PxKrx
П^х^Рх _^32°_- Cp/PxKrx
np»S9py<—
грругррус?^ РуКРу
гр
ру
гр
ру
Прочность инструмента. Ограничивая давление на твердо^ сплавную пластину, можно описать это условие следующей эмпирической зависимостью:
о, ао, а0^77—с/р .
о, а
о, а
Ср2У<рг
где h — толщина твердосплавной пластины.
Организационные ограничения. 9. Производительность про- - цесса. Для обеспечения необходимого такта производства, т. е. ; согласования ритма работы одного станка с ритмом других станков • на участке и в автоматической линии часто требуется обеспечить* . необходимый уровень производительности процесса обработки- Продолжительность цикла работы станка
Г6ОК3Тдm ( 'Л
дд* о “Г * в. н»
где К3 — коэффициент загрузки оборудования; гд — число одновременно обрабатываемых деталей; П — заданная производительность; Го — основное технологическое время; TV н— вспомогательное неперекрываемое время.
Поскольку Го = IpJnS, получаем ограничение по производительности:
nS^"60k.„r„-TB.Bn •<2J4>
Объединив все полученные ограничения в систему, будем иметь математическую модель процесса обработки. Эта модель описывает все важные для решения поставленной задачи связи оптимизируемых параметров с показателями операции и учитывает технологические возможности системы. Обозначая правые части в неравенствах (2.4—2.14) буквой W с соответствующими индексами, представим математическую модель в следующем виде:
ys^<w„.c;
«^«3^ < VM. с;(2.15)
kp>S“p« <W„.„;
nS > Гп.„;
^min ^^ ^шах?
Sm\n Ssшах-
Система неравенств (2.15) выделяет область допустимых значений-режимов, которые обеспечивают выполнение всех перечисленных требований (рис. 2.50). Задача оптимизации состоит в отыскании в этой области допустимых режимов такой точки (n*, S*), для которой выбранный критерий оптимальности имеет экстремальное значение, например минимум основного времени:
min 7*0 == IpJnS^max (F = nS).(2.16)
Система ограничений (2.15) и функция цели F (2.16) являются нелинейными. Для решения такой оптимизационной задачи необходимо применять методы нелинейного программирования. Однако вид функций (2.15) позволяет существенно упростить метод решения. Нетрудно убедиться, что в логарифмических
8 П/р. С. Н. Корчака225
Рис. 2.51. Область допустимых значений режимов в логарифмических координатах поз. те же, что и на рис. 2.50)Рис. 2.51. Область допустимых значений режимов в логарифмических координатах поз. те же, что и на рис. 2.50)Рис. 2.50. Область допустимых значений режимов резания оптимизируемых параметров)’1 — режущая способность инструмента; 2 — шероховатость обработанной поверхности;3 —• жесткость детали; 4 — жесткость инструмента; 5 — мощность привода; 6 — прочность механизма подач; 7 — прочность инструмента; 8 — производительностьРис. 2.50. Область допустимых значений режимов резания оптимизируемых параметров)’1 — режущая способность инструмента; 2 — шероховатость обработанной поверхности;3 —• жесткость детали; 4 — жесткость инструмента; 5 — мощность привода; 6 — прочность механизма подач; 7 — прочность инструмента; 8 — производительность
Рис. 2.51. Область допустимых значений режимов в логарифмических координатах поз. те же, что и на рис. 2.50)
Рис. 2.51. Область допустимых значений режимов в логарифмических координатах поз. те же, что и на рис. 2.50)
Рис. 2.50. Область допустимых значений режимов резания оптимизируемых параметров)’
1 — режущая способность инструмента; 2 — шероховатость обработанной поверхности;
3 —• жесткость детали; 4 — жесткость инструмента; 5 — мощность привода; 6 — прочность механизма подач; 7 — прочность инструмента; 8 — производительность
Рис. 2.50. Область допустимых значений режимов резания оптимизируемых параметров)’
1 — режущая способность инструмента; 2 — шероховатость обработанной поверхности;
3 —• жесткость детали; 4 — жесткость инструмента; 5 — мощность привода; 6 — прочность механизма подач; 7 — прочность инструмента; 8 — производительность
координатах и ограничения, н функция цели становятся линей- . ными (рис. 2.51):
0 + &»а < 1п №р. с;
а С In №п;
”У0 + №<1п1Рж.д;
«1Р+№<1п^ж.Р;
(nz^ 1)0 + у2а<1п ^м.с^
^x0 + yxct<ln W\M;(2.17) i
М + &а < 1п №п. и;]
0 + а с 1п №□. п;
^min & -^ CCmaxl0mln<0<0шах-
Условие оптимальности:
F1 = lnF = a+ p-^ тах6(2.18)
гдеа = 1п п; 0 = In S.
Система (2.17) вместе с функцией цели (2.18) представляет собой формулировку задачи линейного программирования, решение которой значительно проще. В рассматриваемом случае • максимум функций (2.18) будет находиться в вершине много- ; угольника — области допустимых значений оптимизируемых параметров, наиболее удаленной от начала координат (п*, S*).
Оптимальное решение обычно находится на ЭВЛ1 численнш-ги методами. В математическом обеспечении современных ЭВМ име- 223
ются стандартные подпрограммы решения задачи линейного про граммирования, т. е. решение оптимизационной задачи в такой постановке в САПР ТПП обеспечивается простым обращением к одной из стандартных программ.
Если функция цели или хотя бы одно ограничение системы нелинейно, имеем нелинейную задачу. В этом случае оптимальное решение не обязательно находится на границе области, оно может оказаться и внутри. Для решения таких задач применяют различные варианты нелинейных оптимизационных методов, также базирующихся на ЭВМ.
Аналогичным образом можно ставить и решать любую задачу технологического проектирования, где требуется найти оптимальные в каком-либо смысле значения некоторых параметров. Эго могут быть задачи определения оптимальной геометрии режущих инструментов (величины углов, радиусов и т. д.), оптимального числа проходов при снятии припуска, напуска, оптимальной загрузки оборудования и т. п.
Структурная оптимизация. Кроме чисто расчетных задач, многовариантность которых анализируется методами параметрической оптимизации, проектирование технологического процесса предусматривает еще целый комплекс нерасчетных технологических задач: выбор оборудования, инструмента, схемы базирования и т. д. Эти задачи также являются многовариантными. Они определяют структуру технологического процесса, поэтому поиск оптимального решения в этом случае называют структурной оптимизацией. Обращаясь к структурной схеме технологического процесса (см. рис. 2.49), можно сказать, что структурная оптимизация предназначена для формирования оптимального состава технологических параметров ttj (2.3).
Математическая формулировка задачи структурной оптимизации та же, что и для параметрической оптимизации. Она также содержит систему ограничений и функцию цели. Различие состоит в характере оптимизируемых переменных. Если в параметрической задаче оптимизируемые переменные являются упорядочиваемыми, т. е. для них существует понятие «больше—меньше», они могут быть размещены в координатной системе, то в структуре эти переменные не упорядочиваемые.
Рассмотрим постановку задачи структурной оптимизации на примере выбора модели стайка. При выборе станка нужно учитывать:
вид обработки (токарная, фрезерная, сверлильная и т. д.);
состав переходов в операции (обточка, подрезка, сверление, нарезание резьбы и т. д.);
габариты рабочей зоны станка (высота центров, расстояние между ними, длина стола и т. д.);
энергетические и кинематические возможности станка (мощность привода, ряд частот вращения шпинделя, подач и т. д.);
жесткость станка, экономическая точность обработки;
допустимый'размер партии деталей (для револьверных, много инструментальных станков и др.).
Требования, обусловленные перечисленными факторами, могут быть описаны системой ограничений:
(2.19,а)(2.19,6)(2.19,в)(2.19,г)(2.19,а)(2.19,6)(2.19,в)(2.19,г)а. С ^т.в;^maxi^тах»
(2.19,а)
(2.19,6)
(2.19,в)
(2.19,г)
(2.19,а)
(2.19,6)
(2.19,в)
(2.19,г)
6: > бдоп!
Nn>NSK
где at — виды технологических переходов данной операции; ■ Мт. в — множество видов переходов, определяющее технологи- 3 ческие возможности станка; L, D — габаритные размеры детали; 1 ^тах, ^тах— размеры рабочей зоны станка; JTt— допуск 1-ГО 1 операционного размера; /7Д0П — точность размеров при обработке | на станке; 6<6ДОП — соответственно требования и возможности | станка по величинам пространственных отклонений и погрешно- | стей формы; No — размер партии деталей; N6K— экономически -| допустимый размер партии, при. котором целесообразно приме- ] ненне станка. j
Формула (2.19, а) определяет, можно лн выполнить все виды 1 переходов а,, включенных в операцию, на рассматриваемом I станке. Неравенства (2.19, 6) устанавливают соответствие разме- 1 ров рабочей зоны станка н перемещений его рабочих органов 1 габаритным размерам детали и размерам обрабатываемых поверх- ;| ностей. Неравенства (2.19, в) характеризуют соответствие точ- I ностных возможностей стайка требуемой точности обработки. J Неравенства (2.19, г) отражают экономическую целесообразность д применения того или иного типа станка. Задача состоит в отыска- 1 нии варианта модели станка, удовлетворяющего системе ограни- | чений (2.19) и обеспечивающего экстремум функции цели. I
Характерной особенностью задачи структурной оптимизации | является конечность множества возможных вариантов. Эта осо- 1 бенность задачи обусловила появление и применение простейшего I метода поиска оптимального варианта — прямого перебора всех | элементов множества вариантов с оценкой каждого по принятому | критерию оптимальности. Этот метод приводит к простым алго- | ритмам, однако эффективность его резко падает с увеличением 1 числа возможных вариантов. Поэтому его применяют в основном | при автоматизированном проектировании на базе типовых тех- |
нологических процессов, когда число возможных вариантов невелико.
При проектировании технологических процессов методом синтеза число возможных вариантов
N
м=Пмг,
где Mi — число вариантов решения каждой технологической задачи, рассматриваемой при проектировании технологического процесса (выбор вида заготовок, схем базирования, моделей станка, типов режущего инструмента и т. д.); N — число задач технологического проектирования.
Даже для простых деталей число вариантов может достигать нескольких тысяч и резко возрастает с усложнением детали. В этом случае нужны методы оптимизации, предусматривающие усечение множества возможных вариантов.
Конечной целью структурной оптимизации является выбор оптимального варианта технологического процесса. Каждый вариант, отличающийся от других оборудованием, оснасткой, инструментом, заготовками, компоновкой операции и т. д., характеризуется некоторым значением оценочного критерия, например приведенными затратами:
Лз/^Л/Ч-С/П + Щ- «Ри / = 1, 2, /И. (2.20)
Параметры Еп, Г обычно являются общими для всех вариантов: Eq выбирают по нормативам, Г зависит от государственного плана. Задача структурной оптимизации состоит в определении номера / варианта с экстремальным значением критерия оптимальности, например min П3р, 1 -< / -С М.
Капиталовложения К, зависят от применяемых в /-м варианте технических средств, часть себестоимости С/, называемая технологической, зависит от вида используемых заготовок, вспомогательных материалов, т. е. является функциями номера /. Она зависит также от режимов обработки, межоперациоиных припусков, стойкости режущего инструмента и других параметров. Следовательно, для каждого / величина С/ определяется неоднозначно, т. е. каждый вариант необходимо оптимизировать по параметрам.
Таким образом, структурная и параметрическая оптимизация взаимно дополняют друг друга. Для таких интегральных критериев оптимальности, как минимум приведенных затрат П3 нли технологической себестоимости Cj, структурная оптимизация обеспечивает выбор наилучшего варианта технологического процесса только в том случае, когда для каждого из вариантов определены оптимальные значения технологических параметров, т. е. проведена параметрическая оптимизация. Этот вывод о характере связи между структурной и параметрической оптимизацией называют принципом сопоставимости.
Рост первого фактора увеличивает составляющие силы реза- А ния, второго — изнашивание инструмента. Очень много практи- 1 ческих причин ограничивает увеличение сил резания (копирова- ■ ние погрешностей заготовки, прочность и жесткость инструмента, детали, приспособления, элементов станка, увеличение вибрации ; технологической системы, недостаточная мощность привода станка, нагрев инструмента и т. д.). Связь колебаний сил резания с погрешностью обработки и другими ограничениями технологической системы вскрыта в работах проф. Б. С. Балакшина и учеников его школы 13 L
Процесс резанияПроцесс резаниясвязанное с сисвязанное с сикак механическое явление,
Процесс резания
Процесс резания
связанное с си
связанное с си
ловым воздействием инструмента на деталь и их взаимным пере
мещением, подчиняется классическому закону механики о равенстве работ активных и реактивных сил (баланс работ).
Из теории пластичности работа пластического деформирования (при любом ее виде) объема металла ю
ЛД = П f^6*
W
где аг — средняя интенсивность напряжений по всей зоне напряжений; е, — средняя интенсивность степени деформации в зоне пластического течения.
Для статического процесса деформирования (когда нет колебаний па во времени т) можно перейти к мощности деформирования
<2-22)
где ё; = е,/т — средняя интенсивность скорости деформирования.
Формула (2,22) оценивает мощность сопротивления металла пластическому деформированию в общем случае. Конкретизируем ее для процесса резания, например точения, т. е. построим вначале плоскую cxe^iy деформирования и эпюр напряжений вдоль контактной линии «инструмент—деталь».
Для плоской схемы резання идеально острым инструментом (рис. 2.52) зависимость (2.22) принимает вид
N« = °A-^T-<2-23)
S/n,
где sjn — площадь деформирования при срезе стружки толщиной S; для плоской схемы деформации в координатах X—Y ;-
О( = У^З • 0,25 (Оу Ох)2-у Зоху (/}) •
е. это примерно среднеквадратичная величина касательных и " нормальных напряжений (обобщенный показатель среднего на- * пряженного состояния) по всей площади зоны пластического те- чеиия и зоны гидростатического сжатия.
По формуле (2.23) определяют мощность, связанную с сопротивлением металла, деформированного при срезе, с учетом свойств конкретной марки стали (Oj), скорости деформирования (ez), зависящей от скорости резания у и эпюра напряжений, связанного с геометрией инструмента, а именно, с передним углом резца. Эту мощ
ность следует теперь приравнять рис> 2.52. Схема резания острым к мощности внешних сил резания,инструментом
если принять, что вся внешняя ра
бота резания расходуется на пластическое деформирование. По данным А. А. Смирнова, непосредственно на диспергирование пластичных сталей, т. е. образование новых поверхностей, расходуются доли процента общей работы среза.
Мощность внешних сил резания
Np = ₽s cos ри.
Приравняв мощности, получим:
R8vcos^ = aiel-^-.
Скорость деформирования ёг может быть выражена через скорость сдвига ус и скорость резания и следующей приближенной формулой:
е, « ——, где v0 = vk; тогда
УЗ т Г 3 т
R-um^ = a>yhr"^’ откуда
УЗ cosp sin Pi *
где к — коэффициент пропорциональности.
Как выше отмечалось, чаще всего производительность ограничивается значением предельной силы Рд> оказывающей наибольшее влияние на точность обработки. Возьмем это направление (но можно вводить ограничение в принципе по силе, действующей в любом направлении, например Рг\.
Величина —jX^—зависит от углов р и plf а они главным УЗ sin pi
образом от переднего угла у инструмента, поэтому при постоянном у примем:
Рис. 2.53. Схема резания инструментом, имеющим площадку затупленияРис. 2.53. Схема резания инструментом, имеющим площадку затупления7&" = к^ тогда р»= = °iSM откуда
Рис. 2.53. Схема резания инструментом, имеющим площадку затупления
Рис. 2.53. Схема резания инструментом, имеющим площадку затупления
По этой формуле можно определить толщину среза (подачу), при силе, действующей на 1 мм длины режущей кромки (I =: = 1 мм).
Однако следует учесть, что иде-: ально острым инструмент практически не бывает, ибо с первых секунд работы он начинает ту
питься, и если сравнить износ /3 по задней поверхности с толщи-, ной S среза, то эти величины для многих видов обработки соизме-; римы, а зачастую Z3 гораздо больше, чем S. Поэтому более реально
схема среза выглядит так, как это представлено на рис. 2.53 (с учетом времени т работы инструмента).
Зависимость Z3 = / (и, т и др. факторов) берется из известных зависимостей теории резания металлов. Закон изменения напряжений гидростатического сжатия под площадкой изнашивания
неизвестен, но можно предположить, что он имеет убывающий характер от вершины резца, и, следовательно, только часть общих напряжений о,- приходится на длину Z3 площадки изнашивания.. Тогда
Ри^^МДз^» у),
где к^ характеризует долю напряжений под площадкой изнашивания; т — время работы инструмента; и — скорость резания.
Полная радиальная сила
py = Pys-¥Py^ = oiSkA-k^M^» ^\(2.25)
Откуда
о Ру feeO$k (Т, v) А3 ,Q Ру , , ..
о =* т- = «з н 5 =кчц (т. и).
Развить формулу до объемного среза (т. е. с учетом всей длины активной режущей кромки) можно, умножив каждый член правой части формулы (2.25) на /, а сила Ру теперь будет суммироваться по всей глубине резания /. Тогда
Py^^Stk^k^tk^ v), (2.26)
откуда в полном виде (без kt и &д)
ллOilOil/3 sin pi \ _/3^5 sin 0 )3/3 sin pi \ _/3^5 sin 0 )3У) (У) (0,5 sin 0|/3^5 sin 00,5 sin 0|/3^5 sin 0
Р»
Р»
Oil
Oil
/3 sin pi \ _
/3^5 sin 0 )3
/3 sin pi \ _
/3^5 sin 0 )3
У) (
У) (
0,5 sin 0|/3^5 sin 0
0,5 sin 0|/3^5 sin 0
Рассмотрим, в какой мере теоретическая формула отвечает ранее изложенной логике управления режимами резания.
Формула связывает с силой резания конечное и вполне определенное число факторов: геометрию инструмента (^ и Л3), действительное сопротивление сталей срезу с учетом температурно-скоростных условий деформаций аг (в/, et, U°CY все элементы режима резания (толщина среза (подача) S, ширина среза (глубина резання) / и скорость резания и, которая совместно с продолжительностью работы инструмента т обусловливает его износ U, влияющий, в свою очередь на изменение силы резания).
Связи, выраженные формулой, остаются всегда неизменными, пока существует силовой контакт между инструментом и деталью. Например, при использования идеально острого инструмента (затупление /э = 0) получается наибольшая расчетная подача при Ру = const или наименьшая сила Ру при S = const и, напротив, затупление /д может достигнуть величин, когда разность правой части формулы превратится в нуль (это наиболее возможно при малых Ру1), т. е. резания не будет, а только трение (S = 0).
Формула полностью отражает логику адаптивного управления режимами или их саморегулирование (самоподнастройку) при изменении любых факторов, входящих в формулу. Например, чем больше глубина, тем меньше подачи при постоянной силе и, наоборот, при постоянной подаче будет наблюдаться рост силы с увеличением глубины и затупления; с увеличением сопротивления стали обработке (at) либо уменьшается подача при Р = = const, либо при S = const увеличивается сила; учитывается влияние геометрии инструмента (через углы р и ^,) и т. д.
В одной аналитической зависимости работают оба практических ограничения на режимы резания и производительность процесса:
а) [подача, глубина резания] —> [сила резания];
б) [скорость резаиия ] —► [стойкость инструмента (через допустимый износ)].
Формулы такой структуры могут быть использованы:
в станках с адаптивным управлением для расчета диапазонов и закономерностей саморегулирования режимов при изменении тех или иных внешних условий обработки;
в станках, управляемых от ЭВМ» для алгоритмизации законов управления (особенно при наличии обратных связей между станками и ЭВМ);
в автоматизированных системах технологической подготовки производства для расчета режимов резаиия;
при разработке нормативов режимов резания для обычных настроенных станков можно рассчитывать режимы резания в разных кусочных граничных диапазонах формулы.
Определение погрешности обработки иа примере аналитического моделирования. Обработка фасонных поверхностей на токарных
станках с ЧПУ связана с изменением угла наклона со образующе обрабатываемой поверхности к продольной оси Z станка. Сле; ствием этого является изменение направления подачи по кон туру, что согласно определению главного и вспомогательног углов в плане вызывает изменение величин последних.
Проведенные исследования показали, что характер влияни изменяющихся (кинематических) углов в плане при обработк фасонных поверхностей (при неизменном положении резца) н станке с ЧПУ на составляющие силы резания значительно за висит от геометрических параметров применяемых резцов и сс отношения между глубиной резания / и радиусом г при вершин резца. Широко распространена обработка резцами с радиусы при вершине, меньшим глубины резания (резцы с малым радиусы при вершине). При обработке резцами с малым радиусом в ус ловиях несвободного резания уменьшение главного угла в план приводит к увеличению активной длины главной режущей кромки а увеличение при этом вспомогательного угла в плане соответ ственно к уменьшению длины активной части вспомогательны режущей кромки. Следовательно, при обработке фасонной по верхности происходит постоянное перераспределение значимост, главной и вспомогательной режущих кромок в процессе резания
Величина и направление силы резания при несвободном ре занни зависит от сил на передней н задней поверхностях как глав ной, так и вспомогательной режущих кромок. Результнрующа: сила, действующая в горизонтальной плоскости, может быт, найдена как векторная сумма сил, возникающих на главной i , вспомогательной режущих кромках:
(2.2'(2.2'П 7)ГЛ. пГЛ, рвспI рвсп
(2.2'
(2.2'
Гх, у — гху (рез) "t" Г ху(тр) Т г ху (рез) "Г г ху (тр)>
где Р^рез), ^л-^рез) — силы, возникающие на передней поверх ности соответственно главкой и вспомогательной режущих кромок
Р^(ТР), Рху\тр)— силы, возникающие на задней поверхносп соответственно главной и вспомогательной режущих кромок
Как видно из выражения (2.27), величина и направление гори зонтальной составляющей силы резания Рху зависит как от ве личины, так и от направления сил, действующих на главной i вспомогательной режущих кромках.
При уменьшении в процессе обработки главного угла в план увеличивающаяся активная длина главной режущей кромки при водит к увеличению площади контакта ее задней грани с обрабаты
ваемой поверхностью, а следовательно, и к увеличению состав ляющей силы Рху (Тр) • Сила Р°£”рез) влияет иа направление сходз стружки по передней поверхности резца н тем самым определяе* отклонение составляющей Р^(рез) от перпендикулярности к глав ной режущей кромке.
Увеличение вспомогательного угла в плане % ведет к умень шению площади срезаемого слоя вспомогательной режущей кром
кой и площади контакта задней поверхности, прилегающей к ней, с обрабатываемой деталью. Это вызывает уменьшение обеих составляющих силы резания на вспомогательной режущей кромке ^^"рез) н Рху (тр) . Следствием изменения сил на вспомогательной режущей кром-
Рис. 2.54. Схема действия горизонтальной составляющей силы резания!а — при фс < 90°, б — при фс > 90°Рис. 2.54. Схема действия горизонтальной составляющей силы резания!а — при фс < 90°, б — при фс > 90°ке является изменение нап
Рис. 2.54. Схема действия горизонтальной составляющей силы резания!
а — при фс < 90°, б — при фс > 90°
Рис. 2.54. Схема действия горизонтальной составляющей силы резания!
а — при фс < 90°, б — при фс > 90°
равления и величины составляющей Рхд.
= р™РхСП)= р™РхСП)Для фс > 90° (рис. 2.54, 6)п . птл рвсп. г X Г X Г X >Для фс > 90° (рис. 2.54, 6)п . птл рвсп. г X Г X Г X >ру = р™ + Р*сп.(2.28)Рд р™ _ р™а.(2.29)ру = р™ + Р*сп.(2.28)Рд р™ _ р™а.(2.29)Следовательно, составляющая Рху с увеличением угла наклона о образующей обрабатываемой поверхности может либо увеличиваться (если основное влияние на ее величину оказывает сила jPS(tp) иа задней поверхности главной режущей кромки), либо уменьшаться (если преобладает влияние снл, действующих иа вспомогательной режущей кромке). Горизонтальная составляющая Рху силы резания раскладывается на составляющие Рх и Ру, которые, следовательно, также изменяются при обработке фасонной поверхности иа станках с ЧПУ. Характер изменения составляющих Рх и Ру зависит от статических углов в плане фс и Ф1С. Для фс -< 90° (рис. 2.54, а):
= р™РхСП)
= р™РхСП)
Для фс > 90° (рис. 2.54, 6)
п . птл рвсп. г X Г X Г X >
Для фс > 90° (рис. 2.54, 6)
п . птл рвсп. г X Г X Г X >
ру = р™ + Р*сп.(2.28)
Рд р™ _ р™а.(2.29)
ру = р™ + Р*сп.(2.28)
Рд р™ _ р™а.(2.29)
Согласно схеме действия сил и напряжений на передней и задней поверхностях инструмента (см. рис. 2.53), сила сдвига
р
zs Stnp! /3 ’
где а и b — соответственно толщина и ширина среза. Нормаль
ная силаная силаPn= atPn= atabsin Рхabsin Рх
ная сила
ная сила
Pn= at
Pn= at
absin Рх
absin Рх
деформированиядеформированияРавнодействующая от силы пластического срезаемого слоя
деформирования
деформирования
“ sin Pl *“ sin Pl */~/ Gjab \2 । / у^аЬ уу \ sinpr/ г ^"рТзиГрГ/
“ sin Pl *
“ sin Pl *
Ее горизонтальная составляющая
Р™ = ^з1пр = -У^81п₽.(2.30)
станках с ЧПУ связана с изменением угла наклона со образующей обрабатываемой поверхности к продольной оси Z станка. След ствием этого является изменение направления подачи по кон
туру, что согласно определению главного и вспомогательной углов в плайе вызывает изменение величин последних.
Проведенные исследования показали, что характер влиянш изменяющихся (кинематических) углов в плайе при обработю фасонных поверхностей (при неизменном положении резца) и; станке с ЧПУ иа составляющие силы резания значительно за
висит от геометрических
параметров
применяемых
резцов и
со
отношения между глубиной резания t и радиусом г при вершине резца. Широко распространена обработка резцами с радиусо] прн вершине, меньшим глубины резания (резцы с малым радиуса при вершине). При обработке резцами с малым радиусом в ус-;
ловиях несвободного резания уменьшение главного угла в плане приводит к увеличению активной длины главной режущей кромки^
а увеличение при этом вспомогательного угла в плайе соответ* ственно к уменьшению длины активной части вспомогательной режущей кромки. Следовательно, прн обработке фасонной по-; верхности происходит постоянное перераспределение значимости главной и вспомогательной режущих кромок в процессе резания. Величина и направление силы резания при несвободном резании зависит от сил на передней и задней поверхностях как главной, так н вспомогательной режущих кромок. Результирующая1 сила, действующая в горизонтальной плоскости, может быть, найдена как векторная сумма сил, возникающих иа главной и вспомогательной режущих кромках:
ппгл , пгл ; пвсп I респ/п о
Гх, у — г ху (рез) Т гху^р) г ху (рез) Т г ху (тр)»V1^
где РЙ(рез)» Р^рез) — силы, возникающие на передней поверхности соответственно главной и вспомогательной режущих кромок: Рху(тр), Р^Лтр)— силы, возникающие иа задней поверхности соответственно главной и вспомогательной режущих кромок, Как видно из выражения (2.27), величина и направление горизонтальной составляющей силы резания Рху зависит как от величины, так н от направления сил, действующих на главной и вспомогательной режущих кромках.
При уменьшении в процессе обработки главного угла в план< увеличивающаяся активная длина главной режущей кромки при водит к увеличению площади контакта ее задней грани с обрабаты ваемой поверхностью, а следовательно, и к увеличению состав ляющей силы Р^(Тр). Сила Р“уг{ре3) влияет на направление сходз стружки по передней поверхности резца и тем самым определяе' отклонение составляющей Р™у (pc9) от перпендикулярности к глав ной режущей кромке.
Увеличение вспомогательного угла в плане фх ведет к умень шению площади срезаемого слоя вспомогательной режущей кром
Рис. 2.54, Схема действия горизонтальной составляющей силы резания^ а — при фс < 90°, б при фс > 90°Рис. 2.54, Схема действия горизонтальной составляющей силы резания^ а — при фс < 90°, б при фс > 90°кой и площади контакта задней поверхности, прилегающей к ней, с обрабатываемой деталью. Это вызывает уменьшение обеих составляющих силы резання на вспомогательной режущей кромке Р#у(рез) И Рхд (тр) • След- ствием изменения сил на вспомогательной режущей кромке является изменение нап-
Рис. 2.54, Схема действия горизонтальной составляющей силы резания^ а — при фс < 90°, б при фс > 90°
Рис. 2.54, Схема действия горизонтальной составляющей силы резания^ а — при фс < 90°, б при фс > 90°
равления и величины составляющей Ржд.
Следовательно, составляющая Ржу с увеличением угла наклона со образующей обрабатываемой поверхности может либо увеличиваться (если основное влияние на ее величину оказывает сила ^(тр) на задней поверхности главной режущей кромки), либо уменьшаться (если преобладает влияние сил, действующих на вспомогательной режущей кромке). Горизонтальная составляющая Рхи силы резания раскладывается на составляющие Рж и Pti, которые, следовательно, также изменяются при обработке фасонной поверхности на станках с ЧПУ. Характер изменения составляющих Рж и Ру зависит от статических углов в плайе фс и ф1с. Для фс < 90° (рис. 2.54, а):
Рх = р™ - РТ\ Ру = Р™ + РТ- (2.28)
Для фс > 90° (рис. 2.54, б)
П _ пглдВСПГу — Г у Гу ■П _ пглдВСПГу — Г у Гу ■(2.29)(2.29)Рх = Ргкл - р=сп;
П _ пглдВСП
Гу — Г у Гу ■
П _ пглдВСП
Гу — Г у Гу ■
(2.29)
(2.29)
Согласно схеме действия сил и напряжений на передней и задней поверхностях инструмента (см. рис. 2.53), сила сдвига
среза. Нормаль-среза. Нормаль-Р = оЬ °*zs sin р! /3 ’
среза. Нормаль-
среза. Нормаль-
absin 0!absin 0!Pn — °iPn — °iгде а и b — соответственно толщина и ширина ная сила
absin 0!
absin 0!
Pn — °i
Pn — °i
Равнодействующая от силы пластического деформирования срезаемого слоя
^s " |/ \ stop! ) "+' ^ /^ sta рт ) stop! *
Ее горизонтальная составляющая
Р^ - R, Sin Р = -У^- sin р.(2.30)
Отсюда составляющие■
Р= = ~йр, sin Р sin ср; Р,= sin(li! sin Р cos ф.
Для определения сил, действующих на задней поверхности, необходимо знать закон распределения нормальных напряжений на площадке контакта. В соответствии с исследованиями А. Н. Резникова этот закон может быть описан выражением
а = 0,5аг ехр [—3 (-^)2] -
Интегрирование этой функции дает среднее значение напряжения иср = 0,252 оь Тогда сила трения по задней поверхности
Рzy (тр) — crCp/3fr = О,252аЛ&>
где /3 — износ по задней поверхности; b — активная длина режущей кромки, при фасонной обработке b = //sin (ср + о), знак «+» принимают при обработке поверхности с уменьшающимся диаметром, знак «—» ~ при обработке поверхности с увеличивающимся диаметром.
Суммарная горизонтальная составляющая
Р« = Лй^” sin р + О'252^6-
Для определения сил иа вспомогательной режущей кромке необходимо учитывать особенности процесса стружкообразова- ния в условиях несвободного резания. С учетом исследований о процессах на вспомогательной режущей кромке составляющая
„всп 0,252ct^;S sin (ф ± и)
где /з — длина фаски затупления вспомогательной режущей кромки; е — угол при вершине резца.
С учетом всех составляющих окончательно получим:
IJSS/ajSinB . ,. . 0,252gJ3Z sin ф
:—Д— 51П (ф — Tl) Ч——А
Sinp!VY М 1 Sin (ф ± со)
Sin срг;Sin срг;(2.31)(2.31)0,252а t-/'S sin (ф ± со)sin 8
Sin срг;
Sin срг;
(2.31)
(2.31)
п / 1,15 sin 8 с ,, . 0,252/, cos ф\ , .
= —■ д 5 cos (ф — л) 4- ’ , 3) ait 4-
9 V sinw • sin (ф ± co) / 1 ”
. 0,252/'sin (ф ± co)
+atS cos cpn
sins1
где т] — угол отклонения схода стружки от нормали к главной режущей кромке,
1. S sin ф Sin2 (ф ± to)
n = т arcsiniJL.(2.32)
Рис. 2.55. Зависимость изменения со- Рис. 2.56. К расчету погрешности обставляющих Ру и Ру силы резания от работки фасонной поверхности угла наклона обрабатываемой поверхности при КгРис. 2.55. Зависимость изменения со- Рис. 2.56. К расчету погрешности обставляющих Ру и Ру силы резания от работки фасонной поверхности угла наклона обрабатываемой поверхности при Кг
Рис. 2.55. Зависимость изменения со- Рис. 2.56. К расчету погрешности обставляющих Ру и Ру силы резания от работки фасонной поверхности угла наклона обрабатываемой поверх
ности при Кг
Рис. 2.55. Зависимость изменения со- Рис. 2.56. К расчету погрешности обставляющих Ру и Ру силы резания от работки фасонной поверхности угла наклона обрабатываемой поверх
ности при Кг
Учитывая, что.при обработке контура, описываемого уравнением у — f (х), ± tg со = /' (х), можно после подстановки соотношения (2.32) в уравнение (2.31) и последующих упрощений получить:
Рх = 1(^,5 + М) / sin ф — (kaS cos ср + /г4/з sin ф1) S] о,-;
Ру = |(^iS 4- /г2/3) / cos ф + (A3S sin ф 4- № cos Ф0 S] о», (2.33г
_ 1,15 sin р .. _0,252
ГДе^i — sin р! ’2 sin ф 4- /'cos ф *
_ l,i5 sin fl cos ф (sin ф 4 /' cos ф)8.. _ 0,252 (sin ф 4 /' cos ф)
^3 —2 sin pi sin (ф 4 Ф1)’4 sin (ф 4 Ф1)
Экспериментальные графики изменения горизонтальных составляющих в зависимости от угла ю приведены на рис. 2.55. Сравнение последних с расчетными значениями доказывает правильность предлагаемой методики расчета сил.
Таким образом, в процессе обработки фасонных поверхностей на станках с ЧПУ имеют место изменения как величины, так и направления горизонтальной составляющей Рху силы резания.
Изменение составляющих силы резания вызывает в технологической системе появление отклонений величины упругого перемещения, создаваемого в системе в результате натяга. Размер динамической настройки получает некоторое приращение ^A'iK. Вследствие этого отклонения размеров в разных сечениях детали различны. Таким образом, точность размеров на разных участках детали оказывается различной и зависимой от кривизны обрабатываемой поверхности.
Отличительной особенностью возникновения погрешности при обработке фасонных поверхностей является то, что на нее оказывают влияние обе горизонтальные составляющие Р.х и Pti силы
резания (рис. 2.56). Под действием составляющих Рх и Ру в тей нологической системе в каждой точке обрабатываемого профиля будут возникать погрешности 6Х и 65. В результате этого точка ^ принадлежащая теоретическому контуру детали и имеющая коЗ ординаты xt и у (xf), переместится в точку В с координатам^ xt + bx, у (xi) + бу,j
Фактически припуск на обработку в точке с координатор (х, + бх)4
Аф = Ар - 6# - [у (xz + 6х) — у (xz)],где Ар — расчетное значение припуска на обработку.д
В результате возникающих отжатий бх и бу изменяется теку* щий размер обработки или отклонение текущего радиуса ^ детали. Отклонение ^Pi текущего радиуса в каждой точке обработки определяется разностью между расчетным и фактическим: припусками на обработку, т. е. отклонением реального контура- детали от идеального, для которого после замены приращения дифференциалом получим выражение:
АД, = Ар - /1Ф/< (хЛ бх + бу.(2.34).
Значения отжатий
=(2.35)
где ;х и ]у — соответственно жесткость технологической системы в направлении осей X и Y.
Подставляя в соотношения (2.35) зависимости составляющих силы резания от режимных параметров (2.33) и переходя к выражению (2.34), получим отклонение обработанного контура детали:
I X /у1х /X 1у/х /
+ (^_rS2^\k8SH(^L + L^L\fellAa. (2.зб) X 1уIX /х lyU / J
Управление режимами обработки по критерию точности на стадии проектирования операций с использованием аналитических моделей. Учитывая переменность погрешности вследствие: деформаций технологической системы АЛд, возникающую вследствие переменности снл резания, можно повысить точность обработки фасонной поверхности. Эта задача в настоящее время ре-- шается двумя способами. Первый заключается во внесеиии поправки в размер статической настройки инструмента, равной воз- пикающему отклонению АЛд размера. Этот способ редко приме-; няют при использовании современных систем ЧПУ с круговой интерполяцией, так как при обработке фасонной поверхности j необходимо было бы вносить на отдельных участках поверхности . различные поправки. Это требует аппроксимации криволиией-) ного контура обработки, что сводит на нет преимущества круговой '
интерполяции, Кроме того, усложняется процесс подготовки управляющей программы, так как возникает необходимость расчета предискажений траектории для каждого отдельного участка фасон-. ной поверхности.
Второй способ заключается в стабилизации самой величины Лд. В этом случае стабилизированное значение погрешности компенсируется поправкой размера статической настройки. Управление величиной погрешностей, определяемых деформациями технологической системы, как правило, осуществляется за счет регулирования силой резания. Последняя, в
Рис. 2.57. Сравнительные данные о погрешности обработки профиля деталиРис. 2.57. Сравнительные данные о погрешности обработки профиля деталисвою очередь, управляется путем изменения подачи. Подачу необходимо увеличить, если сила резания уменьшается, и наоборот,
Рис. 2.57. Сравнительные данные о погрешности обработки профиля детали
Рис. 2.57. Сравнительные данные о погрешности обработки профиля детали
уменьшить с увеличением силы ре
зания. При обработке на станках с ЧПУ это условие может быть реализовано путем задания в каждом кадре управляющей программы (задающем движение инструмента по соответствующему участку обработки) конкретного значения подачн.
На станках с ЧПУ третьего поколения, управляемых непосредственно от ЭВМ, имеется возможность непрерывного изменения подачи по заданному закону, что позволяет осуществить непрерывное управление точностью обработки любых фасонных поверхностей:
5 =5 =А^чеРтА^чеРт(2.37)
5 =
5 =
А^чеРт
А^чеРт
X /*/у /
где Д^Черт — заданная точность обработки.
На рас. 2.57 показаны профиль обрабатываемой детали и погрешность обработки в том случае, когда все поверхности детали обрабатывают с постоянной подачей (рис. 2.57, а), при работе с переменной подачей (рис. 2.57, б) и практически получаемая погрешность при обработке с переменной подачей и коррекцией (рис. 2.57, в). Отличие практически получаемой погрешности от теоретически ожидаемой указывает иа то, что кроме рассматриваемых имеют место другие виды погрешностей, (погрешности статической настройки; погрешности, связанные с изнашиванием инструмента и др.).
Подобная картина изменения погрешностей наблюдается и | при фрезеровании, особенно при обработке криволинейных про- J страиственно-сложных поверхностей (например, штампов, пресс- | форм и т. д.). При объемном фрезеровании концевой радиусной 3 фрезой изменение конфигурации и угла наклона обрабатываемой Ч поверхности вызывает изменение активной длины режущей кромки 1 и ее положения. В результате этого в работу включаются различ- | ные участки режущей кромки, имеющие неодинаковую режущую | способность и снимающие различный объем металла. Указанная 1 особенность обработки деталей сложного профиля вызывает зна- j чительное изменение величины и направления результирующей силы резания, что, в свою очередь, порождает переменную пог- 1 решность профиля фасонной поверхности.*
Полученные для объемного фрезерования аналитические за- - висимости, позволяющие установить взаимосвязь составляющих i силы резания с конфигурацией обрабатываемой поверхности, i имеют вид
P2=l,15ajSz J KR cosp dtp -J- 0,252pai j Z3/?dcp;i
Рх=1,15аг5г j Л/^slnp cos(pd(p-J-0,252a(- I Z3/?cosq>d(p; a фнj
Py = IJSOjSz j KR sin p sin (p dtp -J- 0,252a; J Z3^coscpd(p 5 фнфн
^/(1 — sin ф sin ip sin co + cos $ cos co)2 — sin3 q> cos4 ip?
при =—■
где Рг, Px, Pti— главная, осевая и радиальная составляющие | силы резания соответственно; Sz — подача на зуб; фи> (рв — углы, | характеризующие нижнюю и верхнюю границы пятна контакта фрезы с обрабатываемой и обработанной поверхностями; R — j радиус сферической части фрезы; р. — коэффициент трения; ф — угол поворота зуба; to — угол наклона обрабатываемой поверх- j ности в направлении подачи.|
Стабилизацию размера динамической настройки целесообразно 3 производить введением направленного изменения подачи. С уче- | том аналитических формул для расчета сил резания закон управ- j ления подачей в зависимости от профиля обрабатываемой поверх- | ности имеет вид Sz = А/Б, где
Г 2 ФВ■ |
п=! (Pg
dz4-sin ф-^-+ sin фdz4-sin ф-^-+ sin ф/ . , dz . dz XX/ . , dz . dz XX, cos ф 1 n , /2 J, cos ф 1 n , /2 J+ sin p sin ф (sin ip+ sin p sin ф (sin ipdz dydz dy, dz X x . sin 6 cos q> 1 n , со5^)) + /г J^^’, dz X x . sin 6 cos q> 1 n , со5^)) + /г J^^’(2.38)
dz
4-sin ф-^-+ sin ф
dz
4-sin ф-^-+ sin ф
/ . , dz . dz XX
/ . , dz . dz XX
, cos ф 1 n , /2 J
, cos ф 1 n , /2 J
+ sin p sin ф (sin ip
+ sin p sin ф (sin ip
dz dy
dz dy
, dz X x . sin 6 cos q> 1 n , со5^)) + /г J^^’
, dz X x . sin 6 cos q> 1 n , со5^)) + /г J^^’
где An ~~ допустимые упругие деформации мальком к обрабатываемой поверхности;
в направлении, нор- dz dzТ* "d^” тангенсыв направлении, нор- dz dzТ* "d^” тангенсыуглов наклона касательных к обрабатываемой поверхности в соответствующих координатах; -Jподатливость фрезы в плос- кости ХУ; —податливость технологической системы в осе-
в направлении, нор- dz dz
Т* "d^” тангенсы
в направлении, нор- dz dz
Т* "d^” тангенсы
Рис. 2.58. Графики изменения погрешности обработки на разных участках детали:1 — расчетная погрешность обработки при Sz = cons = 0,1 мм/зуб; 2 — фактическая погрешность обработки прн $г = const = = 0,1 мм/зуб; 3 — фактическая погрешность обработки при S2 = varРис. 2.58. Графики изменения погрешности обработки на разных участках детали:1 — расчетная погрешность обработки при Sz = cons = 0,1 мм/зуб; 2 — фактическая погрешность обработки прн $г = const = = 0,1 мм/зуб; 3 — фактическая погрешность обработки при S2 = varвом направлении.
Рис. 2.58. Графики изменения погрешности обработки на разных участках детали:
1 — расчетная погрешность обработки при Sz = cons = 0,1 мм/зуб; 2 — фактическая погрешность обработки прн $г = const = = 0,1 мм/зуб; 3 — фактическая погрешность обработки при S2 = var
Рис. 2.58. Графики изменения погрешности обработки на разных участках детали:
1 — расчетная погрешность обработки при Sz = cons = 0,1 мм/зуб; 2 — фактическая погрешность обработки прн $г = const = = 0,1 мм/зуб; 3 — фактическая погрешность обработки при S2 = var
Графики изменения погрешности обработки на разных участках детали цилиндрической формы показаны на рис. 2.58. При обработке детали с переменной подачей, рассчитанной по зависимости (2.38), погрешность обработки в пределах одной фасонной поверхности существенно уменьшается (кривая 3).
Таким образом, применение переменной подачи в соответствии с условием силового нагружения технологической системы в направлении выполняемого размера позволяет повысить точность обработки в 2—3 раза.
Структурно-параметрическая оптимизация многоинструментной обработки. При обработке на автоматах режущие инструменты работают в более широком диапазоне режимов резания, чем при обработке на универсальных станках. Так, скорость резания при обработке одной детали в зависимости от перепада диаметров ступеней может изменяться в 3 раза н более. Другой особенностью автоматных операций является взаимовлияние комплекса сило-
вых факторов, возникающих в результате действия каждого инструмента наладки. Силовое воздействие инструментов продольного суппорта приводит к изменению условий резания на поперечном суппорте, и наоборот. Названные особенности обусловливают два основных требования, предъявляемых к математическим моделям, описывающим эти процессы; они должны быть широкодиапазонными и учитывать взаимное влияние отдельных инструментов. наладки. Доминирующими технологическими ограничениями при автоматной обработке являются заданная точность и шероховатость поверхности. Рассмотрим моделирование этих ограничений.
Модель точности. Для формирования математической модели технологического ограничения по точности необходимо определить суммарную погрешность обработки
As = Адин + Асхат»
где Дди11 — погрешность, связанная с изменением силы резания и жесткости упругой технологической системы; Астат — погрешности, не зависящие от упругих перемещений в технологической системе.
Погрешность Длитт обработки образуется за счет перемещений узлов станка и прогиба деталей под действием силы резаиия. Ее величина определяется режимами резания, а Астат обычно оценивается на основе статистических данных.
Для вывода основных зависимостей, определяющих погрешность выполнения размеров, рассмотрим баланс деформаций в направлении выполняемых размеров. Сначала произведем декомпозицию технологической системы на подсистемы из условий сла- ч бой взаимозависимости и возможности определения характеристик каждой из выделенных подсистем. В рассматриваемом случае целесообразно выделить три подсистемы:
шпиндель — приспособление для закрепления заготовки; продольный суппорт с закрепленным на нем инструментом; поперечный суппорт с закрепленным на нем инструментом. Используя теорию других деформаций и рассматривая каждую из подсистем отдельно, получим зависимости для деформаций частей технологической системы по осям координат (табл. 2.65).
2.65. Деформации по осям координат для составных частей технологической системы (рис. 2.59)
Шпиндель-заготов ка
Продольный суипорт-ннструмехт
Поперечный суппорт-инструмент
Р$1 + ^Х2
/хО
Pjcl Рха
У»:
/хо
Х01 —-—
7 XI
_ pw
Ум — -•—
^1
Рх« х03 — —. 7x2
Руй
У01 — ~;— - /у2
Рх*Рх*Р*.Р*.XXРис. 2.59. Расчетная схема двухсуп- Рис. 2.60. Схема формирования по- портной многоинструментной обработ- грешностей динамической настройки кидля диаметральных и линейных размеровРис. 2.59. Расчетная схема двухсуп- Рис. 2.60. Схема формирования по- портной многоинструментной обработ- грешностей динамической настройки кидля диаметральных и линейных размеров
Рх*
Рх*
Р*.
Р*.
X
X
Рис. 2.59. Расчетная схема двухсуп- Рис. 2.60. Схема формирования по- портной многоинструментной обработ- грешностей динамической настройки кидля диаметральных и линейных раз
меров
Рис. 2.59. Расчетная схема двухсуп- Рис. 2.60. Схема формирования по- портной многоинструментной обработ- грешностей динамической настройки кидля диаметральных и линейных раз
меров
Рассмотрим теперь деформации технологической системы в направлении выполняемых размеров и влияние этих деформаций на размеры. На рис. 2.60 показаны схемы искажения размеров вследствие деформирования технологической системы. Очевидно, что фактический радиус R^ = RH + Уо — Уох- Здесь учтено, что смещение у^ положительно, a у01 отрицательно. Аналогично для линейных размеров (рис. 2.60) £ф = La — х0 + ^oi-
Вводя обозначения Ух — Яф — Rh и х2 = Ьф — LH и используя зависимости из табл. 2.65, получим значения деформаций технологической системы в направлении выполняемых размеров:
Рух — Руа Рух Рух ■ Руа .9 OQ4
=+==+(2.40)
Jxo/х2 1хх JX02
где /хоз и /уо1 — суммарные жесткости взаимодействующих подсистем, причем l//oi = 1//о + 1//р
Погрешность выполнения размера характеризуется рассеянием размеров в партии деталей. Поэтому динамическая составляющая погрешности обработки может быть определена как интервал рассеяния деформаций технологической системы в направлении выполняемого размера:
^Ух = У1шах — Rimin’ ^-^2 = ^зтах ^tmin*(2-41)
Разброс деформаций обусловлен нестабильностью механических свойств обрабатываемого материала (наличие допуска на твердость материала в партии заготовок), разбросом жесткостей технологической системы (наличие допуска на податливость узлов станка, изнашивание станка) и колебанием снимаемых припусков (наличие допуска на размеры заготовок).
Введем обозначения:
(±-|-) — колебание сил резання вследствие разброса твердости материала заготовок партии в долях от номинального значения;
(±-^-) — допустимое колебание жесткостей технологической
системы в долях от номинального значения;
Mi ±1 — глубина резання, снимаемая t-м инструмен
том наладки, и поле ее колебаний (через колебания сил резания).
Чтобы из соотношений (2.41) получить модель, описывающую влияние условий обработки (в частности режимов резания) на динамическую составляющую погрешности выполнения размеров, нужно в выражения (2.39, 2.40) подставить зависимости, описывающие влияние режимов на силы резания. Определяя затем наибольшее и наименьшее значение для й их, с учетом указанных параметров рассеяния деформаций е, Д/ и М, придем к искомой модели погрешности. Например, при подстановке в выражения (2.39), (2.40) эмпирических зависимостей для сил резаиия типа (2.7), получим следующий вид модели динамической составляющей погрешности размеров:
ДУ, = (e + ^/)ДУ, = (e + ^/)CyxMviyoiCyxMviyoiСГЛ у Ур-^—SXP«lyoiСГЛ у Ур-^—SXP«lyoi-: Sf" 1у0-: Sf" 1у0Ур С^Ма Ур1 У + -Н-52 »Ур С^Ма Ур1 У + -Н-52 »Дх2 = (8 4- Д/)Дх2 = (8 4- Д/)(Ж« Ур 1x02(Ж« Ур 1x02IyoIyoСУМ2 Ур С^Д/. ур1x021x0СУМ2 Ур С^Д/. ур1x021x0(2.42)(2.42)
ДУ, = (e + ^/)
ДУ, = (e + ^/)
CyxMviyoi
CyxMviyoi
СГЛ у Ур
-^—SXP«
lyoi
СГЛ у Ур
-^—SXP«
lyoi
-: Sf" 1у0
-: Sf" 1у0
Ур С^Ма Ур
1 У + -Н-52 »
Ур С^Ма Ур
1 У + -Н-52 »
Дх2 = (8 4- Д/)
Дх2 = (8 4- Д/)
(Ж« Ур 1x02
(Ж« Ур 1x02
Iyo
Iyo
СУМ2 Ур С^Д/. ур
1x021x0
СУМ2 Ур С^Д/. ур
1x021x0
(2.42)
(2.42)
Разработанные модели позволяют прогнозировать качество обработки для выбранных схем наладки и режимов резания. Однако при проектировании более эффективна другая задача: по заданным показателям качества выбрать условия обработки (схему наладки и режимы резания), обеспечивающие выпуск
Рис. 2.61. Области бездефектных (по точности) суммарных глубин (а) допустимых подач при двухсуплортной обработке (б)Рис. 2.61. Области бездефектных (по точности) суммарных глубин (а) допустимых подач при двухсуплортной обработке (б)
Рис. 2.61. Области бездефектных (по точности) суммарных глубин (а) допустимых подач при двухсуплортной обработке (б)
Рис. 2.61. Области бездефектных (по точности) суммарных глубин (а) допустимых подач при двухсуплортной обработке (б)
Рис. 2.62. Линии уровней равных па-Рис. 2.62. Линии уровней равных па-раметров шероховатости поверхности детали из стали 45 для процесса продольного точения резцом Т15К6 (г = ^= 1 мм фу ^ 45 , Фю ^~ Ю°)раметров шероховатости поверхности детали из стали 45 для процесса продольного точения резцом Т15К6 (г = ^= 1 мм фу ^ 45 , Фю ^~ Ю°)годных деталей. На основе системы (2.42) при заданной производительности или шероховатости (г, е. когда определены подачн продольного н поперечного суппорта) можно построить области суммарных глубин резания, обеспечивающие выполнение требований по точности (рис. 2.61, а). Когда перераспределение глубин невозможно, могут быть использованы области допустимых задач (рис. 2.61, б).
Рис. 2.62. Линии уровней равных па-
Рис. 2.62. Линии уровней равных па-
раметров шероховатости поверхности детали из стали 45 для процесса продольного точения резцом Т15К6 (г = ^= 1 мм фу ^ 45 , Фю ^~ Ю°)
раметров шероховатости поверхности детали из стали 45 для процесса продольного точения резцом Т15К6 (г = ^= 1 мм фу ^ 45 , Фю ^~ Ю°)
Полученные результаты еще не решают проблему проектирования оптимальной двухсуппортной многоинструменталь-
ной наладки в целом, однако позволяют прогнозировать эффектив-
иость (в смысле обеспечения заданной точности и шероховатости) нескольких возможных вариантов и принять вариант, который обеспечит требуемое качество деталей при, например, максимальной
производительности.
Использование широкодиапазоиной модели шероховатости позволяет построить области изменения режимов резания, обеспечивающих заданную высоту микронеровностей (рис. 2.62). Параметрами управления при этом выбраны подача и скорость резания как технологические факторы, наиболее существенно влияющие на высоту микронеровностей.
Модели точности (2.42) отражают влияние не только параметров многоннструментной наладки (режимов резания каждого инструмента), но и ее структуры — числа и типов инструментов на каждом суппорте. Поэтому эти модели позволяют производить как параметрическую, так и структурную оптимизацию много- ннструментных наладок.
При расчете режимов резаиия и норм времени на миогошпин- дельных токарных автоматах необходимо учитывать нх особенности:
частота вращения шпинделя на всех позициях одинакова; все позиции обслуживает один продольный суппорт, следовательно, длина рабочего хода
Lp.x(l) max {Lp.s(/, 1, Л)1,
где Lp.x (/, 1, Л) — длниа рабочего хода Л-го инструмента продольного суппорта, работающего иа 1-й позиции;
так как каждую позицию обслуживает свой поперечный суппорт, то длина рабочего хода поперечного суппорта, обслуживающего /-ю позицию
= шах{£р.х(Л 2, К)),
где Lp. х (/, 2, К) — длина рабочего хода Л-го инструмента, за< крепленного на 7-м поперечном суппорте;
высокая эффективность использования токарных многошпиндельных автоматов достигается за счет одновременной работы продольного и поперечного суппортов; системы (2.37) и (2.38) позволяют определить режимы, обеспечивающие выполнение требований с учетом этой особенности.
Графический учет взаимного влияния работы инструментов продольного и поперечного суппортов может быть проведен с использованием области допустимых подач, которую строят для каждой позиции.
Для определения оптимальных значений подач продольного и поперечного суппортов в рамках позиции для данной структуры наладки необходимо построить линии равных времен рабочих ходов;
LP- х (1)^р- х 2)
nSU. 1) ~ nS(I. 2) ’
где S (/, 1) — подача профильного суппорта 7-й позиции; 5(7, 2) — подача поперечного суппорта 7-й позиции
После преобразования уравнение примет вид;
Координаты точки пересечения линии равных времен и границы области допустимых подач и будут являться значениями подач продольного и поперечного суппортов, которые обеспечат максимальную производительность {минимальное машинное время) и наибольшую точность обработки, а также минимальные затраты на инструмент при этой производительности в рамках рассматриваемой позиции.
Однако на многошпиндельных автоматах ведется одновременная обработка на всех позициях и, следовательно, подача продольного суппорта едина. Поэтому определить оптимальные значения подач продольного н поперечного суппорта можно по следующим формулам:
S (1) = min S (7, 1);
3(7.=
Lp. X (U
где S (1) — единая подача продольного суппорта.
Следовательно, производительность определяется той позицией, на которой допустима минимальная подача продольного суппорта. Поэтому всегда стремятся так составить структуру наладки, чтобы допустимые подачн продольного суппорта на всех позициях были близки между собой. Эту задачу можно решить лишь изменением структуры наладки. Рассмотрим алгоритм улучшения структуры иаладкн, используя систему (2.38), для детали, 248
SS4±14±1RlSOiRlSOiss52.0,3gw52.0,3gwйгбо/VMйгбо/VMРис. 2.63. Чертеж детали (к задаче оптимизации структуры многоинстру-" ментной наладки)Рис. 2.63. Чертеж детали (к задаче оптимизации структуры многоинстру-" ментной наладки)продольного суппорта на /-й по-продольного суппорта на /-й по-
S
S
4±1
4±1
RlSOi
RlSOi
s
s
52.0,3gw
52.0,3gw
йгбо/
VM
йгбо/
VM
Рис. 2.63. Чертеж детали (к задаче оптимизации структуры многоинстру-" ментной наладки)
Рис. 2.63. Чертеж детали (к задаче оптимизации структуры многоинстру-" ментной наладки)
продольного суппорта на /-й по-
продольного суппорта на /-й по-
изображенной на рис. 2.63. Схему наладки будем изменять перемещением инструментов о одной позиции на другую.
В качестве стартового варианта наладки, исходя из опыта, примем следующую структуру (табл. 2.66). Используя систему (2.42), для каждой позиции можно определить область предельных допустимых подач продольного и поперечного суппортов для этой наладки. Строя на этих графиках линии равных времен рабочих ходов, можно найти максимально возможную подачу S (I) = min S (/, I) продольного суппорта, (S (/, I) — максимально возможная подача зиции).
В табл. 2.67 приведены значения подач для стартового варианта наладки, определяемые для условий работы каждой рабочей позиции в отдельности. Учитывая, что токарные многошпиндельные горизонтальные автоматы имеют единый продольный суппорт, необходимо определить единую подачу продольного суппорта. Для данного стартового варианта S (1) = min (0,42; 0,175; 0,3; 0,35) = 0,175. Для найденной подачи продольного суппорта из графиков областей допустимых подач можно определить рекомендуемые значения подач поперечных суппортов. Эти значения для некоторых позиций оказываются меньше, чем те, которые допустимы при независимой работе позиций. Это обстоятельство вызвано тем, что построение областей предельных подач позволило выявить случаи неоправданного увеличения подач, не дающего повышения производительности в целом.
Лимитирующей в предложенной наладке является вторая позиция, так как S (1) = S18. На этой позиции работают два проходных резца с суммарной глубиной резания 3 мм. Из системы неравенств (2.42) следует, что увеличение подачи может быть достигнуто за счет уменьшения суммарной глубины резания. Поэтому имеет смысл переместить один проходной резец со второй позиции, например на первую, где имеется значительный запас по подаче (Su = 0,42 мм/об). В результате получим второй вариант наладки (табл. 2.68). Действительно, итоговая подача продольного суппорта увеличилась до 0,24 мм/об, а машинное время уменьшилось с 0,337 до 0,226 мин (см. табл. 2.71).
В этой наладке лимитирующей снова является вторая позиция, так как S° = Sll2 = 0,24 мм/об. Из графиков областей предельных подач для этого варианта наладки видно, что допу-
Номер т«!рн
£.66,Стартовыи» вариант
наладки и области допустимых для него подач
Схема обработка.
Область допустимых" подач
25 + 0,1
0,34 ’7777777!М7?7^
5И5а
5о- 0,39
W3w)j
30,5-8.18
0,1 0,175
5z
5Z
$z
02
01
0,08 002
о
0,085 004 О
0
0,1 -
Q L
0,1
Ш 5.
0,1 0,175
/0± 0, t
36,5 + 0,2
37± Oil
В К
з*м
15тъп
52-0,39
0,3 -
0,2
0.1
0,04
° 012 0,175 0,21
0,1 - I ;
0,015 ^
0 0,1 0,175 0,3
Si
5,
ТМ7777777.
51
0.35^
^тттт^ттгу^тт?
0,1 0,175 0,35 5t
№ S
№
С С
Е
£
Суппорт
Инструмент
к и
«И я
«££
52 -
4s S
И
X X
S . £ а S’-1 Q.S
So
Ч Е 5 3
L
к X
°
1
н
1
Подачи суппортов, мм/об
S Я)
d
О к
и 03
S
Л
м
3 го
? X
о я
У
я ^« с; га к «.СиИ
=о 3
5 о
У я 5 к о
СУК
1
Продольный
1
Зенкер
1
28,2
48
—
0,42
0,175
2
Продольный
1
Резец проходной
1
48
0,24
0,175
0,175
Резец проходной
2
39
Поперечный
2
Резец подрезной
1
11,5
11,5
0,3
0,04
3
Продольный
1
Резец фасочный
1
3
48
0,11
о,з
0,175
Поперечный
2
Резец подрезной
2
5,5
s; 5
0,34
0,025
4
Поперечный
2
Резец фасонный
1
5
'5
0,1
0,08
0,02
Резец канавочный
2
3
5
Продольный
1
Метчик
1
16,5
4,8
—
0,35
0,35
6
Поперечный
2
Резец отрезной
1
10,5
10,5
0,22
0,085
0,04
2.67. Расчетная карта подач для многоинструментной нялапки (стартовый вариант)
стимая подача (0,24 мм/об) продольного суппорта при совместной работе проходного и подрезного резца меньше допустимой подачи (0,25 мм/об) проходного резца при условии его независимой работы, поэтому переместим подрезной резец со второй позиции на третью (табл. 2.69). В итоге получим ожидаемое увеличение допустимой подачи продольного суппорта, а вместе с ним уменьшение машинного времени до 0,191 мин (см. табл. 2.71).
Далее рассмотрим возможность увеличения подачи продольного суппорта путем совмещения работы проходного резца на второй позиции с работой какогс-лнбо инструмента поперечного 251
Иснгд soauy&i
2.68. Второй Вариант
наладки и область допустимых для него подач
Схема обработки.
St
j + 9,1
37 ±0.12
3Q5-0J8
10 ±0,1
56^s
^и
'2
25 ±0,1
46,5 ±0,2
355+0,2
<5x45*
0.15
002 О
л^ш
ismtn
1^2
52- о,39
Область допустимых подач
^Г
О
Зг
7777777777777.
0,1 0,24 0,3
8г
0,06 О
ОЛ о
ч
0,1 -
5г1- Q3
0,Р 0,24 0,32 S1
0,1 0,220,25
0,08 V/7??7??;;??22^;
0,045
О
0,1 0,24
0,085 VMU22.ZSE7.
0,05 эу^»—1
00,10,24 0,35 Sf
2.69. Третий, вариант
наладки и область допустимых для него подач
Область допустимых подач
5г
о,1 -
0,25 0,3
0,21 7777777777777777777777
0,085 0,06 О
0,10,^50,35 St
270. Четвертый вариант наладки и область допустимых для него подач
2.71. Результаты расчета различных вариантов наладки
Номер варианта
Подача продольного суппорта, мм/об
Частота вращения шпинделя, мм-1
Машинное время,
1 (табл. 2.66)
0,175
710
0,337
2 (табл. 2.68)
0,24
760
0,226
3 (табл. 2,69)
0,25
800
0,191
4 (табл. 2.70)
0,275
800
0,184
суппорта. Из системы (2.42) следует, что это можно сделать за счет совмещения работы проходного резца на второй позиции с работой фасонного резца на четвертой позиции. Переместим фасонный резец с четвертой позиции на вторую. Получим четвертый вариант наладки (табл. 2.70), а машинное время уменьшится до 0,184.
Таким образом, путем рационального размещения инструмента по позициям автомата удалось увеличить подачу продольного суппорта от 0,175 до 0.275 мм/об, что повлекло за собой уменьшение машинного времени от 0,337 до 0,184 мии (т. е. более чем в 1,8 раза)
Диалоговое проектирование
Применение в САПР системных моделей, например типа (2.15), дает новые возможности технологу. Такая система позволяет выявить активное ограничение, т. е. ограничение, которое определяет границы допустимой области оптимизируемых параметров. А это является прямым указанием технологу (со стороны ЭВМ) о первоочередном направлении возможного совершенствования проектируемой операции. Например, если активным ограничением в системе (2.15) оказалась мощность привода станка, то это можно рассматривать как указание о необходимости выбора иа операцию более мощного станка. Таким образом, использование системных моделей создает предпосылки для организации процесса автоматизированного пр( ектирования в режиме диалога.
Ниже описан пример диалогового проектирования одноинстру- меитной токарной операции с использоваиием пакета прикладных программ ТОКАР. ППП ТОКАР предназначен для расчетной параметрической, структурно-диалоговой оптимизации одно- ииструментных токарных операций. Информационное обеспечение пакета состоит из математических моделей технологических ограничений и четырех критериев оптимальности,
В состав технологических ограничений входят: точность выполняемого размера, точность формы, мощность станка, предельная нагрузка механизма подач станка, контактная прочность
2.72. Бланк исходных данных для расчета режимов токарной обработки
66СтанокСтанокМодель станкаМодель станкаМСТМСТКодКод1Н611Н61
6
6
Станок
Станок
Модель станка
Модель станка
МСТ
МСТ
Код
Код
1Н61
1Н61
S' о
Нанмено-
•ванне
Наименование
Обозначение
Тип
-значение s
1
Инструмент
Материал режущей части Ширина державки Высота державки резца Вылет резца
Главный угол в плане Вспомогательный угол в плане
Передний угол
Радиус при вершине резца Толщина пластинки твердого сплава
МИ в и LP ФИ ФИ)
Г R НПЛ
Код Число
»
»
»
»
2
20
20
40
60
—10
0
11
5
2
Деталь
Материал детали или НВ (для чугуна н алюминиевых сплавов)
Диаметр детали
Диаметр обработки
Вылет детали
Погрешность заготовки
Состояние поверхности
мд
СИ(НВ)
до ГД кзл СП
Код
Число
»
»
»
Код
2
75- ?
601
60
100
0,35
1
3
Условия операции
Вид обработки Допуск на размер Допуск формы Высота микронеровности Глубина резания Длина резания Длина рабочего хода Способ закрепления детали
во ДОПР ДОПФ RZ т ГРЕЗ ГРХ А
Код Число
»
»
Код
1 0,2 0,05
20
2
80
85
3
4
Вспомогательные времена
Время на смену инструмента Время вспомогательного хода Вспомогательное время
тем твх ТВСП
Число »
5 0,58
0,43
уЯ
Блок
Переменная
5
Критерий
Критерий оптимальности
К
Код
режущей пластины инструмента, шероховатость обрабатываемой поверхности. Учитываются также кинематика станка и организационное ограничение по периоду стойкости инструмента.
ПИП ТОКАР реализован на ЭВМ типа СМ4.
Оптимизация режимов резания осуществляется по одному из четырех критериев: штучному времени, часовой производитель» ности, затратам и а режущий инструмент, стоимости операции. Вначале традиционным путем разрабатывают стартовый вариант операции, без расчета режимов резания. Для описания стартового варианта необходимо заполнить бланк исходных данных. Бланк исходных данных и примеры кодировочных таблиц приведены в табл. 2.72, 2.73.
Начало работы. После запуска задачи ЭВМ запрашивает фамилию работающего. Эго необходимо для того, чтобы ЭВМ в режиме коллективного пользования могла запомнить и впоследствии идентифицировать исходные данные пользователя. При желании варианты исходных данных могут сохраняться и через некоторое время расчет данного варианта операции можно повторять без введения исходных данных. Достаточно ввести фамилию проектировщика.
Ввод блоков исходных данных. После распечатки заголовка программы ЭВМ запрашивает ввод блоков данных из бланка исходных данных. Номера, названия блоков и мнемоника вводимых параметров операции совпадает с тем, что имеется в бланке. После ввода каждого блока ЭВМ распечатывает данные так, как она их приняла и дает возможность проконтролировать их правильность. Если обнаружено несовпадение данных в бланке ив контрольной распечатке (что может быть, если данные были введены без десятичных точек или не отделены друг от друга запятыми), то необходимо на запрос о режиме работы ввести 1 и нажать клавишу ВК (на некоторых типах дисплеев RETURN или CR). После этого нужно повторно ввести данные текущего блока. Если же ЭВМ приняла параметры операции правильно, то нужно нажать клавишу ВК. При возникновении синтаксической ошибки при вводе задача дублирует запрос на ввод блока.
2.73. Кодификатор вида обработки и материала режущей части инструмента (фрагмент)
Вид обработка'
Код
Материал режущей части
Код
Наружное продольное точение
1
ТЗОК4
1
Растачивание
2
Т15К6
2
Подрезка
3
Т14К8
3
Отрезка
4
Т15К10
4
ВК2
И
В КЗ
13
9 П/р, С. Н. Корчака
257
Ввод блока 5 организован в режиме «меню», т. е. ЭВМ предлагает выбрать один из предусмотренных в пакете критериев оптимальности. Ниже приведен протокол диалога о ЭВМ при вводе исходных данных. Информация, вводимая технологом, подчеркнута.
ЧОИ КА*. "ТЕХНАТВЕРСИЯ ТКО03ЧОИ КА*. "ТЕХНАТВЕРСИЯ ТКО03ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА
ЧОИ КА*. "ТЕХНАТВЕРСИЯ ТКО03
ЧОИ КА*. "ТЕХНАТВЕРСИЯ ТКО03
ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
ИНСТРУМЕНТ: MH>B»H,LP, РИ, Wt/.Гг R,НПЛ ? 2>2@,28,49, 75, ts -$*>6.5,5
ПРИНЯТО:
2.000 20.000 20.000 40.000 75.000
15.000 -10.№00.5005.000
ДЕТАЛЬ: МД,СИ, Д, 10,U,ПОЗ,СП ? 11,75,50,50,100,0.35,1
ПРИНЯТО;
11.000 75.000 50.000 50.000 100.000
0.350 1.000 ./?.
УСЛОВИЯ ОПЕРАЦИИ ВО, ВОПР, МП*, RZ,T, VE3*LPX,A
1,6.15,6.035,20,2*80,85,3
^^0806.150 0.035 20.000 2.000
80.000 05.^83.00 0
ВРЕМЕНА: ТСМ,ТХХ,ТВСП ? 5,0.58,0.43
ПРИНЯТО:
2.--ЧАСОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 4.—СТОИМОСТЬ ОПЕРАЦИИ?2.--ЧАСОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 4.—СТОИМОСТЬ ОПЕРАЦИИ?5.000 0ч 5880.430
2.--ЧАСОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 4.—СТОИМОСТЬ ОПЕРАЦИИ?
2.--ЧАСОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 4.—СТОИМОСТЬ ОПЕРАЦИИ?
КРИТЕРИЙ : 1.—«ТУЧНОЕ ВРЕМЯ
3.—ЗАТРАТЫ НА РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2
ПРИНЯТО:
2.000 ./?.
МАРКА СТАНКА ?
1Н61
ПРИНЯТО:
1Н51
После расчета распечатывается таблица оптимальных режи мов резання для данного варианта операции.
1 ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕНИНЫ ГI РЕЗАНИЯ Г1 ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕНИНЫ ГI РЕЗАНИЯ ГЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЕВЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЕВ!!I ЧАСТОТА I I ВРАЩЕНИЯ !I ЧАСТОТА I I ВРАЩЕНИЯ !ПОДАЧАПОДАЧА111/ЖН1/ЖНМН/ОБ 1МН/ОБ 1Г ШТУЧНОЕ ? ЧАСОВАЯ ‘ЗАТРАТЫ НА! СТОИИОСТЫ1 ВРЕМЯ !ПР0ИЗВ0ДИТ!РЕН. ИНСТР! ОПЕРАЦИИ !МИН ! НТ/ЧАС ! КОП 1 КОП !Г ШТУЧНОЕ ? ЧАСОВАЯ ‘ЗАТРАТЫ НА! СТОИИОСТЫ1 ВРЕМЯ !ПР0ИЗВ0ДИТ!РЕН. ИНСТР! ОПЕРАЦИИ !МИН ! НТ/ЧАС ! КОП 1 КОП !1**1200.0 '• 0.1300 11.74 49!34.3867!8.3486!1**1200.0 '• 0.1300 11.74 49!34.3867!8.3486!1.919011.91901
1 ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕНИНЫ Г
I РЕЗАНИЯ Г
1 ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕНИНЫ Г
I РЕЗАНИЯ Г
ЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЕВ
ЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЕВ
!
!
I ЧАСТОТА I I ВРАЩЕНИЯ !
I ЧАСТОТА I I ВРАЩЕНИЯ !
ПОДАЧА
ПОДАЧА
1
1
1/ЖН
1/ЖН
МН/ОБ 1
МН/ОБ 1
Г ШТУЧНОЕ ? ЧАСОВАЯ ‘ЗАТРАТЫ НА! СТОИИОСТЫ1 ВРЕМЯ !ПР0ИЗВ0ДИТ!РЕН. ИНСТР! ОПЕРАЦИИ !
МИН ! НТ/ЧАС ! КОП 1 КОП !
Г ШТУЧНОЕ ? ЧАСОВАЯ ‘ЗАТРАТЫ НА! СТОИИОСТЫ1 ВРЕМЯ !ПР0ИЗВ0ДИТ!РЕН. ИНСТР! ОПЕРАЦИИ !
МИН ! НТ/ЧАС ! КОП 1 КОП !
1**1200.0 '• 0.1300 11.74 49!34.3867!8.3486!
1**1200.0 '• 0.1300 11.74 49!34.3867!8.3486!
1.91901
1.91901
^ Дополнительно выдается информация о значении основного ^остальных критериев на данных режимах резания. В стартовом варианте операции главным был отмечен критерий — часовая производительность (2). Рекомендуемые ЭВМ режимы реза* £ияз п = 1200 мин’1, S ~ 0,13 мм/об. При этом производитель- ность достигнет 34,3867 шт/ч, штучное время 1,7449 мин, затраты ^а режущий инструмент 0,3486 к., стоимость операции Д.919 к.
Большой практический интерес представляет вопрос об учете Технологических ограничений. ЭВМ может предоставить необходимую информацию. Для этого на подсказку ТКО необходимо Ввести ключевые слова АО (активные ограничения).
ТКОАО
ПАКЕТ нТОКАРи
ЗАДАЧА ТКО
ИВАНОВ
АКТИВНЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ
-- МОЩНОСТЬ СТАНКА,
Ответ ЭВМ (мощность станка) позволяет сделать вывод, что ганок 1Н61, взятый в стартовом варианте операции, является Маломощным для заданных условий обработки.
Запросим характериетикн используемого станка (ключ ХС).
ткожс
‘ПАКЕТ "ТОКАР*
ЗАДАЧА ТКО ИВАНОВ
£ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЧКА 1Н61
Z^s—ssz=25^Z5S=S = SSS5ZZ=^==5S=55=5S = = = = =SSS5Z^==25SZ5SZSS5ZC= % JHQIUHOCTb ПРИВОДА! ДОП. УСИЛ ПОДАЧИ!СТОИМ. СТАНКОМИН! ЖЕСТКОСТЬ ! $•■_—
^’2.20 кет I 1500.0 Н •0.90 ШТ 15000.0 И/Ж ‘
|1:Л*1ЙСТВТА ВРАШТИЯ ШПИНДЕЛЯ <1/МНН>! ПОДАЧА ПРОДОЛЬНАЯ <«И/ОБ>!
^135.8,58.fr188.0,135.0,10.0800,0.0990,0.1100,0.1300,•
fc-i315.0,425.0,8?5.0,1280.0*0.1580,0.17^0,0.2108,8.2580,I
ii 1. ‘ 0.2980, 0.3308, 0.4200, 0.5088, •
»!0,5000.0.6680,0.8488,1.8888,!
!1.2000I
(; =^тге= »====;«=ss=szsss=s ass =======si==== :=====522а= ces sssssssaesae
g-.Действительно, мощность станка составляет всего 2,2 кВт.
* доверим, какой эффект дает применение более мощного стайка S1P. После коррекции блока 6 и последующего счета полу- ты следующие результаты.
тко>
ПАКЕТ "ТОКАР*
ЗАДАЧА ГКО кВАНОВ
ei--xzr===xit=*=*noiix==a=i*==t==:r^z:=a=$t=s==T==:Ess=e:n { ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМ I ЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЕВ ‘ I РЕЗАНИЯ * !
1 ЧАСТОТА I ПОДАНА ! «ТУЧНОЕ * ЧАСОВАЯ ‘ЗАТРАТ» ИА» СТОИМОСТЬ! I ВРАЩЕНИЯ ! ‘ ВРЕМЯ !ПРОИЗВОДИТ!РЕИ, ИНСТР! ОПЕРАЦИИ ‘ ! 1 /НИН ! ММ/ОБ ! НИН ! МТ/ЧАС ! КОП ! КОП !
! 1250.0 I 0,1500 I 1,6687135.9571!6,4229!2,0915!
<—яежххевавжжхе»авж®жеехавжжжжахае:ее»еев^ж#жвевжееягесжмамвжавжавжх»амиех
Оптимальные режимы резаияя изменились (л = 1250 мни-1, S = 0,15 мм/об). Производительность стала несколько выше (35,9571 шт/ч была 34,3867 шт/ч). Активным ограничением стала шероховатость. Изменения, происшедшие в области допустимых режимов резания, можно наглядно увидеть иа распечатке предельных подач.
(К0> тко> ТКОУГО
ПАКЕТ "ТОКАР"
ЗАДАЧА ТКО
ИВАНОВ
ПРЕДЕЛЬНЫЕ ПОДАЧИ ПО ОГРАНИЧЕНИЯМ
81-ТОЧНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАЗМЕРА 84-КОНТАКТНАЯ ПРОЧНОСТЬ ПЕРЕДНЕЙ ГРАНИ
S2-T0WCTb ФОРМЫ85-ПРОЧНОСТЬ МЕХАНИЗМА ПОДАЧ
ЗЗ-МОМНОСТЬ СТАНКА86-ШЕРОХОВАТОСТЬ
ЧАСТИПОДАЧИ —> <ММ/ОБ>1 ЭФФЕКТИВНАЯ ПОДАТЛИВОСТЬ В
ВРАИ.! !!!!!! НАПРАВЛЕНИЙ ВЫПОЛН. РАЗМЕРА
1/МИН1
S1 I
82 !
S3 !
S4 !
35 !
66 ! СТАНКА ! ДЕТАЛИ ! РЕЗЦА
560.0!
0.23!
4.83!
0.70!
3.76!
3.06!
0.1510.В153647!0.0621333’0.0000000
710.0!
0.24!
5.071
0.53!
3.94!
3.211
0.15!0.8153647!0.0621333!0.0000000
В00.01
0.25!
5.19!
0.47!
4.04!
3.29!
0.15!0.815384710.0621333’.0.0000000
1000.0!
0.26!
5.431
0.36!
4.22!
3.44!
0.15’0.8153647*0.062133310.0000000
1250,01
0.27!
5.67!
0.2В!
4.41!
3.591
0.15!0.815384710.0621333I0.0000000
1600.0!
0.2В!
5.96!
0.21!
4.64!
3.78!
0.15!0.6153847’0.0621333!0.0000000
ТКО>
Ограничение по мощности стайка уже не определяет границу области. Таблица подач показывает, что необходимо подачу в ограничением по шероховатости поднять минимум на 0,12 мм/об, чтобы шероховатость перестала быть активным ограничением (0,15 мм/об по шероховатости и 0,27 мм/об по точности выполнения размера при п ■= 1250 мнн'1).
введенных данных* от 0,5 мм до 1 мм.введенных данных* от 0,5 мм до 1 мм.Анализируя возможности станка и блоки
введенных данных* от 0,5 мм до 1 мм.
введенных данных* от 0,5 мм до 1 мм.
g-решено увеличить радиус при вершине резца
ТКО>АО
ПАКЕТ "ТОКАР" ' ЗАДАНА ТКО
ИВАНОВ
ЙКТИВНМЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТЬ
Г ПАКЕТ ЧТОКАР" ? ■ -ЗАДАНА ТКО ИВАНОВ
ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНКА 1М61Г S
^ •МОДНОСТЬ ПРИВОДА!ДОП. УСИЛ ПОДАЧИ!СТОИМ. СТАНКОМИН! МЕТКОСТЬ I
’ {4.00 КВТ I 25В9.9 И I 1.99 КОП I 6599.0 Н/ММ {
Е IЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ (1/МЙЮ! ПОДАЧА ПРОДОЛЬНАЯ <ММ/0|р«
^!12.5*16.9»29.9»25.9»«I28.9»35.5»45.9»56.0,!63.0,80.0,190.0,125.0,!160.0»200.0»250.0,315.0»!355.0,450.0,560.0»710.0,!809.0,1000.0,1250.0,1609.04^!12.5*16.9»29.9»25.9»«I28.9»35.5»45.9»56.0,!63.0,80.0,190.0,125.0,!160.0»200.0»250.0,315.0»!355.0,450.0,560.0»710.0,!809.0,1000.0,1250.0,1609.04I 0.0800, 0.0990, 0,1100, 0.1260, 1 I 0.1300, 0.1500, 0.1709, 0.2999, ! ! 0.2100, 0.2390, 0.2500, 0.2600, I • 0.2900, 0.3300» 0.3990, 0.4200» > ! 0.4690, 0.5090, 9.5290» 0.5800, I ! 0.6690» 0.7800, 0.0400» 0.9290, • • 1.0900, 1.0500, 1.2000, 1.3290» • • 1.5600, 1.9000 !в s® see « с ся s ss ssssrs s sb жеяя вявжеве® ееI 0.0800, 0.0990, 0,1100, 0.1260, 1 I 0.1300, 0.1500, 0.1709, 0.2999, ! ! 0.2100, 0.2390, 0.2500, 0.2600, I • 0.2900, 0.3300» 0.3990, 0.4200» > ! 0.4690, 0.5090, 9.5290» 0.5800, I ! 0.6690» 0.7800, 0.0400» 0.9290, • • 1.0900, 1.0500, 1.2000, 1.3290» • • 1.5600, 1.9000 !в s® see « с ся s ss ssssrs s sb жеяя вявжеве® ее
^!12.5*16.9»29.9»25.9»
«I28.9»35.5»45.9»56.0,
!63.0,80.0,190.0,125.0,
!160.0»200.0»250.0,315.0»
!355.0,450.0,560.0»710.0,
!809.0,1000.0,1250.0,1609.0
4
^!12.5*16.9»29.9»25.9»
«I28.9»35.5»45.9»56.0,
!63.0,80.0,190.0,125.0,
!160.0»200.0»250.0,315.0»
!355.0,450.0,560.0»710.0,
!809.0,1000.0,1250.0,1609.0
4
I 0.0800, 0.0990, 0,1100, 0.1260, 1 I 0.1300, 0.1500, 0.1709, 0.2999, ! ! 0.2100, 0.2390, 0.2500, 0.2600, I • 0.2900, 0.3300» 0.3990, 0.4200» > ! 0.4690, 0.5090, 9.5290» 0.5800, I ! 0.6690» 0.7800, 0.0400» 0.9290, • • 1.0900, 1.0500, 1.2000, 1.3290» • • 1.5600, 1.9000 !
в s® see « с ся s ss ssssrs s sb жеяя вявжеве® ее
I 0.0800, 0.0990, 0,1100, 0.1260, 1 I 0.1300, 0.1500, 0.1709, 0.2999, ! ! 0.2100, 0.2390, 0.2500, 0.2600, I • 0.2900, 0.3300» 0.3990, 0.4200» > ! 0.4690, 0.5090, 9.5290» 0.5800, I ! 0.6690» 0.7800, 0.0400» 0.9290, • • 1.0900, 1.0500, 1.2000, 1.3290» • • 1.5600, 1.9000 !
в s® see « с ся s ss ssssrs s sb жеяя вявжеве® ее
Расчет показал, что подача и оптимальных режимах резания Увеличилась от 0,15 до 0,21 мм/об. Ниже приведена распечатка локов данных, где учтены все произведенные коррекции.
тко>вд пакет токар" .ЗАДАЧА ТКО /ИВАНОВ
?БЛОКИ ВВЕДЕННЫХ ДАННЫХ
; I. ИНСТРУМЕНТ: МИ,В,Н>кР,ФИ,ФИ1,Г,Р,НПЛ
2.600 20.000 20,000 40.000 75.000 15.089 -10.0000.5905.000
«2. ДЕТАЛЬ: КД, СМ, 1, ДО, L1, КПЗ, СП
F 11.000 75.000 50.000 50.000 100.000 0.3501.000
ГЗ. УСЛОВИЯ ОПЕРАЦИИ: ВО,ДЛПР,Д0П*,Р2»Т,LPE3,LPX, А
s 1.000 0,1500.035 20.000 2.000 80.000 85.W9 3.W9
*4. ВРЕМЕНА: ТСН,ТХХ»Т9СП
5,0000.5800.430
Й5я КРИТЕРИЙ:
i S. СТАНОК: Шб1г 1К0М
'Ь ИНСТРУМЕНТ! МН,В,НН.Р.**И»ФИ1,ûлНПЛ 7
2>20.,29.,40.»75.»15.,-10.,1.,5.
Принято:
^ 2.909 20.000 20.000 40.000 75.000
‘15.000 -10.0001.0005-090
^ЙИМ: ПЕЧАТЬ—ГеКЗ^.ОРГЙеЦИЯ-ЧНЗ-ИОМг.Р КОРР* БЛОКА:
Таким образом, выявляя активные ограничения и внося оперативно соответствующие коррекции исходных данных (в том числе и по структуре операции), можно значительно усовершенствовать стартовый вариант операции.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
При решении задач автоматизации технологической подго- ! товки производства необходимо обрабатывать большие объемы информации (коэффициентов, таблиц, условий и формул, часто справедливых лишь в определенных интервалах значений переменных). Традиционные методы разработки программного обеспечения САПР приводят при этом к созданию чрезмерно сложных, насыщенных логическими условиями и коэффициентами программ.
Это затрудняет процесс создания и развития программного обес- ! печения САПР, его адаптацию к конкретным производственным условиям, что приводит к большим затратам при разработке САПР. Кроме того, большой объем данных и сложность условий обостряет проблему нехватки машинных ресурсов, особенно оперативной памяти мини-ЭВМ.
Для повышения надежности программного обеспечения САПР, , облегчения его адаптации к конкретным условиям, экономии ма- | шинных ресурсов в настоящее время и применяют системы управления базами данных (СУБД). Они предоставляют разработчикам программного обеспечения единые методы доступа и обработки данных, что позволяет решить многие проблемы информационно- поискового обеспечения САПР.
Однако существующие СУБД («КВАНТ-М», «ОКА», «СЕКТОР» и др.) плохо приспособлены для обработки специальных типов данных, применяемых в САПР и поэтому разработчикам систем автоматизированного проектирования приходится моделировать необходимые структуры данных. Наконец, главной труд-1
ностью при реализации САПР с использованием существующих;
СУБД является необходимость моделирования методов обработки информационных и управляющих таблиц различных типов.
Чтобы преодолеть указанные недостатки, необходимо разработать специальную технологически ориентированную алгоритмическую систему управления базами данных. Практически такая система кроме традиционного состава СУБД должна содержать еще и надстройку над ией, позволяющую расширить функции СУБД и избежать моделирования структур данных и методов их ( обработки, необходимых для САПР. Этим требованиям удовлетворяет технологически ориентированная алгоритмическая СУБД ТОРАТ (разработанная на кафедре технологии машиностроения ЧПИ), которая поддерживает базы данных псевдореляциоииой структуры (архивы данных представляют собой совокупности двумерных таблиц). К элементам базы данных, которой может управлять СУБД ТОРАТ, относятся также управляющие и 262
Структура СУБД ТОРАТАлгоритм ПППРез“де™ То^ ГСтруктура СУБД ТОРАТАлгоритм ПППРез“де™ То^ Гг^тглтдг^тглтдIIРедактор Интерпретатор4Редактор Интерпретатор4и 8 6/и 8 6/Общая областьпамятиОбщая областьпамятиРис. 2.64. Структурная схема ТОРАТРис. 2.64. Структурная схема ТОРАТСУБДСУБД^информационные таблицы, уп- ; равляющие и информационные • формулы, документы ввода-вы- вода и алгоритмы.
Структура СУБД ТОРАТ
Алгоритм ПППРез“де™ То^ Г
Структура СУБД ТОРАТ
Алгоритм ПППРез“де™ То^ Г
г^тглтд
г^тглтд
I
I
Редактор Интерпретатор
4
Редактор Интерпретатор
4
и 8 6/
и 8 6/
Общая областьпамяти
Общая областьпамяти
Рис. 2.64. Структурная схема ТОРАТ
Рис. 2.64. Структурная схема ТОРАТ
СУБД
СУБД
t Структурно ТОРАТ состоит •из собственно СУБД и интерпретатора — комплекса прог- Грамм, управляющих расчетом по алгоритмам САПР. В состав
.следующие.следующиеосновные прог-основные прог-v интерпретатор а ТОРАТ входят
.следующие
.следующие
основные прог-
основные прог-
раммы:
обработки таблиц произвольной формы, размеров, типов данных, числа «входов- выходов»;
обработки формул;
■ обработки алгоритмов.
j Алгоритм в СУБД ТОРАТ описывается простым перечислением ^формул, таблиц, команд в порядке их обработки иитерпретато- |ром. После обработки информационных таблиц или формул ин« ^герпретатор продолжает расчет со следующей за ней команды, а после обработки управляющей таблицы или формулы расчет ^продолжается в соответствии с полученными из них командами.
. Как и все СУБД, ТОРАТ позволяет выполнять коррекцию, вставку, удаление элементов и групп данных, различные виды гоиска. На рис. 2.64 представлена структурная схема СУБД FOPAT и схема работы пакета прикладных программ (ППП) год ее управлением.
Резидент ТОРАТ осуществляет чтение алгоритма ППП и Ю его командам передает управление на одну из пяти ветвей £УБД, показанных иа рисунке сплошными линиями. Управляющие части ветвей изображены в виде кубов с сортветствующими уквами:
; И — информационно-поисковая ветвь — ветвь общего назна- ения (создание и обработка информационного обеспечения ППП) г ветвн специального назначения;
В Т — табличная (создание и обработка информационного и программного обеспечения ППП);
% Д — диалоговая (обеспечение диалога н документации в ППП); t? А — алгоритмическая (создание программного обеспечения ППП);
|\ П — ветвь подпрограмм ППП.
й;-П-ветвь не является частью ТОРАТ, так как она не исполь- ?ет математическое обеспечение СУБД в целом, хотя может ис- ^ьзовать отдельные подпрограммы ТОРАТ, одиако ее взаимо- Дствие с резидентом ТОРАТ аналогично взаимодействию с дру» ■Ми ветвями. Предназначение П-ветви — осуществлять передачу
управления между подпрограммами пакета. Управляющий модуль П ветви может быть написан пользователем.
Все специализированные ветви (включая и проектируемые) состоят из редактора в интерпретатора. Редакторы специализированных ветвей меньше редактора информационной ветви, так как не все возможности информационно-поискового редактора нужны для работы со специальными архивами; И-ветвь не имеет интерпретатора.
Каждая специализированная ветвь СУБД создает и ведет свой архив псевдоданных. Ветвь И создает и ведет несколько таких архивов, различных по структуре. Специализированные ветви также могут вести по несколько архивов. Однако структура таких архивов всегда одинакова и поэтому, как правило, разделение данных по нескольким архивам будет нецелесообразно.
Аппарат создания виртуальных информационно-поисковых архивов предназначен для обеспечения повышенной гарантии непротиворечивости данных за счет снижения их избыточности. Это является особенно важным для программ, основное назначение которых (кроме поиска) — модификация и коррекция в базах данных. Для технологических ППП модификация н коррекция необходимы в период создания ППП или в период нх адаптации к конкретным производственным условиям.
Обмен данными между архивами СУБД н программами пакета происходит через общую область оперативной памяти.
Структура информационно-поискового архива общего назначения определяется пользователем, т. е. прн создании архива он назначает число столбцов в нем и определяет тип каждого столбца по типу хранимых в нем данных.
ТОРАТ работает с символьными, целыми и вещественными типами данных. Символьные данные представляют собой отдельные произвольные знаки клавиатуры и группы знаков Аналогично целые и вещественные данные — это отдельные числа соответствующего типа н группы чисел. Пользователь также определяет характеристики столбца (имена столбцов, ограничения на значения данных, ивляются ли данные отдельными числами или векторами).
В процессе работы пользователь может изменять структуру архива и характеристики его столбцов. Ниже приведен пример информационно-поискового архива.
APXMBiCTAHOKI__ГОД ВМПУСКА1ВЕС СТНОБОРОТНAPXMBiCTAHOKI__ГОД ВМПУСКА1ВЕС СТНОБОРОТННОМЕР!МОДЕЛЬ 11163 21166 "3116К20ПНОМЕР!МОДЕЛЬ 11163 21166 "3116К20П1979! 1989! 198911979! 1989! 198913.58! 16 254.381 5 9 112.881 25 58 633.58! 16 254.381 5 9 112.881 25 58 63■ПОДАЧИ 1КЛАСС ТОНН! •8.987IИ!I8,2889.389!Н!I8.8758.9951П!■ПОДАЧИ 1КЛАСС ТОНН! •8.987IИ!I8,2889.389!Н!I8.8758.9951П!
APXMBiCTAHOKI__
ГОД ВМПУСКА1ВЕС СТНОБОРОТН
APXMBiCTAHOKI__
ГОД ВМПУСКА1ВЕС СТНОБОРОТН
НОМЕР!МОДЕЛЬ 11163 21166 "3116К20П
НОМЕР!МОДЕЛЬ 11163 21166 "3116К20П
1979! 1989! 19891
1979! 1989! 19891
3.58! 16 25
4.381 5 9 11
2.881 25 58 63
3.58! 16 25
4.381 5 9 11
2.881 25 58 63
■ПОДАЧИ 1КЛАСС ТОНН! •8.987IИ!
I8,2889.389!Н!
I8.8758.9951П!
■ПОДАЧИ 1КЛАСС ТОНН! •8.987IИ!
I8,2889.389!Н!
I8.8758.9951П!
# 1еКК!кПЕЧ1ТИПГСП1 МИНИМУМ ! МАКСИМУМ И ПЕР!ИМЯ СТОЛБЦА 1!7!tlteCI 0!IIА!МОДЕЛЬ
2!tlIt!U!011950!t999!61Г01 ВЫПУСКА
3!t!72!Bl0!0.300B00I25,0000 !BIBEC tT3
4!4!3!t0U! 0!0!t®0!В1ОБОРОТЫ
5!2!63!Cl0!!!В1КЛАСС ТОЧНОСТИ
II 7| t!tBC! 0!!! B!MOAE№
Архив состоит из шести столбцов, имена которых указаны s верхней строке распечатки. Распечатаны только три строки архива. Выше приведена распечатка характеристик еголбцов данного архива.
|/ Структура табличного архива. Задается СУБД ТОР АТ. Общий ^вид таблицы представлен ниже.
1 — 139
।...
!
21! 02
1.03
!,85
!,08
199
1
।...
29!39!
49!
1!
2!
3!4!5
Я
!,63
1
Я, 55
1,7
E.87
ИЛ
Я.45
I
! 1,25
2!,64
1.8
Я
!t.25
Я.6
1
14
3!,74
».92
ИЛ5
11.45
ИЛ
!2
1.63
г
4! ,63
<1.05
Я.З
!t,65
12.2
Я.25
i
5!,96
Я .2
И ,5
It.85
!2.4
14
6!t Л
It,38
It,7
12,15
12.8
!3
!,63
7! ,33
{.42
1,52
1.66
1.86
Я.25
i
81.38
!.47
1,6
1.75
!,97
!
!4
i
9!.44
U55
1,69
1.86
Я.12
1—-
■*H»eeeei»
ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ НА ПОДАЧУ
I
I
I i i
i t j
й Данные внутри тела таблицы имеют единый тиш вещественный, {целый и символьный. Обе шапки и тело таблицы содержат дан- рше- вещественного типа. В изображение таблицы входит также %мя таблицы — сверху над таблицей, ее номер — 39, по которому осуществляется поиек данной таблицы в архиве.
S Слева от горизонтальной и над вертикальной шапкой распечатаны логические номера элементов читающих векторов X 0 Y соответственно. Логические номера переменных—это их адреса в общей области памяти. Читающий вектор — вектор рачений аргументов, по которым осуществляется поиск данного ? таблице. При чтении таблицы по указанному адресу из общей
ЙЙОбласти памяти извлекается значение текущей читающей переменной и сравнивается по заданному условию в элементами соответствующего ей уровня логической шапки. Определяется первый из элементов шапкн, удовлетворяющий данному условию.
Й
Й
Результат чтения таблицы помещается в общую область по указанному адресу. В приведенном примере по известным значением переменной X с адресом 21 и переменных У с адресами 29 и 39 читается таблица и результат чтения заносится в общую область по адресу 49.
Основными столбцами табличного архива являются: имя таблицы; номер таблицы; число строк; число столбцов; код условия поиска (=, <); вектор логических номеров X; вектор логических номерои Y? горизонтальная шапка; тело таблицы; логический номер результата чтения таблицы.
Типы данных логических шапок и тела таблицы ТОРАТ считает произвольными, т. е. СУБД не назначает их прн создании табличного архива, а спрашивает их у пользователя при вводе конкретной таблицы. Это позволяет работать с таблицами, содержащими данные нескольких типов внутри одной таблицы, и таблицами, отличными друг от друга по типам хранимых данных.
Структура диалогового архива. Диалоговый архив состоит из двух столбцов: строки диалога (строка символов) и специального вектора диалоговых переменных. Диалоговые строки могут объединяться в диалоговые блоки в произвольной последовательности.
Строки и блоки строк работают в ТОРАТ в пяти режнмахг бланк (вывод строк с заполнением полей обмена символами подчеркивания);
документ (вывод диалоговых строк с заполнением полей обмена информацией из общей области памяти);
коррекция документа;
диалоговый ввод (вывод бланка и коррекция);
пакетный ввод (данные принимаются без дополнительных вопросов через поля обмена).
Пример работы диалоговых форм приведен ниже.
I БЛАНК
И7J ОБОРУДОВАНИЕ!’
। СТАНОК I КОД !КОДМ ДОПОЛНИТЕ I КОД СПОСОБА 1 !НДИМЕНОВ!ИНВЕМТАР’’ЛЬНМХ ПРИЕМОВ! ПОЯ* ЕМА’ПОДйНИ!
I МОДЕЛЬ!НМй НОМ.IСОМ ! 11 2* 31 41 511ЕТАЛИ’КРУГАI
।1I!—I — I — I—I—!I’
ДОКУМЕНТ
■Г7 3 ОБОРУДОВАНИЕ! * I СТАНОК ’КОД ’КОДИ ДОПОЛНИТЕ» КОД СПОСОБА I ’НАИМЕНОВ’ИНВЕНТАР! 1ЛЬН« ПРИЕМОВ ’ПОД*ЕМА! ПОДАЧИ! ! МОДЕЛЬ !ННй HOMJ COM I 1! 2! 3! 4! 5!ДЕТАЛИ 1КРУГА I ЦК62 ! 1131 ”21 I! Г ! 2’1 ’ ’
КОРРЕКЦИЯ ДОКУМЕНТА
!C7J ОБОРУДОВАНИЕ:I
! СТАНОК ! КОД «КОЯМ ЯОПОЛНИТЕ! КОЯ СПОСОБА « 1НАИМЕНОВ «ИНВЕНТАР!! ЛЬНШ ПРИЕМОВ! ПОДМЕНА «ПОДАЧИ I
! МОДЕЛЬ !НЫй НОИЛ СОИ I V 21 3! 4! 51КТАЯИ ‘КРУГА I
Ii—11—1 — 1 —1—1 —I1 -1
I1K62!И01112! I! ! ! 2ИI!
II •*■* — *•-* I ******* I ** I ** I ** t ^* | ** I ^^^»^^н ее | ***** * |
икб2*«totиг! iг г i aiа!«
ВВОД ДОКУМЕНТА
- И 7] ОБОРУДОВАНИЕ:!
! СТАНОК I КОД 1КОЯМ ДОПОЛНИТЕ! КОД СПОСОБА ‘ , !Н ДИМЕНОВ 1ИНВЕНТАР! «ЛЬНМХ ПРИЕМОВтОД"ЕМА! ПОДАЧИ! ,. I МОДЕЛЬ !НЫй НОМЛ СОМ ! 1! 2! 3! 4! 5«ЯЕТАЛИ «КРУГА »
I *——•**** | *■— — — **•— I ******* I W* I ** I *‘* | ** | *■ f ******* I ^***W* |
; Структура алгоритмического архива. Алгоритмический архив • состоит из трех столбцов; имя формулы (строка символов); текст ^^ормулы (строка символов); объектный код (формируется : Ниже представлен фрагмент алгоритма.
... А5, Т17, ДЗ, И20, К8, М4, 05, М8, П16, ...
ь, При расчете по приведенному фрагменту алгоритма последова- |тельио выполняются:
,С 1) расчет по 5-й формуле алгоритмического архива (А5); ^2) чтение 17-й таблицы табличного архива (Т17);
вызов 3-й диалоговой формы из диалогового архива (ДЗ);
^ 4) поиск в 20-м столбце информационного архива (И20);
переход на метку 8 (К8);
^ 6) следующий оператор имеет метку 4 (М4). При его выполнении работа алгоритма заканчивается и пользователю выдается Сообщение № 5.
| Кроме алгоритмов в состав алгоритмического архива входят формулы. К функциям формул СУБД ТОРАТ кроме библиотечных математических функций ЭВМ (sin, соз, In и т д.) относятся Специальные функции, например: Ц (N) — целое число с адреса № общей области памяти, В (N) — вещественное число с адреса N. Специальные функции ТОРАТ необходимы для обработки используемых в технологических САПР типов данных и работы с таблич- ?йыми, диалоговыми, алгоритмическими архивами ТОРАТ.
Пример описания формулы приведен ниже!
25 + S1N 5 + Т 5 + Ф 17 — Ц 3 = В 5.
В приведенном примере к результату вычисления математического выражения прибавляется результат чтения таблицы 5, формулы 17, вычитается целое число с адресом 3 и результат по- мещаегся в вещественное число с адресом 5. В ходе расчета под управлением алгоритма возможна трассировка расчета в выводом информации о ходе расчета на терминал.
Основной областью применения техиологическв ориентированной алгоритмической СУБД ТОРАТ является разработка САПР технологического назначения. СУБД ТОРАТ представляет разработчикам САПР эффективные сервисные средства, которые позволяют упростить проектирование и существенно снижают время разработки. На ее базе созданы ППП ТАО, ППП ТОКАР, САПР МТД.
§ 2.8. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ЗАДАЧИ СОВРЕМЕННЫХ САПР ТП
В народном хозяйстве страны эксплуатируется свыше 6 млн. металлорежущих станков, из иих около 5 млн. используется в машиностроительных и приборостроительных отраслях для выпуска новых машин и приборов. Одна из основных задач технологии машнно- и приборостроения — достижение наибольшей производительности оборудования и сокращение рабочих мест в условиях наибольшей экономичности и обеспечения наивысшего качества машин н приборов. Эти задачи в зависимости от степени автоматизации оборудования решают разными путями. При обработке деталей машин и приборов, выполняемой на универсальных стайках с ручным управлением, эти показатели целиком зависят от квалификации и опыта станочника. В производствах, основанных на применении такого оборудования, технологическая подготовка сводится к фиксации перечня операций (маршрутная технология) и разработке сопутствующих документов снабженческого (ведомости на инструменты» материалы, заготовки и т. д.) и планово-экономического характера (укрупненные нормы времени, расценки, бухгалтерские расчеты и т. д.). Однако доля такого оборудования в последние годы резко сокращается главным образом из-за нехватки рабочих и стремления автоматизировать их нелегкий труд.
Поэтому не только в условиях массового производства, ио во всех видах серийного производства начинают широко применять станки, настроенные на автоматическое обеспечение размеров н качества обработки, т. е. станки с автоматическим циклом обработки ввех видов (как малоспециализироваииые, так и различные полуавтоматы, автоматы, станки с ЧПУ, в том числе роботизированные технологические комплексы). При эксплуатации настроенных станков н автоматических линий в ус-
ровнях массового производства в пусконаладочный период (и Цчасто на многие годы) отлаживают режимы, обеспечивающие наи- Кбольшую производительность и высокое качество обработки. Од- |нако большинство изготавливаемых машин и приборов выпускают ^серийно н в условиях частой смены изготавливаемых деталей — рюдбор режимов о наибольшей производительностью, связанный О большими потерями времени иа переналадку оборудования, Показался неприемлемым из-за простоев. Наладчикам такого обо- |рудовання и разработчикам программ для станков с ЧПУ потребовались операционные и наладочные карты по всему процессу |ббработкн в полным набором данных по настройке станков и Ж первую очередь по режимам резання, обеспечивающим мини- Ьальиое основное время для обработки детали той или иной точ- Кости из разных заготовок разной точности,
К Однако в издававшихся до последнего времени нормативах режимов резания отсутствуют данные по выбору числа рабочих ^одов инструментов, подач и глубин резания иа каждый рабочий Код, значения которых нужно менять и зависимости от точности ||аготовок и точности обработанной детали и обеспечивать наи- «ольшую производительность процесса обработки. Поэтому ■ практике настройки станков и разработки управляющих про- Крамм для станков о ЧПУ в условиях серийного производства применяют заниженные режимы резания (по сравнению с массо- Цым производством) для гарантии обеспечения требуемой точности ж качества обработки деталей, а также безаварийности и надеж- Емти работы станков в условиях частых переналадок. Из-за Ксутствия технически обоснованных режимов резания (кроме «висимости скорость резания — стойкость и ветру метла), ко- Крые позволили бы проектировать единичные технологические Ввоцессы, удовлетворяющие индивидуальным требованиям к ка- Веству каждой конкретной детали при ее изготовлении из заго- Ввки той или иной точности, широко применяют метод разработки ^рефациоиных групповых или типовых процессов, в основу ко- НВрого положены «средние» требования к комплексной детали- юалогу и заготовке со «средними», а иногда еще более низкими Джимами резания.
№ Эта тенденция нашла сиое отражение в уровне статистических «жимов резания, приводимых в различных официальных, в том «еле общемашиностроительных нормативах режимов резания, «которых уровень режимов для серийного производства примерно К,5 раза ниже, чем для массового. Эго приводит к огромным (Егерям производительности в еерийном производстве, так как №етроенному станку «все равно», в условиях какого производства Вырабатывать детали. Отсутствие технически обоснованных за- Кеймостей и таблиц по выбору всех элементов режимов реэаиия « всем протяжении обработки заготовки любой точности до го- Ввой детали той или иной точности оставляет за технологом Объективный подбор режимов резання, основанный на его опыте
11
юнамьошп икнаикшоу
h
I
|!11
^1
s ?
Is
I
Й 5«
II
«1
p
Й
S§
4»IllIII
5
s
1
Ils
Hl?s§
SS3
ill
N
ibisFH
*
6
'S’ 5
И Ml si $H
Bl
пмдошаапо шэшйкодя
1
s|
t
»S
•5
HU
s’ & Sb^ t
1 111*! । I|h1 Lit
i
M!
пммпшзми онп'тиоу
I
копдэшпи пмыаад
-NUjDMdon
I I
I
eawatifidunw. tfndwawoaj irondau/Dti nnusmg
-stai^BS^g
dudqwMud -wt daway
ЙВВШЭб daue^
Число проходов» глубина, резания^ подача, скорость, мощность Рис. 2.66. Схема расчета режимов резания в САПР ТП
I
6s I
§t
5 I
вшмаы -Мипип dawtod
тигошадdaMBd
rondauraH
RlfUSBB
-iwaandon
■Duinaundun
-hr daueod
мошадdawtnj
yondauiDu nwae#
-Йшодводо
toH^furan Bhogou‘snuotad
4W3odaxj
irondaareuпяыавд
-яшпав&д
•
онпдбиг
1
п ohopou
1
ошмаы
-ббшэня
кппдашои
рвяОашоы gtvaaog -twngpdgo
пьорои ЦПУ
-эьпймю ana^dff
6 8
।
I
I
s #
Л it S|
нянмад nuiaodexi HOtnuonV
tfondamoti пмнаод
-NWDpDdgQ
ПШ30Ш
-ogoxad^ дшаывдвц
g"la II
и интуиции. Во всех приведенных выше описаниях САПР операций (в том числе и для станков с ЧПУ) и процессов решение вопросов по выбору режимов резания оставалось за человеком.
Автоматизация расчета обоснованных режимов резания для каждой конкретной пары «заготовка—деталь», не только решает вопросы быстрого проектирования операций и управляющих программ, но и позволит от заниженных «групповых» режимов резания перейти к технически обоснованным режимам, существенно увеличивающим производительность обработки до уровня, при котором еще обеспечивается требуемое чертежом качество ■ детали.
На рис. 2.65 приведена структурная схема расчета режимов резания, диктуемая требованиями автоматизации проектирования и исключения субъективного их назначения технологом. ^Группы блоков по расчету необходимого числа ступеней уточ- У@ення обработки (от одной технологической базы), глубин резания и подач для каждой ступени уточнения позволят рассчитать минимальное основное время, необходимое для обработки •любой по точности детали. Такие дополнения к существующим .Нормативам режимов резания в настоящее'Время разрабатывают £яд организаций, что позволит нормативам превратиться из технического обоснования расчета расхода режущего инструмента 110 зависимости «скорость резания — стойкость инструмента» ■В расчетное обоснование необходимого числа рабочих ходов ни- 'бтрумента, глубин резания и подач в зависимости от системы «заголовка—деталь» для получения наибольшей производительности.
Создание такой нормативной базы позволяет ставить вопрос О переходе в автоматизированном проектировании от групповых И типовых решений к индивидуальным расчетам конкретных си- ^аций в паре «заготовка—деталь», т. е. к разработке САПР единичных процессов, хотя одних нормативов режимов резания для того еще недостаточно. Выше было кратко показано, что при пере- [еиах технологических баз на разных установках, без которых евозможно обеспечить доступность инструмента ко всем обра- атываемым поверхностям детали, а также при несовпадении кон- грукторских (чертежных) размеров детали с операционными иа- адочиыми размерами, по которым происходит уточнение обра- ртки на каждом станке, приходится выполнять размерио-точ- Рстные расчеты по всему технологическому процессу, увязывая ^змеры заготовки со всеми операционными размерами, вплоть О финишных операций, обеспечивающих чертежную точность /качество обработки.
/ Схемы таких операционных размерных цепей по всему процессу составляет пока технолог, хотя сам расчет по готовой схеме втоматизирован. В групповых и типовых технологических провесах это важное звено для обоснованного определения числа ^ераций выпадает, так как на разных чертежах заготовок и ^ртежах готовых деталей размеры проставлены по-разному,
Исходные данные дяя САПР ТП: точность заготовки им полуфабриката; чертеж детали; размеры партий, номенклатура, праераммыИсходные данные дяя САПР ТП: точность заготовки им полуфабриката; чертеж детали; размеры партий, номенклатура, праераммы
Исходные данные дяя САПР ТП: точность заготовки им полуфабриката; чертеж детали; размеры партий, номенклатура, праераммы
Исходные данные дяя САПР ТП: точность заготовки им полуфабриката; чертеж детали; размеры партий, номенклатура, праераммы
а операционные и наладочные размеры «групповых» наладок с ними зачастую не совпадают и требуемый перерасчет допусков для сравнения точности обработки с точностью чертежа не производится. Естественно без таких расчетов размерных цепей нельзя гарантировать правильность определения числа операций и станков, требующихся для обработки конкретных деталей.
Путь к автоматизации таких расчетов видится через классификацию баз, наладок, операционных размеров и их синтез в режиме диалога с ЭВМ. Тем более что структурная оптимизация процессов (по числу операций, станков, рабочих мест) предусматривает перебор многих вариантов обработки.
Возможная структура этапов автоматизированного проектирования единичных процессов с учетом изложенных выше задач, подлежащих решению в САПР, приведена на рнс. 2.66. Первый этап состоит в разработке САПР операций для всех видов и стадий обработки. САПР операций состоит из трех сравнительно автономных блоков. Первый нэ иих служит для автоматизированного выбора технических средств осуществления операций (оборудования, инструментов, приспособлений и других материаль- , ных элементов, составляющих отдельную операцию обработки). Основы такого автоматизированного выбора части элемеитои, составляющих операцию, решены в описанной выше САПР для сложных деталей.
Второй блок решает задачи автоматизированного расчета режимов резания и определения основного времени. Существующие автоматизированные системы, описанные выше, оставляют выбор подач, глубин и числа рабочих ходов за технологом; для более полной автоматизации расчета режимов резания требуется
•дооснащение банка режимов резания (см. рио. 2.65). Третий блок автоматизирует нормирование трудозатрат по всем элементам штучного времени, кроме основного, которое определяется в режимном блоке. В качестве примера такой автоматизации выше было приведено описание ППП ТАО. Из трех перечисленных блоков может быть сформирован алгоритм выбора наилучшего варианта операции, в основу которого должна быть положена расчетная параметрическая оптимизация каждого варианта операции (II этап). В качестве методического примера оптимизации операции выше приведено описание пакета ТОКАР. Синтез из Ьптимиэироваииых операций единичного процесса (III этап) бозможен пока лишь в диалоге человека с ЭВМ, так как много адач, связанных с размерно-точностными расчетами от заготовки Яо готовой детали, не формализовано из-за отсутствия главным .Образом соответствующей нормативной базы (выбора технологических баз, наладок и т. п.).
Конечная цель технологического проектирования, т. е. определение числа операций, станков й рабочих мест, должна решаться Структурной оптимизацией (IV этап) технологического процесса, асчетная методика которой еще не разработана.
Создание недостающих банков данных, необходимых для формализации расчетных алгоритмов проектирования единичных процессов, позволит начать работы по автоматизированному проектированию вначале с большой долей диалоговых решений с помощью человека с постепенным наращиванием степени автоматизации проектирования вплоть до полностью автоматического расчета. Конечно, практическая реализация автоматического проектирования требует решения еще многих (кроме перечисленных) задач методического и нормативного характера. Задачи современного пока еще недостаточно автоматизированного проектирования единичных процессов становятся все более актуальными для машиностроения из-за роста численности настроенных станков и станков с ЧПУ, наибольшую производительность которых можно получить только их наладкой по режимам обработки и управляющим программам, рассчитанным по технически обоснованным зависимостям и методикам, исключающим субъективные решения технологов.
ГЛАВА 3
САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
§ 3.1. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Исходные положения
В общей постановке задачи предусматривается автоматизация выбора и проектирования технологического оснащения, в том числе и станочных приспособлений. При автоматизированном проектировании приспособлений в ЭВМ вводят описание обрабатываемой детали и оснащаемой станочной операции (рис. 3.1). С помощью комплекса программ синтеза конструкций в ЭВМ строится информационное описание проектируемого приспособления в виде числовых массивов. Управление передается блоку спецификаций, результаты работы которого выдаются печатающим устройством (ПУ) ЭВМ в форме документа, определенного стан-
БКЭ Тги ксо нем епм "суп
БКА
Описание деталии оснащаемойоперации
Синтез конструкции
| Составление спецификации'"
Формирование программ Вычерчивания
Технологическое проектирование
пу
Спецификация конструкцииМаршрутные картытехпроцессовВедомость заготовокВедомость готовых изделийВедомость затрат наизготовление приспособления
Таблицы координат и размеры
Библиотекапрограм -.мныхмодулей
Подготовка программ для станковс ЧП У
ГП
Терминальный комплекс
Сборочный чертеж приспособления Рабочие чертежи деталей
Рис, 3,1. Укрупненная схема САПРприспособленки
Файл
данных
для
АСУП
дования
С ЧП У
Программы для обору
Рис. 3.2. Пространство синтезаконструкции приспособлений
дартом ЕСКД. Затем формируются программы вычерчивания, управляющие графопостроителем ГП. В результате на ГП выдаются необходимые конструкторские документы (сборочный чертеж приспособления и рабочие чертежи деталей) и печатаются спецификация, таблицы координат и размеров.
Метод алгоритмического синтеза конструкций
Автоматизированное проектирование осуществляется на базе унифицированных проектных решений, описания которых хранятся в памяти ЭВМ. В состав постоянной информации входят! библиотека конструктивных элементов приспособлений (БКЭ), библиотека типовых изображений (БТИ), каталог сведений об оборудовании (КСО), нормативно-справочные материалы (НСМ), спецификационные массивы (СПМ), сведения об условиях производства приспособлений (СУП), библиотека конструкций-аналогов (БКА).
Автоматизированный синтез приспособления оказался бы невозможным, если бы не существовало соответствий между функциями конструкции и конструктивными элементами, реализующими эти функции. Функции представляют на входном языке посредством описаний требований к конструкции и среды, в которой проектируемое приспособление будет функционировать.
Соответствия между задаваемыми функциями и конструктивными элементами приспособления выражают сложными зависимостями. Такие зависимости пока не установлены. Вместо них в САПР используют эвристические отношения, отражающие опыт квалифицированного конструктора.
Характерными особенностями метода синтеза конструкций приспособлений являются:
наличие информационного поля заранее подготовленных проектных решений в виде конструктивных элементов (КЭ) и типовых изображений (ТИ), на базе которых осуществляется процесс синтеза;
существование трехмерного пространства синтеза (рис. 3.2), определяемого совокупностью декартовых систем координат (0^, Х^, Yt^ Zq\ связанных с различными уровнями расчленения конструкции приспособления и элементами (поверхностями) оснащаемого объекта (обрабатываемой детали);
доминирующая роль главной системы (ОХ0У0Z0) координат (ГСК) в пространстве синтеза, расположение которой связано с расположением технологических баз обрабатываемой детали;
единая информационная модель конструкции для всех про- ( цессов синтеза и документирования;
определяющее значение сведений об обрабатываемой детали в процессе синтеза конструкций приспособлений;
многоэтапность процессов синтеза конструкции приспособлений;
необходимость участия конструктора (диалог) в процессе синтеза приспособлений.
Автоматизированное конструкторское документирование
Результаты автоматизированного синтеза приспособлений# представленные в виде цифровой модели, могут быть использованы при изготовлении конструкции. Однако автоматизированное проектирование пока еще традиционно. Поэтому языком описания машиностроительных конструкций остается чертеж, оформленный в соответствии с требованиями ЕСКД. Автоматизация конструкторского документирования результатов проектирования приспособлений предусматривает несколько этапов.
Совокупность конструктивных элементов (КЭ) отображается на плоскость чертежа в виде множества соответствующих типовых изображений (ТИ). При этом совокупности КЭ и ТИ представляются в ЭВМ с помощью cboHzX информационных описаний.
Вычисляются размеры поля чертежа, формат и масштаб.
На поле чертежа определяются невидимые части в совокупности ТИ и исключаются из его цифровой модели описания, соответствующие невидимым участкам.
Формируется описание текстовых и вспомогательных элементов (угловых штампов, рамок) сборочного чертежа и рабочих чертежей деталей.
Строится описание номеров позиций и линий выносок на сборочном чертеже.
Составляется спецификация конструкций.
Главные особенности автоматизации получения чертежей конструкций приспособлений состоят в следующем:
в построении цифровых моделей чертежей приспособления определяющую роль играет трехмерное цифровое описание (модель) конструкции; модель чертежа с помощью программных средств графики можно преобразовать в программу, управляющую работой графопостроителя;
в качестве основы для построения чертежей используется информационное поле ТИ. Описания ТИ формируются программными процедурами из описаний КЭ;
при интерпретации КЭ типовыми изображениями производится членение пространственных образов КЭ на части; в результате ТИ может графически отображать не всю, а лишь часть детали (сборочной единицы);
чертежи конструкций выполняются в двухмерном пространстве, которое описывается системой координат чертежа, содержит совокупность систем координат проекций, главную систему координат конструкции и множество систем координат ТИ; для перехода от цифровой трехмерной модели конструкции к плоской модели чертежа целесообразно, чтобы названные системы координат были трехмерными;
для оценки видимости линий на чертеже применяются метод конкурирующих точек и критерий разности аппликат;
при нанесении номеров позиций на сборочных чертежах приспособлений используется метод меченой точки, под которой понимают точку в трехмерном пространстве с заранее известными координатами. С нее начинается линия выноски специфицируемого элемента приспособления; меченая точка выбирается на участке КЭ, который известен как видимый.
Информационное обеспечение САПР приспособлений
Синтез и документирование конструкций приспособлений требуют большого информационного обеспечения (переменной и условно-постоянной информации). Важную часть переменной информации составляют входные данные, которые представляют описанное определенным образом задание на проектирование приспособления. Задание отражает среду, в которой должна функционировать создаваемая конструкция. Среду образуют обрабатываемая деталь (оснащаемый объект), станок (оборудование), используемый инструмент, а также организация технологической операции (ее производительность, число одновременно обрабатываемых деталей), средства установки деталей, подведенные силовые коммуникации и др.
Описание обрабатываемой детали базируется не на элементах чертежа (линиях, точках, проекциях), а на пространственных объектах; поверхностях или группах поверхностей. Каждой разновидности поверхности детали дается цифровой признак (код) П. Например, для цилиндрического сквозного отверстия код П = ООО, для конической наружной поверхности П = 103, для плоскости, ограниченной круговым контуром, П = 200, для плоскости, ограниченной прямоугольным контуром, П — 204 и т. д. Код отражает геометрию поверхности, определяет набор и структуру ее размеров, фиксирует трехмерную систему координат. С помощью кодов описывают и другие качественные свойства обрабатываемой детали: технологическое назначение, связи с другими поверхностями (расположение «над», «под», «на», «внутри» и т. д.), материал и др. При этом используют соответствующие кодификаторы (табл. 3.1).
В качестве системы отсчета для определения положения каждой поверхности обрабатываемой детали служит главная система координат OX0Y0ZU (см. рис. 3.2). Положение ГСК определяется технологическими базами обрабатываемой детали. При описании обрабатываемой детали не обязательно отражать всю совокупность данных о ней. Например, нет смысла проводить детальное описание поверхностей, не участвующих в обработке.
Источниками входной информации для САПР приспособлений служат следующие документы: задание на проектирование; операционная технологическая карта; операционный эскиз детали;
З.Т. Классификация и кодирование поверхностей обрабатываемой детали
Наименование поверхности
Функция поверхности
Код
Свободная
Не выполняет никакой функции
0
Обрабатываемая
Подвергается обработке в данной операции
1
Установочная база
Лишает деталь трех степеней свободы
20
Направляющая база
Лишает деталь двух степеней свободы
21
Опорная база
Лишает деталь одной степени свободы (линейного перемещения или вращения)
22
Вспомогательная база
Лишае! деталь одной степени свободы (вращения)
24
Поверхность под зажим
Воспринимав! силу зажима
30
конструкторский чертеж детали. Целесообразно всю информацию для проектирования сосредоточить в одном документе, который принято называть операционным чертежом детали. Обрабатываемую деталь на операционном чертеже представляют в том виде, который она приобретает после выполнения данной операции. На нем указывают места базирования, закрепления и обработки.
Рис. 3.3, Конструктивные элементы приспособлений и их системы координат» а е* установочный палец в сборе; б ^ фланец; в * выступ корпуса; г —* окно для о<^ легчения конструкции; д ■■ отверстие для установки втулки^
Рис. 3.4. Примеры типовых изображений КЭ приспособлений:ТИ-42 — рабочей части срезанного пальца; ТИ-52 — головки Г-образно- го прихвата; ТИ-35 — отверстия в детали; ТИ-04 — элементов чертежаРис. 3.4. Примеры типовых изображений КЭ приспособлений:ТИ-42 — рабочей части срезанного пальца; ТИ-52 — головки Г-образно- го прихвата; ТИ-35 — отверстия в детали; ТИ-04 — элементов чертежа
Рис. 3.4. Примеры типовых изображений КЭ приспособлений:
ТИ-42 — рабочей части срезанного пальца; ТИ-52 — головки Г-образно- го прихвата; ТИ-35 — отверстия в детали; ТИ-04 — элементов чертежа
Рис. 3.4. Примеры типовых изображений КЭ приспособлений:
ТИ-42 — рабочей части срезанного пальца; ТИ-52 — головки Г-образно- го прихвата; ТИ-35 — отверстия в детали; ТИ-04 — элементов чертежа
На описанных 'принципах построены применяемые в настоящее время системы подготовки входной информации в САПР приспособлений. Структура и содержание каждой из них связаны со спецификой решаемых задач проектирования конкретного вида приспособлений.
При автоматизации проектирования приспособлений в качестве КЭ необходимо рассматривать не только детали (рис. 3.3 б,) и сборочные единицы (рис. 3.3, а), но и части детали, имеющие определенное назначение (отверстия, цековки, канавки, ребра жесткости, посадочные места деталей и узлов, окна для облегчения конструкций и т. п.). Эти элементы кон-
струкции принято называть конструктивными элементами формы (рис. 3.3, в, г, д). КЭ формы в процессе синтеза конструкций используют для корректировки базовой конфигурации детали, содержащейся в БКЭ. Они служат также основой для синтеза конструкций специальных деталей. Среди элементов формы отдельную группу составляют посадочные места КЭ (рис. 3.3, д). Посадочным местом элемента называют часть контактирующей с ним базовой детали, обеспечивающую базирование и крепление КЭ к ней.
КЭ в зависимости от степени нормализации расчленены на четыре группы; полностью нормализованные (неизменны форма, структура и размеры), к ней относят все стандартные КЭ; частично нормализованные с постоянной конфигурацией и переменными размерами; частично нормализованные с переменной конфигурацией и структурой; специальные, синтезируемые из элементов групп а и б.
Каждому КЭ присваивают код. Код элемента определяет его функциональное назначение, тип, типоразмер, геометрическую форму, структуру, материал, положение системы координат, набор процедур графического отображения КЭ на плоскости чертежа, технологические свойства (покрытие, шероховатость поверхностей).
Библиотека типовых изображений (БТИ) содержит информацию об унифицированных элементах чертежей — типовых изображениях (ТИ). На базе БТИ формируются чертежи приспособлений, конструируемых системой. ТИ оформляют в соответствии в требованиями ЕСКД (рис. 3.4). Каждое ТИ имеет свою автономную систему координат, положение которой фиксировано,
систему простановки размеров и код, отражающий его геометрические свойства. Описание ТИ содержит совокупность координат характерных точек ТИ в его системе координат. Характерными точками являются точки начала и конца отрезков прямых, дуг окружностей ТИ и др. Описание включает в качестве переменных размеры ТИ, обозначенные буквами Лг. Конкретные значения размеров Лг вычисляются с помощью функций, отражающих их зависимость от размеров конструктивных элементов.
Каталог сведений об оборудовании (КСО) содержит информацию о рабочих зонах и посадочных местах станков, на которых должно быть установлено проектируемое приспособление. Для сверлильных станков, например, в КСО необходимо отразить размеры столов, ширину пазов стола, расстояние между пазами, расстояние от торца шпинделя до стола в крайнем верхнем его положении.
Автоматизация получения спецификации требует различать постоянную и переменную части обозначений и наименований детали и сборочных единиц приспособлений. Каждый из этих объектов может иметь одну постоянную и несколько переменных частей обозначения и наименования. Под постоянной подразумевается часть обозначения или наименования, которая остается без изменения у многих однотипных объектов. Переменные части представляют собой, например, численные параметры.
Информационные модели результатов конструирования
Информационная модель конструкции предназначена для ее описания в ЭВМ в процессе автоматизированного конструирования. Существуют различные способы представления информационных моделей конструкций. Однако все они построены исходя из понимания конструкции приспособления как множества пространственно упорядоченных и метрически определенных конструктивных элементов, каждый из которых обладает определенными геометрическими, физическими, функциональными, структурными, технологическими и другими свойствами.
Условившись, что свойства КЭ могут быть представлены одним обобщающим параметром — кодом элемента Э; для конструкции К, состоящей из п элементов, можно записать
К = {Э1, ЭгЭ„} = {Э/}?=1,
где черта над Э обозначает пространственную упорядоченность элемента (привязка к системе координат), а «*»— его метри
ческую определенность.
Пространственное упорядочение конструктивному элементу сообщает вектор ф его пространственного положения, т. е.
Э/ = (Э?, ф).
Вектор ф содержит три линейные (х, у, г) и три угловые (а, Р, у) координаты
Ф* = (^ь Уь ?ь ah Ph чд-
Метрическая определенность конструктивного элемента выражается с помощью вектора U и его размерных характеристик:
Э? = (Э^ Uf); U = (^ь • • • , и&\
где ub и2, ..., ug — размеры; g — число размеров, характеризующих данный элемент.
Если обозначить совокупность отклонений координат вектора ф пространственного положения конструктивного элемента через Аф, а совокупность отклонений размеров вектора U через Au и произвести соответствующие подстановки, то получим:
К = {Эи Xi, Уь zb a?, Pi, Чь Аф, Ц-, Aui}^.
Последнее выражение представляет собой обобщенную информационную модель конструкций приспособлений. Цифровые массивы, построенные в памяти ЭВМ в соответствии с приведенной информационной моделью, описывают конкретную конструкцию и являются результатом ее программного синтеза из конструктивных элементов. Информационная модель конструкции отражает состав и структуру проектируемого приспособления. В ней содержатся сведения об элементах, их свойствах, отношениях взаимного расположения и связях.
С рассмотренной моделью конструкции связана информационная модель ее графического представления в виде чертежа. С позиций синтеза чертежи приспособлений рассматривают как множество упорядоченных на плоскости элементов чертежа (типовых изображений). Исходя из приведенного определения, информационную модель чертежа можно представить следующим выражением:
Г = \J , J 2, • • • ) ^т} = {^/1/=1 ’
где Jj — описание упорядоченного на плоскости ТИ; т — число ТИ, образующих чертеж.
Описание выражается так:
J = Ub хь Уь U^
где Jj — описание ТИ на входном языке базового программного обеспечения машинной графики.
Следовательно, информационная модель чертежа
Ф = Mb Хь У/. “/}/=!•
Описание Jj можно получить реализацией соответствующей подпрограммы Ф, типового изображения. Вход в эту подпрограмму образует вектор Aj метрических параметров ТИ, т. е.
Jj = Ф, (К}) = Ф) [F (U,)].
Полный набор подпрограмм-функций Ф для конкретной САПР разрабатывается в процессе создания ее информационного обеспечения и образует соответствующую БТИ.
Аналогично координаты положения ТИ на плоскости чертежа суть функции
Xj, У}, У) = ф7(Эь 4>f), где фу— функция по характеру выполняемых преобразований близкая к представленной выше.
Таким образом, существует информационная связь типа г = = Т (К) описания (модели) чертежа г с описанием (моделью) конструкции К приспособления. Вид этой связи поддается определению, что важно для алгоритмизации процессов построения графических конструкторских документов на базе информационных моделей документируемых объектов.
Модель спецификации конструкции приспособления имеет вид матрицы со строкой
^ — (/t fh ^b ^b 4< 4b ^ib ^b ^j\
где / — номер позиции детали или специфицируемой сборочной единицы; fy — формат чертежа детали приспособления; с^ — признак нормализации детали (выполнена по ГОСТ, ОСТ, СТП, специальная); tj — порядковый номер обозначения детали; Ц —• порядковый номер наименования детали; q5 — число одинаковых деталей в конструкции; кгЬ k^k^ — порядковые номера метрических параметров в массиве конструкторских размеров КЭ (диаметр резьбы, длина болта и др.).
Моделирование процессов проектирования приспособлений
Задачи автоматизированного проектирования приспособлений делят на вычислительные, логические, геометрические и задачи, для решения которых требуются эвристические методы и модели.
Проектные ситуации и соответствующие им проектные операции при алгоритмизации синтеза приспособлений весьма разнообразны, что вызвано различными встречающимися на практике сочетаниями конструктивных элементов приспособлений, поверхностей обрабатываемых деталей, элементов оснащаемых станков и др. В результате анализа проектной ситуации принимается решение, сущность которого может состоять! во введении в конструкцию приспособления определенных конструктивных элементов; в определении и корректировке значений размерных параметров V; в определении, изменении и занесении в модель конструкции координат вектора ф пространственного расположения конструктивных элементов.
Пример проектной ситуации для определения координат пло! скостных опор установочных элементов (числом mY равномерно 284
Рио. 3.5. Схема расположения плоскостных опор перед установочной базой, ограниченной круговым контуромРио. 3.5. Схема расположения плоскостных опор перед установочной базой, ограниченной круговым контуромрасположенных перед установочной базой, ограниченной круговым контуром, представлен на рис. 3.5 (деталь типа «Диск»).
Рио. 3.5. Схема расположения плоскостных опор перед установочной базой, ограниченной круговым контуром
Рио. 3.5. Схема расположения плоскостных опор перед установочной базой, ограниченной круговым контуром
УгУг~2~2Нетрудно показать, что при диаметре контура установочной базы D и диаметрах головок опор d зависимости для определения координат у и 2 опор в автономной системе координат плоскости будут иметь вид!
Уг
Уг
~2
~2
zt = —— sin I —G ~ l)J при I = I, 2, ..., m.
Из-за одинаковой направленности координатных осей опор и осей координат базы
(Х/, Obf, Pf» Yi)^!, tn == (^» ОС» Р» У)д=20»
где 6 = 20 привязывает указанные координаты к установочной базе оснащаемого объекта.
Проектная операция, соответствующая рассмотренной ситуации, имеет инвариантную модель, описанную приведенными выше выражениями. На основе такой модели разработана типовая алгоритмическая процедура и программный модуль, который используют для размещения винтовых зажимов, прихватов, подводимых опор и других объектов, располагаемых по круговому контуру.
Типовые проектные ситуации и соответствующие им модели и операции используют на стадии процесса синтеза приспособлений (конструктивного воплощения схемы функциональной группы КЭ). Выбор множества допустимых типовых схемных решений (первая стадия), а также поиск на этом множестве рациональной схемы функциональной группы КЭ (вторая стадия) осуществляется на моделях, отражающих соответствия и решающих задачи оптимизации.
Так, на первой стадии синтеза функциональной группы установочных элементов приспособлений реализуется соответствие, ставящее каждой схеме базирования фбз определенное множество допустимых схем установки W = (ф^. Например, для схемы базирования двумя цилиндрическими отверстиями и плоскостью можно поставить в соответствие следующее множество схем установки! на два цилиндрических пальца, на цилиндрический и срезанный палец, на конический выдвижной и срезанный палец, на разжимной самоцентрирующий и срезанный палец. Во всех названных схемах ф4 присутствуют элементы для установки оснащаемого объекта по плоскости.
На второй стадии требуется обеспечить нахождение из множества допустимых схем установок W искомой схемы установки, т. е. обеспечить отображение:
Г-^фг-.
При этом искомая схема установки фг должна обеспечивать заданную точность выполнения оснащаемой операции при минимальных затратах на изготовление и эксплуатацию конструкции УЭ, построенной в соответствии со схемой ф^
Таким образом, требуется найти
IpZ “ {^Э1э Т.^ ... , Тэп),
для которого Сэ = (Сх + С2) -> min, причем До с Ддоп; {Эь Э2, ..., Эп) £ Б; ф^ g 1Г, где {7^} — совокупность наименований (типов) установочных конструктивных элементов, реализующих искомую схему установки; ^ и С2 — соответственно затраты на изготовление и эксплуатацию конструкции функциональной группы УЭ; Сэ — целевая функция; До — погрешность выполнения оснащаемой технологической операции; Ддоп — заданная технологом допустимая погрешность; 3t — код конструктивного элемента, соответствующий типу Тэ1; Б — множество КЭ, образующее библиотеку конструктивных элементов.
В связи с тем, что мощность множества W мала, поиск требуемого ф^ g W можно осуществить путем перебора всех элементов W, предварительно упорядочив их по критерию возрастания затрат Сэ = Сч + С2. При этом исходят из положения, что затраты на изготовление и эксплуатацию элементов схемы ф^ находятся в прямой зависимости от точности, обеспечиваемой этой схемой. Следовательно, упорядочение элементов множества W по точности является одновременно его упорядочением по стоимостным затратам Сэ.
3.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В настоящее время на ряде промышленных предприятий функционируют САПР приспособлений, разработанные в Институте технической кибернетики АН БССР. Они отличаются назначением, составом выполняемых функций, техническим, программным и информационным обеспечением. Ниже кратко рассмотрены несколько САПР.
Программный комплекс конструирования приспособлений и система « Кондуктор-1»
Программный комплекс конструирования приспособлений для обработки деталей тяжелого машиностроения на операциях сверления и система «Кондуктор-1» автоматизированного проектирования сверлильных приспособлений являются одними из первых 286
Рис. 3.6. Операционный чертеж обрабатываемой детали «Валик»Рис. 3.6. Операционный чертеж обрабатываемой детали «Валик»вариантов САПР приспособлений. Программный комплекс обеспечивает автоматизацию синтеза конструкций и позволяет получить цифровое описание приспособлений на печатающем устройстве ЭВМ. Комплекс охватывает конструирование приспособлений для обработки деталей, базируемых по восьми различным схемам: наружной цилин-
Рис. 3.6. Операционный чертеж обрабатываемой детали «Валик»
Рис. 3.6. Операционный чертеж обрабатываемой детали «Валик»
дрической поверхности и плоскос
ти; внутренней цилиндрической поверхности и плоскости; плоскости и конической поверхности; резьбовой поверхности и плоскости;
трем плоскостям и др.
Комплекс содержит 80 тыс. команд ЭВМ «Минск-22» и обеспечивает синтез установочных, зажимных, направляющих элементов, кондукторных плит и корпусов сверлильных приспособлений. Для получения конструкторских документов используют чертежные заготовки КЭ и бланк-чертежи. Так как комплекс реализован на ЭВМ второго поколения, применение которых в настоящее время ограничено, ниже дано лишь краткое описание принципов системы.
Пример приспособления, синтезированного на ЭВМ с помощью такого программного комплекса для детали, показанной на рис. 3.6, представлен на рис. 3.7. В соответствии с заданием требовалось спроектировать кондуктор для сверления на станке 2Н125 в валике одного отверстия 6,3+0*3 мм на расстоянии 167 ± ± 0,25 мм от торца головки. Масса заготовки 0,74 кг, твердость материала HRQ с 35, производительность обработки 18 шт/ч, число одновременно обрабатываемых деталей — одна, материал — сталь 45 ГОСТ 1050—74, максимальная сила резания 970 Н, максимальный крутящий момент 1,77 Н-м. В качестве установочной базы (6 = 20) назначена наружная цилиндрическая поверхность диаметром 26 мм, в качестве опорной (6 = 22) — кольцевидная часть торцовой плоскости, ограниченная окружностями диаметром 40 и 26 мм. Поверхность под зажим (6 = 30) — цилиндрическая диаметром 26 мм.
В процессе синтеза конструкции (см. рис. 3.7) в качестве установочных элементов выбраны две опорные призмы 3 (элементы 1 и 2, табл. 3.2), торец одной из которых служит упором для опорной базы обрабатываемой детали. В качестве зажимного элемента выбран прихват 4 (элемент 3), осуществляющий закрепление и раскрепление детали с помощью пневмоцилиндра 2 (элемент 4). Это решение определено большим размером партии обрабатываемых деталей и, как следствие, высокой требуемой производительностью обработки. Этим же определен выбор сменной кондукторной втулки 6 (элемент 5) для направления режущего инструмента, а конфигурацией обрабатываемой детали и располо-
Рис. 3.7. Конструкция сверлильного приспособления, синтезированная на ЭВМРис. 3.7. Конструкция сверлильного приспособления, синтезированная на ЭВМ289289
Рис. 3.7. Конструкция сверлильного приспособления, синтезированная на ЭВМ
Рис. 3.7. Конструкция сверлильного приспособления, синтезированная на ЭВМ
289
289
жением обрабатываемого отверстия — формы кондукторной плиты 5 (элемент 6). Сварной корпус 1 синтезирован из конструктивных элементов.* двух плит (элементы 10 и 14) и шести стоек (элементы 7—9 и 11—13). Положение конструктивных элементов 1—6 дано в главной системе координат приспособления, которая совпадает с системой координат обрабатываемой детали (см. рис. 3.6). Элементы 7—14 определены в табл. 3.2 в системе координат корпуса, начало которой выбрано в точке (—500, —500, —500) ГСК. В табл. 3.2 приведены расчетные размеры ряда частично нормализованных конструктивных элементов, полученных в процессе автоматизированного синтеза конструкции.
Системы «Коидуктор-2ЕС» и «Коидуктор-3»
Система «Кондуктор-2ЕС» предназначена для проектирования приспособлений, используемых для сверления отверстий, расположенных на плоских участках обрабатываемых деталей (панелей, плат, шасси, плит, пластин, фланцев, рамок, каркасов, корпусных деталях и др.). Система охватывает следующие разновидности сверлильных приспособлений:
288
3.2. Выходная информация о конструкции приспособления, синтезированного на ЭВМ
8
о 3
К s
Код элемента
Положение элемента ■
Расчетные: размеры
к
9
г
а
Р
V
1
10010700004
0 .
0
—30,4
0
о
0
2
10010700004
130,85
0
—зол
0
о
0
3
20010700002
85
0
13' :
0
90
—90
Для 200:10700002—3; с — 56; L = 127 Для 20010700002—4: / = 50.;.s= 14; D— - 16; L = 70; /? - = 16; m = 10; ^ = 8; ха = 28; гг = 102;
4
20000013701
85 .
112,
—70
0
—90
90
г4 = 102; гб. , л = 51
5
30000000401
167
0
31,5
0
90
—90
6
40000100001
189
17
31,5
0
—90
90
Для' 40000100001—U
В = 57, L = 50; Н =• = 15; п- «^ 1; с0 “ 34; с1=^7; MD=1?;
7
590000'10501
485 ■
500
443
0
—90
90
*> (2) = 34
L = 30; В = 70; Н =
8
50000010501
354,1
500
443.
О
-90
90
- 26,62
L = 30; В — 70; Н =
9
50000010501
311
500
.443
0
—90
180
= 26,62
L= 50; В = 20; Я =
10
50000010101
400,5
486,5
423
0
0
0
= 10,85 1 : <
L= 209; В = 117;
<11
50000011501
495
486,5
257
0
0
0
Я = 20; Q = 5- , Л— 117; .В- 10;
12
50000011501
316
486,5
257
0
0
0
Н= 166
L= 117; В= 10;
13
50000011501
400,5
486,5
257
—90
0
0
Н = 166
L = 169; В = 0;Я =
14
50000010201
400,5
425,5
242
180
0
0
= 166
L = 309; В = 259;
ч
Н = 15; Zj = 122;
Ц = 122; Вт = 77;
В = 126
г для базирования обрабатываемых деталей тремя взаимно Перпендикулярными плоскостями накладного и стационарного Ыпов с боковыми поджимами и без поджимов;
накладного типа для обработки деталей, базируемых цилиндрическим отверстием и двумя взаимно перпендикулярными Йос костя ми с боковым поджимом;
у накладного типа с боковым поджимом для сверления деталей, базируемых наружной цилиндрической поверхностью и двумя взаимно перпендикулярными плоскостями;
: Ю П/р. С. Н. Корчака
Рис. 3.8. Сборочный чертеж приело , собления, полученного САПР «Кон- дуктор-2ЕС»:
1 — упор; 2 — базирующий палец; 3 -• плита; 4 — кондукторные втулки
Рис. 3.9. Операционный чертеж обрабатываемой детали «Плитка»
накладного и стационарного типов для обработки деталей, базируемых двумя цилиндрическими отверстиями и плоскостью без поджима, а также стационарного типа с зажимом заготовки откидными болтами;
стационарного и накладного типов для сверления деталей, базируемых цилиндрическим отверстием с фиксацией по обрабатываемому отверстию.
Детали должны удовлетворять следующим условиям: диаметры обрабатываемых отверстий 0,25 ... 10 мм; максимальное число обрабатываемых отверстий 500; боковые базовые и зажимные поверхности не должны содержать выступы и углубления;
диаметры базовых цилиндрических поверхностей не должны превышать 50 мм.
САПР «Коидуктор-2ЕС» является комплексной, многофункциональной системой. На ее вход подают описание детали и оснащаемой технологической операции. Система осуществляет синтез конструкции иа базе библиотеки конструктивных элементов, выполняет построения сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей приспособления, составляет спецификацию конструкции, проектирует технологические процессы ее производства с формированием технологических документов (маршрутные карты технологических процессов, ведомость заготовок, комплектовочную карту, ведомость затрат на изготовление конструкции), осуществляет подготовку программ для обработки кондукторных плит на стайках с ЧПУ.
При эксплуатации системы «Кондуктор-2ЕС» используют ЕС ЭВМ чертежные автоматы, работающие автономно от перфо- или магнитной ленты. Объем оперативной памяти ЭВМ должен быть не менее 512К байт.
Система функционирует под управлением операционных систем ДОС н ОС ЕС. В качестве базового обеспечения графики при- 290
[ меняют разработанный в НТК L АН БССР пакет программ PAD- ? ЕС. Программное обеспечение[ меняют разработанный в НТК L АН БССР пакет программ PAD- ? ЕС. Программное обеспечениеного обеспечения системы сос- | тавляет 1,9 Мбайт.ного обеспечения системы сос- | тавляет 1,9 Мбайт.ф' <Ь52«й5.ф' <Ь52«й5.£*52,£*52,отверстий диаметром 3,9 мм в 5*45°^отверстий диаметром 3,9 мм в 5*45°^детали осуществляется ПО ЦИ- иой плнты . полученной^САПР. «Кон-детали осуществляется ПО ЦИ- иой плнты . полученной^САПР. «Кон-
[ меняют разработанный в НТК L АН БССР пакет программ PAD- ? ЕС. Программное обеспечение
[ меняют разработанный в НТК L АН БССР пакет программ PAD- ? ЕС. Программное обеспечение
ного обеспечения системы сос- | тавляет 1,9 Мбайт.
ного обеспечения системы сос- | тавляет 1,9 Мбайт.
ф' <Ь52«й5.
ф' <Ь52«й5.
£*52,
£*52,
отверстий диаметром 3,9 мм в 5*45°^
отверстий диаметром 3,9 мм в 5*45°^
детали осуществляется ПО ЦИ- иой плнты . полученной^САПР. «Кон-
детали осуществляется ПО ЦИ- иой плнты . полученной^САПР. «Кон-
^- системы «К.ондуктор-2ЕС» раз* £' рЬботаио на алгоритмическом I языке ФОРТРАН. Общий объем Ц программного и информацион-
На рис. 3.8 представлен сбо
рочный чертеж приспособления, спроектированного системой «Кондуктор*2ЕС» и предназначенного для сверления четырех
^; детали, показанной иа рис. 3.9. *фа«и К-—^ - v|
I Базирование обрабатываемой Ри0- 3.10 Рабочий чертеж кондуктор-
линдрическому отверстию и пло* скости. Рабочий чертеж кондук* торной плиты этого приспособления дан на рис. 3.10. Кроме этих чертежей система выдала спецификацию, комплект техно- логических документов, а также программу обработки отверстий в кондукторной плите иа стайке с ЧПУ.
Система «Кондуктор-3» предиазиачена также для синтеза, конструкторского документирования и технологической подго- товки производства сверлильных приспособлений. Как н в системе «Кондуктор-2ЕС», в САПР «Коидуктор-3» предусмотрено проекти- ^^■:роваиие кондукторов преимущественно для обработки плоских корпусных деталей с отверстиями на плоскости. Технические ^^Вограничеиия иа детали такие же, как и у системы «Кондук* |^■Bгop-2EC». Минимальные их габариты] длина 50 мм, ширина J^Hf430 мм.
Проектируемые системой приспособления предназначены ^^Кдля обработки деталей, базируемых тремя взаимно перпендику- ^^^Влярными плоскостями. Это стационарные и накладные кондук* |^Мроры без поджима и с поджимом обрабатываемой детали к уста- ^^Вновочным упорам. В качестве зажимных элементов используют ^^^ВТ-образные прихваты, боковые прижимы, откидные зажимы. ^^^Н1ри этом допустимы схемы с комбинированными зажимными ^^^^стройствами. При синтезе конструкций приспособлений исполь- '^^■Вуют стандартные кондукторные втулки и предусматривают про- ^^■Ьктироваиие окон облегчения в кондукторных плитах.
Программный комплекс системы Объемом около 1 Мбайт раз
работан на языке ФОРТРАН и находится под управлением ОС гли ДОС ЕС.
^;. В качестве примера рассмотрим проектирование кондуктора Для сверления восьми отверстий диаметром 6 мм, восьми отвер-
стий диаметром 3,2 мм и двух отверстий диаметром 2,9 мм в детали ОЦ8.605.220 «Плита», операционный чертеж которой представлен на рис. 3.11. Деталь1 базируют тремя плоскостями. Минимальные допуски на расположение отверстий по осям X и Y равны 140 мкм. Число одновременно обрабатываемых деталей — одна. В качестве пожеланий конструктор задал обязательное использование кондукторных втулок в приспособлении, масштабы сборочиЬго чертежа и рабочих чертежей деталей 1 ! 1, формат вычерчивания операционного чертежа АЗ. Задание на .проектирование' приспособления представлено на бланке, который содержит четыре раздела, соответствующих четырем группам входных сведений: ОСПД, ПОВД, ТЗ и ТКО. В раздел ОСПД заносят общие сведения бб обрабатываемой детали и приспособлении. Раздел ПОВД отражает данные о базовых поверхностях и поверхностях под зажим. Раздел ТЗ содержит координаты точек приложения сил зажима и углы ориентации зажимных элементов. Раздел ТКО отражает информацию о диаметрах и координатах расположения обрабатываемых отверстий детали..
После ввода в ЭВМ входная информация преобразуется в каноническую форму. Затем подсистема «Синтез» выбирает и проектирует установочные элементы, соответствующие заданной схеме базирования (рис. 3.12, поз. 6). Блок синтеза направляющих элементов в зависимости от данных об обрабатываемых отверстиях подбирает соответствующие стандартные кондукторные втулки 7, 8 и 9 и размещает их в пространстве. Блок синтеза функциональной группы зажимных элементов осуществляет выбор схемы зажима и конструктивно воплощает ее пятью зажимными устройствами /, 2, 4, 5. В процессе синтеза корпусных деталей в описание прямоугольной заготовки кондукторной плиты 3, хранящееся 292
&&■Рис.■Рис.2462463,12. Сборочный чертеж кондуктора, спроектированного САПР «Кондук-тор-3»3,12. Сборочный чертеж кондуктора, спроектированного САПР «Кондук-тор-3»14121412
&
&
■Рис.
■Рис.
246
246
3,12. Сборочный чертеж кондуктора, спроектированного САПР «Кондук-тор-3»
3,12. Сборочный чертеж кондуктора, спроектированного САПР «Кондук-тор-3»
14
12
14
12
110
OOLOOLК,
OOL
OOL
X
9
2182184 фески
218
218
. Рабочий чертеж кондукторной плиты, полученной САПР «Кондуктор-3»
в БКЭ, внесены коррективы, отображающие данные о посадочных местах кондукторных втулок, установочных и зажимных элементов.
Подсистема «Вычерчивание» системы «Кондуктор-3» осуществляет отображение цифровой модели конструкции, содержащей описание всех КЭ приспособления, в описания соответствующих ТИ, выполняет построение и выдачу иа ЧГА сборочного и рабочего чертежа специальной детали приспособления (рис. 3.13). При этом координаты отверстий в плите распечатываются в отдельной таблице. Блок составления спецификации выдает на печатающее устройство ЭВМ спецификацию конструкции.
Системы «Кондуктор-2ЕС» и «Кондуктор-3» нашли достаточно широкое применение иа предприятиях радиотехнической, электротехнической, приборостроительной промышленности и др. Они позволяют сократить время проектирования в В—10 раз н стоимость проектирования в 7—8 раз, одновременно повышая качество получаемых конструкций.
Система «Токар-1М»
САПР «Токар-1М» предназначена для конструирования приспособлений для токарной обработки деталей типа тела вращения. Система «Токар*1М» обеспечивает процесс синтеза и конструкторского документирования следующих типов токарных приспособлений: оправок для наружного точеиня; приспособлений для внутренней и наружной обработки; сменных кулачков к универсальным самоцентрирующим патронам.
САПР «Токар-1М» накладывает на детали следующие ограничения: диаметр и длина установочной цилиндрической базы при обработке иа оправках наружных поверхностей деталей не должны быть соответственно меньше 6 и 5 мм, а габаритные размеры не должны превышать 400 мм; при обработке внутренних поверхностей диаметр центрального базового отверстия должен быть не менее 6 мм, при базировании по двум отверстиям — ие менее 1,6 мм, размер заготовки в радиальном направлении ие должен превышать 100 мм; при обработке заготовок в сменных кулачках ограничения связаны с соотношениями размеров заготовки н применяемого универсального патрона. Эти соотношения анализируются в процессе синтеза кулачка. При несоответствии заданного патрона и заготовки на печатающее устройство ЭВМ выдается специальное сообщение.
Результатом функционирования системы «ТОКАР-1М» является полный комплект конструкторской документации на приспособление: сборочный и деталировочные чертежи, спецификация.
Пример конструкции токарного приспособления, разработанного САПР «ТОКАР-1М» для детали, представленной на рис. 3.14, дан на рис. 3.15.
Рис. 3.14. Операционный чертеж Рис. 3.15 Сборочный чертеж приспособле- детали, обрабатываемой точе- ния, синтезированного и вычерченного систе- ннеммой ‘ТОКАР-1М»
Систему «ТОКАР-1М» используют в машиио- и приборостроении. Необходимыми техническими средствами системы являются! . ЭВМ ЕС с объемом оперативной памяти" не менее 512К байт, Г чертежные автоматы. Используют операционные системы ОС ЕС ' или ДОС ЕС. Программный комплекс системы разработан на базе языка ФОРТРАН и графического пакета PAD-EC.
Система «ТОКАР-1М» построена на базе принципов унифн- Lнации программного и информационного обеспечения. Она обла- [ Дает гибкостью и адаптируемостью к изменяющимся производ- р ственным условиям, допускает различную комбинацию ее про- |граммных комплексов.
I§ 3.3. САПР ПОСАДОК С НАТЯГОМ И ЗАЗОРОМ
При разработке конструкций приспособлений, так же как Вд других конструкций машин, возникает необходимость выбора Ёпосадок с иатягом и зазором. Применение ЭВМ для выбора посадок ^обусловлено необходимостью перебора большого числа вариантов £сочетаиия полей допусков валов и отверстий. Ручной выбор поса- Вдок сопряжен с большими затратами времени и зачастую невоз- |>можно выбрать оптимальную посадку с учетом требований по ^надежности (запас на сборку) и долговечности (запас на эксплуатацию).
& Программа «Выбор возможных посадок» (ВВП) предназначена ^ля автоматизированного расчетного выбора посадок с натягом Бли зазором из стандартных полей допусков по ГОСТ 25347—82 К решает задачу оперативной выборки всех возможных сочетаний Основных отклонений и квалитетов валов и отверстий, обеспечивающих требуемые значения натягов и зазоров. Программа раз- Баботана на кафедре технологии машиностроения Челябинского политехнического института. Она ориентирована иа ЭВМ СМ-4 Б операционной системой ОС-РВ. При этом гараитироваиа воз-
Рио, 3,16. Схема относительного расположения полей допусков вала и отверстия при выборе посадки о натягомРио, 3,16. Схема относительного расположения полей допусков вала и отверстия при выборе посадки о натягом0_00_0Рис. 3.17. Схема относительного рас* положения полей допусков вала и отверстия при выборе посадки а зазором
Рио, 3,16. Схема относительного расположения полей допусков вала и отверстия при выборе посадки о натягом
Рио, 3,16. Схема относительного расположения полей допусков вала и отверстия при выборе посадки о натягом
0_0
0_0
можность одновременной работы о восьми терминалов. Требуемый объем памяти не менее 27К байт.
Для работы с программой выбора посадок G натягом необходимы следующие входные данные!
номинальный диаметр сопряжения;
максимальный функциональный натяг /Vmax, мкм (рассчитывают по методикам [4, 7] из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей при сборке);
минимальный функциональный натяг ^min, мкм (рассчитывают из условия сохранения неподвижности соединения при действии заданных нагрузок);
коэффициент ка запаса на эксплуатацию (О С k9 < 1);
коэффициент 6С запаса на сборку (0 <; 6С < 1).
Коэффициенты к9 и кй определяют, какая часть допуска эксплуатации Е (диапазона допустимого варьирования поля допуска отверстия относительно поля допуска вала) идет соответственно на гарантированный запас иа эксплуатацию Д| и на сборку Д» (рно. 3.16), т. е.
Д’ = № Да - кйЕ,при Е = А, + Д. = #£„ - Л&„ - ЦТй - 1TDYгщь ITd, ITD —допуски вала и отверстия.
Коэффициент Ла выбирают в зависимости от требуемой долговечности соединения (чем больше кд, тем больше долговечность). Аналогично Ло выбирают в зависимости от требуемой надежности соединения (чем больше кс, тем выше надежность). Однако из-за дискретности расположения табличных полей допусков ке выбирают при условии выполневня неравенства кэ 4- к» < 1.
Для выбора посадок с зазором (рис. 3.17) необходимы следующие данные;
номинальный диаметр сопряжения, мм;
максимальный функциональный зазор Smax, мкм (рассчитывают из условия сохранения работоспособности соединения);
минимальный функциональный зазор Smin, мкм (нз условия обеспечения трения со смазочным материалом);
коэффициент кд запаса на эксплуатацию (выбирают в зависимости от требуемой долговечности соединения);
коэффициент кс запаса на сборку (выбирают в зависимости от требуемой надежности соединения).
ЭВМ выбирает все возможные варианты стандартных посадок, удовлетворяющие следующим требованиям:
:1)Wmax (для посадок с натягом).
'Smax ^> Smax (ДЛЯ ПОСЗДОК С ЗаЗОрОм),
где /Vmax — максимальный натяг стандартной посадки (см. зис. 3.16); Smax— максимальный зазор стандартной посадки 'см. рис. 3.17),
N*m™ > Nt, (для посадок с натягом);
Smin > Smin (для посадок с зазором),
"де A^tn— минимальный натяг стандартной посадки (см. зиб. 3.16); Smin — минимальный зазор стандартной посадки см. рис. 3.17),
Дэ< Дэ — АГты — A^in (для посадок с натягом);
Аэ<Дэ = Smax — Smax (ДЛЯ ПОСЭДОК С ЗаЗОрОМ),
Д^Дс-^ах — A^min (для посадок с натягом);
Дс < Дс = Smin — Smin (ДЛЯ ПОСЗДОК С 3330р0М).
Посадки выбираются путем перебора всех возможных сочета- |й табличных полей допусков 'вала и отверстия в соответствии рекомендациями ГОСТа. Для посадок с селективной сборкой iM дополнительно рассчитывает необходимое число сборочных упп. На выбор посадок с селективной сборкой система пере- дит автоматически.
Распечатка вариантов посадок с зазором
wsxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx'xxxxxxxx^fcxxxxxxxxxxfctfxxxxxxxfcw* IЧЕЛЯБИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ!
iКАФЕДРА "ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ"•
i.—.■—!
•ПРОГРАММА ВЫБОРА ВОЗМОЖНЫХ ПОСАДОК С НАТЯГОМ И ЭА30Р0М"ВВП"• ।. . .' _ д| -_—1—l—l—.-^-,.-,.———r—.-,—,—,— — —. — —>—* — *>—**—>—>—>—>—A
!НОМИНАЛЬ!ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ!КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА! ВС Т И ! 1НЫЙ ДИА-! ЗАЗОР, МКМ !НА
I МЕТР/ I-—--——"I™-*!ВАРИАНТ$3 I
I. ММ «МАКСИМ, !МИНИМ. ! ЭКСПЛУАТАЦИЮ! СБОРКУ! ГРУПП А :МТ-324 I L! ИВАНОВ А, К,I
f 25,99!64,9! 12,9!9,699! 9,199!17,94,87 t
|!;
IВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ПОСАДОК С ЗАЗОРОМ£
IjsKxxxxxxxsxxxxxxxxxxxxtexxxxxxxsxxxxxxxxxxsxxcxxxxxxxxxxxxxl i Н6/ F6#I 67>ь^!F6/ Нб-Н F8/J86»!
! 2 ГРН8/ НОВ!!
BXXXXXXSXXXXXXXXXXXXееХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХОХ
I в I ! * ! ж I 4 ! ! 24! 19! 1! 2! 2!
Результаты расчетов выводятся на дисплей в виде таблицы (табл, 3.3 и 3.4), содержащей все возможные варианты пос-едок, которые представлены в виде стандартной записи: в числителе основное отклонение и квалитет отверстия; в знаменателе — основное отклонение и квалитет вала. Основное отклонение вала печатается с прописной буквы.
Для посадок с селективной сборкой дополнительно указывается число сборочных групп. Например, посадка 2ГР Z8/E8 расшифровывается как Z8/e8 при двух сборочных группах. Симво-
Распечатка вариантов посадок с натягом
! .ЧЕЛЯБИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
I “КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ*
I ■■■ - ■ - _- — ■■■ ■■■ ^^^^ ^^-^ ■■■■•■■■■—■■■■ ■■■■■• ■««•■■■■■■■■■ ■ ■■
!ПРОГРАММА ВЫБОРА,ВОЗМОЖНЫХ ПОСАДОК С НАТЯГОМ И ЗАЗОРОМИВВПИ iL
'НОМИНАЛЬ! ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ'КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА! В С Т И !НЫй ДИА-! НАТЯГ/ МКМ !НА'ПРОЕКТ :СМ-12/4
! МЕТР/ !!!ВАРИАНТ:3
! ММ'МАКСИМ,!МИНИН,!ЭКСПЛУАТАЦИЮ!СБОРКУ!ГРУППА :МТ-324
I ---- ------- -, --'ИВАНОВ А. К,
!4 5,99 !82,9! 2 9,9!9,699! 9,299!17,94,87
!B03M0MH-IE ВАРИАНТЫ ПОСАДОК С НАТЯГОМ
I =====SS==S=S==2=-3======S===SS2SS= = 222 = ===^S===========
1 !
87/ К6Ж!
Ы6/ Р6*!
R7/ Мб*!
Р6/ Ы6*!
Р7/ N6*!
М7/ R6«!
Н7/
Р6*!
Мб/
R6*!
Кб/ 86*!
К7/
86*!
Нб/
Тб#!
Н7/ Т7+!
! 2 ГР
Т8/ Н8+! 2 ГР
Н8/
Т8+! 2 ГР
08/
78»!
1
ххяхххх ! = !
xxxexsxssxsxxsx
! + !*!#!
5 3
SSSS«
I 33! 18! 3! tl! 1!
лом 4Ф помечены посадки в системе отверстия (вала), у которых поле допуска вала (отверстия) относится к рекомендуемым Я| ГОСТ 25347—82 (например, H6/F6 в табл. 3.3) и являются пред- почтительными.
Символом * помечены посадки, не относящиеся к системе отверстия или вала, поле допуска отверстия и вала которых . относятся к рекомендуемым ГОСТ 25347—82 (например, G7/G6 в табл. 3.3). Эти посадки следует выбирать во вторую очередь.
Символом «+» помечены посадки в системе отверстия (вала), ■В" у которых поле допуска вала (отверстия) не относится к реко- мендуемым по ГОСТ 25347—82 (например, F6/H6 табл. 3.3). Эти ЯК? посадки можно выбирать в третью очередь с учетом конкретных Яш производственных условий (возможность обеспечения мерным ^ЯЬ режущим и контрольно-измерительным инструментом и др.).
Посадки, не помеченные символами, можно применять лишь в крайнем случае при наличии технико-экономического обосно- ^^■бвания. Кроме того, пользователь имеет возможность включить фильтр. После включения фильтра ЭВМ выводит на дисплей ^^Иртолько те посадки, которые помечены одним из трех выше ука- ванных символов.
Может оказаться, что в заданных условиях ни один из вариан- тов не будет удовлетворять требованиям ГОСТ 25347—82. Это |^Я|может произойти потому, что эксплуатационные условия по .^^^надежности и долговечности конструктор задает априорно и ^^■4<онструкция узла может не обеспечивать ее. Поэтому данная |^■|зaдaчa выбора посадки, обеспечивающей требования эксплуата- ^^ИЙционных показателей, решается в диалоговом режиме. Анализируя ^^■.выданные ЭВМ возможные варианты посадок, конструктор кор- ^^Яректирует входные данные. Полученный в результате этой кор- ^^Я|рекции новый набор возможных посадок подвергается описанному |^^ванализу до тех пор, пока не будут приведены в соответствие |^^Ьконструктивные возможности узла, требования по надежности долговечности и требования ГОСТ 25347—82.
ГЛАВА 4
САПР РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
. ЗАДАЧИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОСНАЩЕНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Инструментальная подготовка производства включает следующие основные проектные задачи:
оснащение нормализованным инструментом технологических процессов механической обработки резанием деталей;
проектирование специального инструмента;
проектирование технологических процессов изготовления специального инструмента.
Первая задача, в свою очередь, содержит несколько различных по своему характеру подзадач, включая поиск инструмента из имеющейся на предприятии номенклатуры, технико-экономический анализ перехода к проектированию специального инструмента; проектирование многоинструментных наладок и т, д.
Третью задачу решают с привлечением САПР ТП. Примером может служить САПР ТИППРОЦЕСС, работающая на Оршанском инструментальном заводе.
Решение второй задачи составляет предмет САПР РИ.
4.2. ОСНОВЫ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПРРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Существуют три способа проектирования инструментов — графический, графоаналитический и аналитический.
Графический способ предусматривает определение отдельных элементов инструмента методом начертательной геометрии. Его целесообразно применять при отсутствии аналитической методики расчета. Основными недостатками этого способа являются неудовлетворительная точность графических построений и большой их масштаб.
Аналитический способ предусматривает использование функциональной зависимости размеров и форм инструмента от конструкции детали. Основное преимущество его — обеспечение высокой точности проектирования; недостаток — большой объем вычислений.
Графоаналитический способ является синтезом двух методов. При этом способе употребляют различные упрощенные зависимости, таблицы, графики. Важную роль здесь играют опыт и интуиция конструктора-инструментальщика.
С появлением ЭВМ дальнейшую разработку методов проекти- Якрования ведут в направлении совершенствования аналитического ■^способа как одного из главнейших моментов эффективного ис- ■Ьиользования вычислительных машин.
Операции основного производства оснащают двумя группами ■|йнструментов — нормализованным и специальными. Основной ■|задачей при оснащении технологических операций инструментами ^«является подбор их из имеющихся (нормализованных или спроек- ■Ьированных ранее) инструментов, который представляет про- ■шедуру поиска. Лишь при отрицательном результате поиска еле- И&ует осуществлять процедуру проектирования. Соотношение этих !™|Двух процедур для обеих групп различно. Для первой группы, ,^■включающей инструменты общего назначения (резцы, сверла, ■^^■(енкеры, развертки и т. п.), преимущественное значение при .ИшЬснащении технологического процесса имеет поиск, для второй уИЬруппы, объединяющей сложный режущий инструмент (фасонные ■■резцы,' червячные фрезы, долбяки, шеверы; протяжки, фасонный |^^рнструмент для обработки винтовых поверхностей), — проёктй- ^■ЮОВаЙЙе/ ■
Алгоритм и программы проектирования специальныхйнстру- |^■keнтoв считают стандартными/так как одни и те же прогр аммы ■^■Можно эффективно использовать на различных предприятиях, |^Вв различных производственных условиях. Проектируемый инстру- ^^■ент, профиль его режущей части, как правило, четко дриёнти- ЩкуЬтся на обработку деталей определенного класса. Конструкция достаточно хорошо описывается. Расчет инструмента для ^■■бработки деталей о фасонными; Нестандартными профилям ^^■дожнее.
Для перевода задачи на ЭВМ недостаточно переложить на ^^■зык машины существующие аналитические способы расчета.
: ад: ад5ычно автоматизированный метод проектирования разрабаты-
: ад
: ад
ают на основе методик неавтоматизированного расчета инстру- нта, но он является более широким.
Например, при неавтоматизированном расчете пространствен- toe зацепление инструмента и детали заменяют чаще всего плохим. Кроме того, упрощают собственно расчетные зависимости, тобы избежать громоздких вычислений, трансцендентности выражений, производных и т. п. Для этого некоторыми величинами, лыми по значению, пренебрегают и т. д.
В САПР режущего инструмента можно выделить общие расчет- е блоки. Например, при автоматизации проектирования шлице- йх фрез валики с остроугольными и прямобочными шлицами несообразно объединить в одну группу, в эвольвентные ^йцы — в группу с эвольвентными зубьями. Для шлицевых ротяжек целесообразно разрабатывать универсальный алгоритм, воляющий рассчитывать протяжки для обработки прямобоч- Остроугольных и эвольвентных шлицев. При расчете кон- уктивных параметров червячных и дисковых фрез можно
разработать два соответствующих блока, различающихся по содержанию и учитывающих специфику каждого инструмента.
Задача проектирования режущего инструмента многовариантна. Быстродействие автоматического проектирования позволяет рассматривать все варианты задачи и выбирать из них лучший по некоторому критерию оптимальности. Таким образом, рассчитанная на ЭВМ конструкция инструмента может и должна обеспечить не только правильное изготовление детали, но и иметь оптимальные геометрические и конструктивные элементы.
На основании сказанного можно сформулировать основные требования к методике расчета инструмента, которую используют как основу для построения алгоритма.
Методика должна быть аналитической. Таблицы, графики должны быть сведены до минимума.
Методика должна быть точной, отражать современный уровень теории и практики. Упрощенные и приближенные мето* дики использовать нецелесообразно.
Функциональные связи параметров инструмента и детали должны быть основаны на точных объективных зависимостях. Эмпирические соотношения должны быть сведены до минимума.
Методика должна быть универсальной, охватывать общие случаи проектирования инструмента данного вида.
Методика должна строиться на основе использования машинно-математического моделирования с оптимизацией получаемых проектных решений.
Все это позволяет наиболее эффективно использовать ЭВМ при проектировании режущего инструмента. Опыт по эксплуатации программ проектирования свидетельствует о сокращении времени на проектирование в 20 ... 60 раз, повышении стойкости инструмента в 1,1 ... 1,2 раза. Но все же основным моментом автоматизации проектирования инструмента следует считать качественное изменение труда конструктора-инструментальщика. Применение ЭВМ ликвидирует нетворческие этапы, но не освобождает конструктора от задачи проектирования инструментов вообще. На рабочем чертеже инструмента всегда будет стоять подпись специалиста, ответственного за его выпуск. За человеком останутся также неформализуемые творческие процессы (выбор схемы формообразования, типа инструмента, принципиальных его особенностей, общая оценка полученной на ЭВМ конструкции).
§ 4.3. САПР ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ
Методическое обеспечение
Форма режущей кромки фасонного резца определяется формой профиля обрабатываемой поверхности. Этот инструмент обеспечивает высокую производительность, точность обработки, большое число переточек. Все это делает его незаменимым при 302
Рис. 4.1. Конструктивные элементы круглого резцаРис. 4.1. Конструктивные элементы круглого резцаРис. 4.2. Конструктивные элементы призма-* тического резцаРис. 4.2. Конструктивные элементы призма-* тического резца■обработке деталей на токарных автоматах и автоматах.? Наиболее распространены ^проектирования круглых (рис. 4.1) и призматических (рис. 4.2) ^фасонных резцов. Основными конструктивными элементами круг-■обработке деталей на токарных автоматах и автоматах.? Наиболее распространены ^проектирования круглых (рис. 4.1) и призматических (рис. 4.2) ^фасонных резцов. Основными конструктивными элементами круг-и токарно-револьверных полуи токарно-револьверных полусистемы автоматизированногосистемы автоматизированногоблого резца являются: наружный диаметр Da и диаметр отверстия d, ширина резца sp, размеры выемки для схода и размещения ^стружки и элементы крепления. Наружный диаметр резца устанавливают исходя из наибольшей высоты /тах и суммарной длины •фасонного профиля детали. На некоторых токарно-револьверных останках и автоматах в основном применяют резцы со строго определенными диаметрами, например 52 и 68 мм. Основные кон-блого резца являются: наружный диаметр Da и диаметр отверстия d, ширина резца sp, размеры выемки для схода и размещения ^стружки и элементы крепления. Наружный диаметр резца устанавливают исходя из наибольшей высоты /тах и суммарной длины •фасонного профиля детали. На некоторых токарно-револьверных останках и автоматах в основном применяют резцы со строго определенными диаметрами, например 52 и 68 мм. Основные кон-структивные элементы резца можно выбирать по табл. 4.1 и 4.2. J Соотношения между приведенными элементамиструктивные элементы резца можно выбирать по табл. 4.1 и 4.2. J Соотношения между приведенными элементамирезца должнырезца должныязательно отвечать условиюязательно отвечать условию
Рис. 4.1. Конструктивные элементы круглого резца
Рис. 4.1. Конструктивные элементы круглого резца
Рис. 4.2. Конструктивные элементы призма-* тического резца
Рис. 4.2. Конструктивные элементы призма-* тического резца
■обработке деталей на токарных автоматах и автоматах.
? Наиболее распространены ^проектирования круглых (рис. 4.1) и призматических (рис. 4.2) ^фасонных резцов. Основными конструктивными элементами круг-
■обработке деталей на токарных автоматах и автоматах.
? Наиболее распространены ^проектирования круглых (рис. 4.1) и призматических (рис. 4.2) ^фасонных резцов. Основными конструктивными элементами круг-
и токарно-револьверных полу
и токарно-револьверных полу
системы автоматизированного
системы автоматизированного
блого резца являются: наружный диаметр Da и диаметр отверстия d, ширина резца sp, размеры выемки для схода и размещения ^стружки и элементы крепления. Наружный диаметр резца устанавливают исходя из наибольшей высоты /тах и суммарной длины •фасонного профиля детали. На некоторых токарно-револьверных останках и автоматах в основном применяют резцы со строго определенными диаметрами, например 52 и 68 мм. Основные кон-
блого резца являются: наружный диаметр Da и диаметр отверстия d, ширина резца sp, размеры выемки для схода и размещения ^стружки и элементы крепления. Наружный диаметр резца устанавливают исходя из наибольшей высоты /тах и суммарной длины •фасонного профиля детали. На некоторых токарно-револьверных останках и автоматах в основном применяют резцы со строго определенными диаметрами, например 52 и 68 мм. Основные кон-
структивные элементы резца можно выбирать по табл. 4.1 и 4.2. J Соотношения между приведенными элементами
структивные элементы резца можно выбирать по табл. 4.1 и 4.2. J Соотношения между приведенными элементами
резца должны
резца должны
язательно отвечать условию
язательно отвечать условию
Da > d + 2 (/max + / + т),
т — толщина т ^ 10 мм;т — толщина т ^ 10 мм;■де / — размеры выемки для схода стружки, мм; тенки резца, обеспечивающая прочность резца,
т — толщина т ^ 10 мм;
т — толщина т ^ 10 мм;
келательно, чтобы диаметр резца превосходил по величине длину фасонного профиля.
Г При внутренней обработке фасонных поверхностей
Г°а = (0,60,8) d0TB,
и наружным диаметром резца, мм
Da
d
l
г
dn
.^шах
50
12
3
1
6
60
16
3
2
8
? 6
50
14
90
75
22
4
2
8
8
60
18
100
90
22
4
2
8
НИ
75
25
120
100
27
5
2
10
120
27
5 1
3
10
4.2. Основные конструктивные элементы круглого резца, мм
|4.1. Соотношение
I; между высотой профиля детали
4.3. Основные конструктивные элементы призматических резцов
Рабочая
часть, мм
'..Хвостовик,, мм
$р
^р, ч ;
8остр
8Л. X
^л. X
b
До 30
. Не менее ’ 10
24,1
23
7,5
го
» 45
»»15
40,6
39
14
15
» 60
»»20
47,6
46
14. ,
20
» 80
»»25
57,6
56
14 .
25
» 100
»» 35
64,4
72
17
30
где d0TB — наименьший диаметр обрабатываемого отверстия; при малых dOTB такой резец выполняют как стержневой.
Конструкция призматических резцов несколько проще: //р, sp, Lp — соответственно высота, ширина и длина резца; обычно Lp ^ 75 ..: 100 кш^^ высота рабочей части; Лл.х, 8л.х — высота и ширина хвостовика типа ласточкина хвоста; sOctP — теоретическая ширина хвостовика, так называемый размер «до остра»; dpoJI —диаметр измерительного ролика; spon — размер по роликам; b — ширина выемки. Размеры призматических резцов (кроме Lp) унифицированы (табл. 4.3). 1
Задний угол фасонного резца а0 (рис, 4.3) обеспечивается установкой в державке, как правило, нормализованной. У державок для призматических резцов под углом а0 изготовляют направляющие типа ласточкина хвоста,, а у круглого резцц центр крепления смещается ца величину h^ =» /?баз sK а0. Задний угол для периферийных точек режущей кромки призматического резца обычно равен 12 ... 15°, для круглых — 10 ... 12°. Угол а0 изменяется по высоте профиля инструмента следующим образом:
у призматических резцов по мере удаления рассматриваемых точек профиля от оси, обрабатываемой детали задние углы при наружной обработке возрастают;
у круглых резцов как при наружной, так и внутренней Обработке задние углы по мере удаления от оси детали возрастают, причем при наружной они возрастают более интенсивно, чем при
Рис, 4.3, Схема к коррекционному расчету резцов
4Д< Рекомендуемые значения передних углов
Обрабатываемый материал
Код
Передний угол Vo. °
Угбл заострения°
Медь, алюминий
1
20 ... 25 :
' 40
Сталь твёрдостью HBt
150...235'
2
20 ... 15
? 50
235... 290’ I
3
10... 15
60
293 ... ,3501
4 :
510
;50
Бронза, свинцойая латунь
5
0 ... 5
55
Чугуны твердостью НВ:
до 150
6
15
150 ... 200
7
12
55
200... 250
8
8
внутренней. Поэтому значения задних углов для периферийных точек режущей кромки должны быть выбраны такими, чтобы на наклонных . участках профиля,, где задние, нормальные углы меньше,, чем на участках, параллельных изделию, задний угол должен быть Не меньше 3.
Соотношение между, задними углами может быть выражено следующей формулой: ,
где Обаз и Di — дйаметрЫ базовой и рассчитываемой точек режу- щёй кромки дискового резца или диаметра детали для прйзма- тического резца, мм;;а0, аг — задние нормальные углы для базовой и рассчитываемой точек режущей кромки резца; ф — угол в плане между касательной к профилю резца в рассматриваемой точке и направлением радиальной подачи резца, °.
^ Передний угол у0 выбирают в соответствии с механическими ^свойствами обрабатываемого материала (табл. 4.4).
[ У призматических и круглых резцов передний угол в текущей точке
Yi = arcsin ^sln То ^3 ) •
I По мере удаления рассматриваемых точек от центра детали ^передние углы при наружной обработке уменьшаются, а при внутренней — увеличиваются.
ft Поскольку передние и задние углы обоих видов резцов являются фактически кинематическими (физически на инструменте Вне существуют и их нельзя проверить), на практике при расчете Ви изготовлении резцов используют угол заострения р0. Передний, Йадний углы и угол заострения связаны соотношением
а0 + То + Ро ~ 909.
So = «о + ТоЛо = '’баз sin ТоY, = arcsin -d2- fiBt = rt cos (y0 — Yt)Ki = ± (Bt — /-gas)it = KU cos YoSo = «о + ТоЛо = '’баз sin ТоY, = arcsin -d2- fiBt = rt cos (y0 — Yt)Ki = ± (Bt — /-gas)it = KU cos YoTt = it cos 2»«t ” So — TiCg = Кбаз COS SoЯо = Кбаз sin SnC; = Co — /gSt = arctg -^- Rt = Hojs\n 2, " ^баз Ri ai=Xi~ ToTt = it cos 2»«t ” So — TiCg = Кбаз COS SoЯо = Кбаз sin SnC; = Co — /gSt = arctg -^- Rt = Hojs\n 2, " ^баз Ri ai=Xi~ To
So = «о + То
Ло = '’баз sin То
Y, = arcsin -d2- fi
Bt = rt cos (y0 — Yt)
Ki = ± (Bt — /-gas)it = KU cos Yo
So = «о + То
Ло = '’баз sin То
Y, = arcsin -d2- fi
Bt = rt cos (y0 — Yt)
Ki = ± (Bt — /-gas)it = KU cos Yo
Tt = it cos 2»
«t ” So — Ti
Cg = Кбаз COS So
Яо = Кбаз sin Sn
C; = Co — /g
St = arctg -^- Rt = Hojs\n 2, " ^баз Ri ai=Xi~ To
Tt = it cos 2»
«t ” So — Ti
Cg = Кбаз COS So
Яо = Кбаз sin Sn
C; = Co — /g
St = arctg -^- Rt = Hojs\n 2, " ^баз Ri ai=Xi~ To
4.5. Коррекционный расчет профиля фасонных резцов
Величина
Формула
•
Для любых резцов
Суммарный угол в базовой точке
Расстояние от центра детали до плоскости передней поверхности
Передний угол в текущей точке
Расстояние от текущей точки до оси
Промежуточная величина
Глубина профиля резца по передней поверхности
Для призматических резцов
Глубина профиля резца в плоскости, перпендикулярной к задней поверхности
Задний угол в текущей точке
Для круглых резцов
Постоянная величина
Расстояние от центра резца до передней плоскости
Вспомогательная величина
Суммарный угол в текущей точке
Радиус резца в текущей точке
Глубина профиля резца в радиальном сечении
Задний угол в текущей точке
От угла po в определенной степени зависит прочность вер-* шины резца, а потому его значение не должно быть меньше допустимого значения рдоп (см. табл. 4.4). -
Наличие передних и задних углов резца приводит к тому, что при обработке глубина профиля Т, измеряемая у призматических резцов в сечении, перпендикулярном к их задней поверхности, а у круглых — в радиальном сечении, не совпадает с глубиной профиля обрабатываемой детали. Размеры, по ширине профиля фасонных резцов основного типа (без углов поворота и т. п.) совпадают с соответствующими осевыми размерами детали. Таким образом, в задачу коррекционного расчета входит расчет глубины Т для круглого резца в радиальной плоскости, а для призма-4 тического — в плоскости, перпендикулярной к задней поверхности.
Так как при расчете на ЭВМ целесообразно использовать единые формулы как для круглого, так и для призматического 306
гдегдерезцов, используем расчетную схему, приведенную в табл. 4.5. В приведенных зависимостях индекс I относится к рассматриваемой (текущей) точке.
где
где
Алгоритмическое обеспечение
Рассматриваемый ниже алгоритм предназначен для расчета профиля и конструктивных элементов круглых и призматических фасонных резцов для наружной и внутренней обработки поверхностей деталей, профиль которых состоит из участков прямых и окружностей. Наибольшая сложность при составлении исходной информации заключается в описании профиля детали, который может иметь различную конфигурацию. В связи с этим целесообразно описывать его в системе координат X — ¥ таким образом, чтобы ось X совпадала с осью детали, а начало координат располагалось в правой торцовой плоскости (рис. 4.4). Рабочий чертеж детали содержит различную простановку размеров, поэтому приходится их пересчитывать в принятую систему. Эту процедуру можно несколько сократить, если еще на стадии кон- - струированйя детали учитывать возможность расчета инструмента на ЭВМ.
Профиль детали расчленяется на элементарные участки, описываемые одним уравнением вида х = / (у). Каждый элементарный участок характеризуется совокупностью параметров
6»л “ {-^1* Уъ -^21 Уъ* р}>
где хх, уъ х2, у^ — координаты соответственно начала и конца
элементарного участка; ризующих ур авнение участка, для окружное- ти р = (Ro, x0, у»\
Весь фасонный про-
филь етсяфиль етсяцеликом описыва-какцеликом описыва-как(^Ч(^ЧQQпр — Фэл г ,пр — Фэл г ,Ny4 — число эле- . ментарных участков.
филь ется
филь ется
целиком описыва-
как
целиком описыва-
как
(^Ч
(^Ч
Q
Q
пр — Фэл г ,
пр — Фэл г ,
р — совокупность параметров, характе-р — совокупность параметров, характе-Рис, 4.4. Пример пересчета размеров детали в систему координат X и К: а в-, простановка размеров иа чертеже детали; б * размеры детали в системе координат Х^-УРис, 4.4. Пример пересчета размеров детали в систему координат X и К: а в-, простановка размеров иа чертеже детали; б * размеры детали в системе координат Х^-УВ соответствии с изложенным подготовля- |Ют исходную информацию на проектирование ^резцов, Бланк для заполнения исходных дан- |ных (табл. 4.6) содержит два информацион-
р — совокупность параметров, характе-
р — совокупность параметров, характе-
Рис, 4.4. Пример пересчета размеров детали в систему координат X и К: а в-, простановка размеров иа чертеже детали; б * размеры детали в системе координат Х^-У
Рис, 4.4. Пример пересчета размеров детали в систему координат X и К: а в-, простановка размеров иа чертеже детали; б * размеры детали в системе координат Х^-У
4.6. Бланк исходных данных на проектирование фасонных резцов
Параметр
Обозначение
Величина
Общие сведения о детали и инструменте
Номер детали
52495
Диаметр детали максимальный
^тах
25,3
Диаметр детали минимальный
^min
15,65
Материал детали (код)
мд
3
Твердость материала
НВ
290
Число участков детали
вио
7
Рид обработки (код)
1
Тип резца (код)
ТР
—1
Наружный диаметр резца
Ьа
0
Задний угол (смещение)
«о (Йо)
12
Передний угол
То
15
Шаг профиля
Описание пр
PAS
офиля
0
Абсцисса точки начала участка
Xi
0
Ордината точки начала участка
Vi
8,75
Абсцисса точки конца участка 1-й
3
Ордината точки конца участка участок
#2
8,75
Абсцисса центра окружности
#0
0
Ордината центра окружности
Радиус окружности
Уо
ГуЧ
0‘ 0
Абсцисса точки начала участка
8,002 .
Ордината точки начала участка
VI
12,65
Абсцисса точки конца участка 3-й
12,998
Ордината точки конца участка участок
Уз
12,65
Абсцисса центра окружности
10,5
Ордината центра окружности
Уо
12,75
Радиус окружности И Т. д.
Гуч
2,5
ных массива.В первый массив (строки 1 ... 12) входят общие данные о детали и проектируемом инструменте. Количественную информацию (^дет, НВ, DmaXv dmin, а0 (й0), Afyq) заносят в своем естественном числовом виде с указанной размерностью. Для сокращения объема первого массива строку 10 используют для характеристики заднего угла обоих типов резцов. Для призматического резца эта характеристика выражается конкретным значением угла а0, а для круглого — смещением й0. Значения DQ, у0, PAS заключают в себе не только количественную, но и качественную информацию. Если занести в строку 9 и 11 значения £>0 = 0 и у0 = 0°, то выбор значений этих параметров произойдет внутри алгоритма по соответствующим таблицам. Если же в эти строки проставить конкретные значения, то расчет в алгоритме будет происходить на основе именно этих значений. При PAS = 0 профиль резца рассчитывают в виде отрезков прямых и дуг окружностей. При PAS ^= 0 профиль резца определяют дискретно с заданным шагом PAS между точками.
4.7, Кодификатор вида обработки и типа резца
X
Вид обработки
, Код
Тип резца
Код
Наружная
1
Круглый
1
Внутренняя
—1
Призматический
—1
Качественную информацию первого массива (ВИО, ТР) кодируют с помощью кодировочной табл. 4.7.
Второй массив содержит описание профиля детали по его участкам. Число параметров на каждом участке одинаково и равно семи; координаты начала и конца участка и данные окружности для дугового участка. Для прямолинейного участка последние три значения равны нулю. Размер второго массива является, таким образом, переменным и зависит от числа участков на профиле. На рис. 4.4 приведена деталь, имеющая семь участков. Размерность второго массива в этом случае составляет 49 величин. В бланке исходных данных (см. табл. 4.6) в качестве примера приведено заполнение только двух участков (первого и третьего).
Алгоритм проектирования (рис. 4.5) имеет три четко выраженных этапа. На первом этапе (блоки 1 ... 23) выбирают наружный диаметр для круглых резцов, а также передние и задние углы. На втором этапе (блоки 24 ... 64) производится расчет профиля инструмента. На третьем этапе (блоки 65 ... 70) определяются конструктивные элементы резцов.
В блоке 2 определяется максимально допустимое значение угла у0— удоп, ограничивающее возможность вибрации. В качестве базового диаметра принимается минимальный обрабатываемый диаметр детали при наружной обработке и максимальный Диаметр при внутренней (блок 4). Наружный диаметр круглого фезца Ьа должен быть таким, чтобы обеспечивался задний угол а0 не менее 8°. Если это условие не выполняется, значение Da определяется как функция (блок 13) от заднего угла, равного 8°. Если же значение Da задано в блоке исходных данных, являясь тем самым строго определенной, значение а0 не проверяется. Аналогично выбирают передний угол у0 и Угол заострения 0О. к Основной объем второго этапа занимает подготовка величин для коррекционного расчета, организация вычислительного процесса, запоминание получаемых результатов, вывод их на печать, у. е. то, что является одним из специфических свойств автоматического проектирования. Собственно коррекционный расчет, производимый по формулам, приведенным в табл. 4.5, не содержит Сколько-нибудь развитой логики и прост как при алгоритмизации, ^ак и при программировании.
I, Описание профиля содержится в массиве V. Изменяя / с ша- Сом 7 (/ — 1, 8, 15 и т. д.), поочередно получим необходимую
Рдоп^ИмД) -— Та бл. 4Рдоп^ИмД) -— Та бл. 4т-36т-36г35г35ABS, =х<; ORB^ T,ABS, =х<; ORB^ T,ABS2-X2;0RD2®T2;ABS2-X2;0RD2®T2;ABSj = Xji ORD3 = TjABSj = Xji ORD3 = Tjt-63-t-63-t-4^t-4^AX^Xo-XtГа^-ДХ1^'AX^Xo-XtГа^-ДХ1^'Выполнить коррекционный расчет ла табл. 5Выполнить коррекционный расчет ла табл. 5arctg -L—L.arctg -L—L.Выбрать конструктивные элементы круглою резца d1Z>r.dn=f(Da')Выбрать конструктивные элементы круглою резца d1Z>r.dn=f(Da')Суммировать ^ Sp = IsTСуммировать ^ Sp = IsT•за к = 1•за к = 1Выполнить . коррекционный расчет по табл. 5.Выполнить . коррекционный расчет по табл. 5.Определить радиус и — координаты центра заменяющей окружностиОпределить радиус и — координаты центра заменяющей окружностиГ-66■ 7абп. 2Г-66■ 7абп. 24141Уо<У1Уо<У14545Хт>Х,Хт>Х,Д«Д«Нет 33 PRIZ= 1Нет 33 PRIZ= 1Xrz4+PASXrz4+PAS•40.•40.CoCoЗанесение г в память (специальный пассив) 'Занесение г в память (специальный пассив) 'kwsTfyc^^kwsTfyc^^HemHemНетНетr46r46Г-У2 PRIZ= 1Г-У2 PRIZ= 1г^г-г^г-— сц=сц^— сц=сц^t-^t-^— Гз^Уо-Г^сМнмп— Гз^Уо-Г^сМнмпХз^х^ЦГз-^ tgatwMХз^х^ЦГз-^ tgatwMУоСПУоСПГ3 = Уо-ГуцСВбС^КЛ ■ - сц-3Г3 = Уо-ГуцСВбС^КЛ ■ - сц-353—.53—.r-5fcr-5fct-65.t-65.HemHemДа 67 ВИО>0 'Да 67 ВИО>0 '6868TP>0TP>0НетНет-69--69-Выбрать элементы **хвостовикаsounp> sMi ^лл» 8-f (s^Выбрать элементы **хвостовикаsounp> sMi ^лл» 8-f (s^71-Останов71-Остановвыдача результатов" проектирования .на печать^ Uвыдача результатов" проектирования .на печать^ UТабл. 3Табл. 3
Рдоп^ИмД) -— Та бл. 4
Рдоп^ИмД) -— Та бл. 4
т-36
т-36
г35
г35
ABS, =х<; ORB^ T,
ABS, =х<; ORB^ T,
ABS2-X2;0RD2®T2;
ABS2-X2;0RD2®T2;
ABSj = Xji ORD3 = Tj
ABSj = Xji ORD3 = Tj
t-63-
t-63-
t-4^
t-4^
AX^Xo-Xt
Га^-ДХ1^'
AX^Xo-Xt
Га^-ДХ1^'
Выполнить коррекционный расчет ла табл. 5
Выполнить коррекционный расчет ла табл. 5
arctg -L—L.
arctg -L—L.
Выбрать конструктивные элементы круглою резца d1Z>r.dn=f(Da')
Выбрать конструктивные элементы круглою резца d1Z>r.dn=f(Da')
Суммировать ^ Sp = IsT
Суммировать ^ Sp = IsT
•за к = 1
•за к = 1
Выполнить . коррекционный расчет по табл. 5.
Выполнить . коррекционный расчет по табл. 5.
Определить радиус и — координаты центра заменяющей окружности
Определить радиус и — координаты центра заменяющей окружности
Г-66
■ 7абп. 2
Г-66
■ 7абп. 2
41
41
Уо<У1
Уо<У1
45
45
Хт>Х,
Хт>Х,
Д«
Д«
Нет 33 PRIZ= 1
Нет 33 PRIZ= 1
Xrz4+PAS
Xrz4+PAS
•40.
•40.
Co
Co
Занесение г в память (специальный пассив) '
Занесение г в память (специальный пассив) '
kwsTfyc^^
kwsTfyc^^
Hem
Hem
Нет
Нет
r46
r46
Г-У2 PRIZ= 1
Г-У2 PRIZ= 1
г^г-
г^г-
— сц=сц^
— сц=сц^
t-^
t-^
— Гз^Уо-Г^сМнмп
— Гз^Уо-Г^сМнмп
Хз^х^ЦГз-^ tgatwM
Хз^х^ЦГз-^ tgatwM
УоСП
УоСП
Г3 = Уо-ГуцСВбС^КЛ ■ - сц-3
Г3 = Уо-ГуцСВбС^КЛ ■ - сц-3
53—.
53—.
r-5fc
r-5fc
t-65.
t-65.
Hem
Hem
Да 67 ВИО>0 '
Да 67 ВИО>0 '
68
68
TP>0
TP>0
Нет
Нет
-69-
-69-
Выбрать элементы **хвостовика
sounp> sMi ^лл» 8-f (s^
Выбрать элементы **хвостовика
sounp> sMi ^лл» 8-f (s^
71-
Останов
71-
Останов
выдача результатов" проектирования .
на печать
^ U
выдача результатов" проектирования .
на печать
^ U
Табл. 3
Табл. 3
Рнс- 4.5, Алгоритм проектирования фасонных резцов
информацию о каждом участке (блок 24), считывая соответствующие значения W из массива. Последовательность вычислений при этом такая. Определяются значения Xi, уъ х2, у^ х0, у0, гуч при / = 1 и производятся вычисления в блоках 25 ... 54. Полученные данные (sT, rb Tb ah Yf для PAS ^0 и и, Tb sT, a$, а также радиус и координаты заменяющей окружности для PAS = 0) запоминаются в памяти ЭВМ. Затем индексу / дается приращение с шагом 7 и вычислительный процесс в блоках 24 ... 63 повторяется. Число повторений в цикле равно числу участков профиля.
Расчет профиля резца может производиться по двум веткам. Первая ветка (блоки 28 ... 43) предназначена для расчета профиля в дискретном виде, вторая (блоки 30, 48 ... 63) — в координатах заменяющих линий.
Расчет профиля в дискретном виде начинается с начальной точки участка с координатами х1У yv Затем абсциссе хг дается приращение с шагом дискретности PAS й для текущей абсциссы хт определяется соответствующее значение г радиуса детали, которое запоминается в памяти ЭВМ (блок 31). Процесс приращения заканчивается при выполнении условия хт х2 (блок 45), а признаку перехода к коррекционному расчету PRIZ присваивается значение PP1Z=1. Вычисления в блоке 35 выполняются столько раз, сколько определено расчетных точек. Для этого в алгоритм вводится счетчик цикла СЦ, начальное значение которого равно 1.
Когда рассчитываемый профиль заменяется -линиями, удобными в технологическом отношении (PAS =^ Ю, блок 29), необходимо определить две расчетные точки для прямолинейных участков и три для дуговых. Две расчетные точки выбираются на концах участка (блок 30), а третья (при гуч =0= 0) рассчитывается так, что делит хорду, стягивающую концы дуги, пополам.
Для прямолинейного участка детали определяется угол наклона as прямой к оси X. Для дуги окружности рассчитываются координаты заменяющей окружности, которая проводится через три точки (блок 59). Последняя процедура относится к чисто геометрическим задачам и легко решается по зависимостям, известным из аналитической геометрии.
Выбор конструктивных элементов производится по соответствующим таблицам. Специфика эксплуатации резцов в производственных условиях может потребовать незначительной доработки конструктивных элементов, полученных с помощью алгоритма, или последний можно изменить с учетом этой специфики.
^Некоторая доработка может понадобиться и при оформлении профиля резца. По приведенному алгоритму рассчитываются форма и размеры основной режущей кромки. Обычно фасонный резец имеет дополнительные кромки, с помощью которых производится торцевание детали, протачивание канавки под отрезание детали (если заготовка является прутком) и т. п. Оформление их 312
Юо,5
N
6 о
17,5
16,26
12,998_\JOT3,002
3
£§
й
й о
27
15°±ЗО'
30°
5
4
1. Твердость рабочей чисти HRC3 61..М 2Яа диаметрах 16А и 20 фаски 0,5*45 хнк7м^ир0>63/
4. Шероховатость поверхности А V
Рис
/V
х
У
ХС
ус
Я
1
0,600
0,850
0,000
0,000
0,600
2
3,000
0,850
0,000
6,000
0,060
■3
3,000
4,391
0,000
0,000
0,000
Л
8,оог
4,391
10,500
4,740
2,522
5
12,938
4,391
0,000
0,600
0,000
6
16,260
4,391
0,000
0,060
0,000
7
17,500
2,445
0,000
0,600
0,600
8
20,000
2,445 20,077
-8,575
11,020
3
27,000
0,000
0,600
0,600
0,600
Таблица координат точек профиля
к
7 г
X
6 5 4 3
/ Профильрежущейчисти
чх
4.6, Чертеж дискового фасонного резца, рассчитанного на ЭВМ
при автоматическом проектировании является трудноформализу- емым процессом. Однако если рассматривать переходные участки детали как участки основного профиля и соответствующим образом заполнять бланк исходных данных, то и дополнительные громки можно рассчитывать на ЭВМ.
На рис. 4.6 приведен рабочий чертеж круглого фасонного >езца, рассчитанного на ЭВМ, оформленный в том виде, в каком вычерчивается на графопостроителе.
§ 4.4, САПР ПРОТЯЖЕК
Методическое обеспечение
Общая схема алгоритма проектирования стержневых протяжек |рис. 4.7) отражает основные этапы расчета протяжек и логическую взаимосвязь этих этапов в процессе автоматизированного Ероектирования. Успешное внедрение методов автоматического проектирования в большой степени зависит от того, насколько проектированный ЭВМ объект удовлетворяет предъявляемым ребованиям. Возможности ЭВМ позволяют существенно усо- ершенствовать методологию проектирования с точки зрения ышения качества.
Для конструкции протяжки характерно сочетание большого гола различных элементов и их параметров» материала режущей
Определение возможных вариантов конструкцииОпределение возможных вариантов конструкциип6п6Снятие ограничений или изменение критерия оптимизацииСнятие ограничений или изменение критерия оптимизацииНетНет^8^8ДаДаг-11г-11Оптимальный Вариант выбранОптимальный Вариант выбранКоррекционный расчет протяжкиКоррекционный расчет протяжкиОкончательный расчет выбранного вариантаОкончательный расчет выбранного варианта
Определение возможных вариантов конструкции
Определение возможных вариантов конструкции
п6
п6
Снятие ограничений или изменение критерия оптимизации
Снятие ограничений или изменение критерия оптимизации
Нет
Нет
^8
^8
Да
Да
г-11
г-11
Оптимальный Вариант выбран
Оптимальный Вариант выбран
Коррекционный расчет протяжки
Коррекционный расчет протяжки
Окончательный расчет выбранного варианта
Окончательный расчет выбранного варианта
Расчет варьируемыхэлементовконструкции
Сравнительнаяоценка вариантов" Jw заданным критериямоптимизации
Профиль
I корригируется Кет
Печатьисполнительныхразмеров протяжки
Рис, 4,7. Укрупненный алгоритм проектирования протяжек
и хвостовых частей, шага и глубины впадин зубьев, числа зубьев в секции, распределение подъема зубьев вдоль режущей части и т. д. В результате при проектировании возможно получение нескольких десятков вариантов конструкции.. Объективную сравнительную оценку вариантов можно вести по задаваемым критериям: минимальной длине, максимальному подъему на черновых зубьях, равномерности загрузки протяжки исходя из силы резания на разных группах зубьев, наилучшего расположения стружки и т. д.
Одной из задач совершенствования конструкции протяжных инструментов является проведение коррекционных расчетов для протяжек фасонного профиля, работающих по генераторной схеме резания. Корригирование фасонного профиля — наиболее трудоемкий этап в общем процессе расчета протяжек — содержит элементы поиска оптимального решения. Рассмотрим весь комплекс вопросов, связанных с постановкой этой задачи, разработкой методик расчета и составлением соответствующих алгоритмов.
Для разработки общего алгоритма расчета корригирован- < ных параметров шлицевых про- ■ тяжек необходимы аналитические зависимости по некоторым задачам.
Зависимость углов бокового поднутрения от величины подъема хвостовика при шлифовании корригированного профиля эвольвентных протяжек.
При изготовлении корригиро- : ванных протяжек теоретическая кривая профиля протяжки заме- Г няется дугой окружности. При ; расчете корригированного про- ; филя зубьев протяжки и соответственно профиля шлифовального круга необходимо, чтобы все точки (рис. 4.8, кривая II), лежа- : щие на вершинах соответству- ; ющих зубьев, при возвращении
Рнс. 4.8. Зависимость углов поднутрения от подъема хвостовика при шлифовании корригированного профиля эвольвентных протяжекРнс. 4.8. Зависимость углов поднутрения от подъема хвостовика при шлифовании корригированного профиля эвольвентных протяжекпротяжки в рабочее положениепротяжки в рабочее положениесовпадали с эвольвентным профилем (кривая I) протягиваемой детали. При этом принимается, что подъем на каждый шлицевый зуб протяжки, начиная с первого (диаметром d) и кончая послед- ■ ним (диаметром D), одинаков в радиальном направлении. Следо- звательно, если разворот зуба D относительно зуба d при поднятии заднего хвостовика протяжки равен h, то разворот любого зуба протяжки dt относительно зуба d может быть выражен следующей ^зависимостью;
Рнс. 4.8. Зависимость углов поднутрения от подъема хвостовика при шлифовании корригированного профиля эвольвентных протяжек
Рнс. 4.8. Зависимость углов поднутрения от подъема хвостовика при шлифовании корригированного профиля эвольвентных протяжек
протяжки в рабочее положение
протяжки в рабочее положение
ht = к (dt — d),k = h!(D — d),
где к — коэффициент коррекции протяжки. При возвращении протяжки в рабочее
(4.1)(4.2)(4.1)(4.2)положение боковойположение боковой.профиль. каждого шлицевого зуба, прошлифованного по кри- рой II, образует с эвольвентнйм профилем детали (кривая I) [соответствующий угол поднутрения 6. Чтобы установить зависимость между образующимися углами поднутрения 6 и разворотом протяжки к, рассмотрим криволинейный треугольник АВВ', Сторона которого АВ является теоретической эвольвентой, а точка на ней — местом текущего радиуса-вектора rt = 0,5^.
(4.1)
(4.2)
(4.1)
(4.2)
положение боковой
положение боковой
При движении текущего радиуса-вектора Г| от точки 1 к точке 3 углы наклона относительно оси у, касательной к эвольвенте и орригированной кривой, будут соответственно изменяться и обозначаться в точке 2 как угол р и в точке 2е как угол рк. Следова- ельно, угол поднутрения между эвольвентным профилем детали
и корригированным профилем протяжки на любом шлицевом зубе диаметрами от d до D будет соответственно
6t = Pi -Ркг(4.3)
Для определения углов наклона касательных в указанным кривым относительно оси У, необходимо вывести уравнения эвольвенты и корригированной кривой в декартовой системе X— У, начало координат которой лежит на оси детали, а ордината У проходит через середину впадины профиля зубьев.
Исходными данными для вывода уравнений кривых являются следующие параметры детали и протяжки! т— модуль; N — число шлицев (зубьев) детали; ад — угол зацепления эвольвент- ного профиля; S — толщина зуба детали по окружности делитель* ного диаметра \ & — коэффициент коррекции протяжки; d и D — диаметры соответственно первого и последнего черновых шлицевых зубьев протяжки; г — число зубьев протяжки.
Исходные зависимости:
центральный угол начала эвольвенты 60 = S/mN — in уад5 диаметр основной окружности dB = mN cos ад;
угол давления в любой точке эвольвенты а = arccos ^-; (4.4) эвольвентный угол в данной точке 6 = inv а — tg а — а. (4.5) Выражение уравнения эвольвенты в параметрической форме:
^ = 2^sln(0o + inva);
У = 2^cos^» + inva)1(416)
Уравнение кривой корригированного профиля протяжки можно записать следующим образом»
хг = х;
У1 = У + hb
Подставив в это уравнение значение ht из выражения (4.1) и заменив в (4.1) dt его значением из выражения (4.4), получим
Толщину зуба S детали принимают с учетом допуска, согласно чертежу детали, S = 5тщ -j- 0,25 (Smax — *$min)»
Прн расчете корригированного профиля протяжки с помощью ЭВМ для исключения дополнительных перерасчетов при подготовке исходных данных! вместо размера 3 может быть задан соответствующий размер М детали по роликам с указанием диаметра ролика dp. В соответствии с алгоритмом в бланк исходных данных должна быть внесена одна из двух указанных величин, определяющих размер зуба детали, значение второй величины в этом случае должно быть задано нулем.
Рис. 4.9. Схема установки протяжки при шлифовании корригированного профиля: 1 ■* контрольный зуб; 2 ■ диаметр дервого шлицевого зуба^ 3 ® диаметр последнего чернового (базового) шлицевого зуба
окончательный вид уравнения корригированной кривой протяжки в параметрической форме!
хг = х; yx = y-Vk(-^--d}.(4.7)
Так как функции заданы в параметрической форме, углы наклона касательных к кривым относительно оси Y соответственно будут;
Р = arctg-i-;
p^arctg—r.
Подставляя значения углов наклона касательных (после дифференцирования) в формулу (4.3), получаем угол поднутрения б ^соответствующей точке эвольвенты. .
Г Приближенно угол поднутрения на t-м зубе протяжки
где 6D — угол поднутрения на базовом зубе протяжки диаметра D; af и aD — соответствующие углы давления.
j; 2. Расчет корригированных параметров профиля эвольвентах протяжек. Корригирование профиля эвольвентных протяжек " страняет трение боковых поверхностей зубьев протяжки об брабатываемую поверхность вне зоны резания, что повышает тонкость инструмента, а также уменьшает шероховатость обра- отанной поверхности. Увеличение подъема заднего хвостовика гри шлифовании профиля g 0,05 до 0,3 мм на 1000 мм длины ает увеличение стойкости протяжек в 23 раза. Схема подъема
аднего центра при шлифовании корригированного профиля ротяжек представлена на рис. 4.9.
Коррекционный расчет эвольвентных протяжек выполняют to следующей схеме. Сначала определяют угол бокового под*
нутрения б на базовом зубе протяжки диаметра D в зависимости от угла давления и соответствующей шероховатости обрабатываемой поверхности. Затем определяют величину подъема зуба на диаметре D относительно зуба протяжки на диаметре d в зависимости от установленного угла 6 бокового поднутрения на базовом зубе. Угол давления на зубе
а = arccos .
Из выражения (4.6) после дифференцирования находим угол наклона касательной к оси У в точке эвольвенты с углом давления а:
P = arctg^.
Так как угол между осью Y и касательной к корригированной кривой профиля протяжки в точке с углом давления а равен Pfe ~ Р — 6, приращение корригированной кривой в данной точке A^i = Ax/tg 0fe.
Коэффициент коррекции протяжки
dD sin а
Зная величину коррекции протяжки, на основании формулы (4.2) определяют расчетную величину подъема зуба на диаметре D относительно зуба на диаметре d;
h- k(D — d).
Дальнейший расчет параметров корригированного профиля эвольвентных протяжек, связанный с заменой корригированного профиля дугой окружности и измерения размеров протяжки по роликам, проводят по методике, предложенной Д. К. Маргулисом. Он может быть прослежен по алгоритму расчета корригированных шлицевых протяжек.
Метод корригирования шлицевых протяжек прямолинейного профиля.
Для получения прямолинейного профиля детали точный корригированный профиль протяжки при равномерных в радиальном направлении подачах должен выполняться криволинейным. Однако для упрощения правки профиля шлифовального круга его корригированный профиль принимают прямолинейным, а угол профиля pfc определяется как среднее значение корригированных углов на различных зубьях протяжки. Хотя изменения корригированных углов профиля, рассчитанных для различных зубьев протяжек с мелким зубом обычных размеров, не превышают 2' ... 3', данный метод расчета нельзя считать точным. При протягивании крупных зубьев треугольного профиля, в особенности при малом числе шлицез с углами профиля на сторону 0 > 45°, погрешности указанных схем расчета достигают значений, вы- 318
| ходящих за пределы допуска. Возникающие при этом погреш- [ ности корригирования могут быть объяснены следующим образом (рис. 4.10).
I Для получения правильного профиля детали с углом р все | вершины зубьев протяжки с корригированным углом профиля рА । при возвращении ее в рабочее положение должны совместиться | с линией АС* Возьмем на линии ЛС точку В, соответствующую I диаметру dcp = 0,5 ф + d). Согласно поставленному условию, J соответствующая ей точка В' корригированного профиля про- тяжки при протягивании должна совпадать с точкой В. Так как । шлицевый зуб протяжки dcp расположен (по условию равномер- t ных в радиальном направлении подач на каждый зуб шлицевой |‘ части) в середине между зубьями d и О, точка В' при возвращении | протяжки в рабочее положение опустится на величину hrn = |~0,5/l
F Следовательно, правильный прямолинейный профиль детали Сможет быть получен в том случае, если ВВГ = 0,5й. Но, как видно | из треугольника ЛСС', равенство ВВ’ = 0,5й может быть спра- S ведливым лишь в том случае, если АВ = ВС* Равенство же ЛВ = F — ВС имеет место только тогда, когда прямая АС расположена к радиально, т. е. когда продолжение отрезка АС проходит через | ось детали.
4. Влияние углов поднутрения на шероховатость обрабаты- ^ваемой поверхности.
Г Для обеспечения требуемой шероховатости при протягивании гбоковых сторон шлицевых поверхностей корригированными про- К тяжками необходимо, чтобы высота «ступеней лесенки», образу- Кющейся вследствие коррекции, по нормали к протягиваемому 1профилю не выходила за пределы требуемой шероховатости.
| При обработке эвольвентного профиля теоретическая высота
|Рис, 4.10. Искажение профиля зуба в зависимости от распределения подъемов |между зубьями корригированной протяжки при протягивании шлицев треуголь- L ного профиля (общая высота подъема зуба — h)
*ис. 4.11. Шероховатость поверхности в зависимости от углов поднутрения зубьев протяжки
неровностей по нормали к обрабатываемому профилю выразится с достаточной степенью точности следующей зависимостью (рис. 4.11, а):
Ahi = S2 sin 6^/cos (aj — 8Z), где Sz — подъем на каждый шлицевый зуб протяжки в радиальном направлении.
Так как при протягивании эвольвентного профиля угол 6 бокового поднутрения возрастает с увеличением угла давления а, максимальное значение неровностей обработанной поверхности будет соответствовать зубу на диаметре D:
AhD = S2 sin 6D/cos (aD — 6D).(4.8)
При протягивании треугольного профиля (рис. 4.11, б) высота неровностей Ah постоянна, так как подъем на каждый зуб протяжки становится равномерным вдоль бокового обрабатываемого профиля детали.
Для вывода зависимости между углом бокового поднутрения 6 и высотой Ah образующихся неровностей рассмотрим «ступеньку», оставляемую на профиле детали зубом протяжки на диаметре dcp 0,5 (D + d). Для данного зуба подъем в радиальном направлении Sz получают как среднее значение подъемов в радиальном направлении для зубьев ют диаметра d до диаметра D и определяют так же, как и для эвольвентньц протяжек:;
Sz= (Г> — rf)/2 (z — 1) .
Следовательно, связь между углом бокового поднутрения и высотой неровностей при протягивании шлицев треугольного профиля выразится с достаточной степенью точности следующей зависимостью:
Ah = S2 sin 6/cos (a — 6),: (4.9)
где a — угол между протягиваемым профилем и радиальной плоскостью, проходящей через вершину зуба d^: ,,
a = arcsin^-j.(4.10)
Зависимости, установленные для протяжек треугольного профиля, справедливы и для протяжек прямобочного профиля, так как схемы их корригирования одинаковы. Для определения оптимального по условию шероховатости обработки угла бокового поднутрения корригированных эвольвентных, треугольных и пря- мобочных протяжек произведем в зависимостях (4.8) и (4.9) следующие преобразования:
5
ДА cos (a — 6)ДА cos a cos б + ДА sin a sin 6,
6Sin 0sin 6
o ДА cos a .. ДА cos a o.
Sz = “tg5~ + ^ sin a; "tgT"— Ah sin a.
Окончательно получим:
* Д/icosa1
(4.11)
где а — угол для эвольвентных протяжек а = arccos —дг, а для треугольных и прямобочных — по формуле (4.10).
При разработке алгоритма расчета корригированных шлицевых протяжек с целью уменьшения числа исходных данных значение допустимых микронеровностей было внесено как константа.
Алгоритмическое обеспечение
Метод корригирования шлицевых протяжек любого профиля, разработанный применительно к автоматическому проектированию, позволяет оптимизировать конструкции как нормализованных» так и специальных (действующих и вновь проектируемых) инструментов. Эффективное использование программ автоматического проектирования на различных промышленных предприятиях требует учета местных условий, а также возможности проведения экспериментальных расчетов, связанных с изменением тех или иных базовых параметров. Поэтому в состав исходных данных дополнительно включены угол бокового поднутрения 6 и диаметр w мерительных роликов. Если значения этих данных принять равными нулю, они будут рассчитываться автоматически. Ниже приведен полный перечень исходных данных для расчета квадратной протяжки.
т — модуль; ■.
N — число шлицев (зубьев);
ад — профильный угол эвольвентных шлицев, °;
S — толщина щлицев (зубьев) эвольвентного профиля по дуге окружности делительного диаметра или толщина выступа шлицев треугольного профиля по дуге окружности диаметром d6pi или ширина паза шлицев прямобочного профиля, мм;
М — размер шлицевого отверстия по роликам, мм;
dp — диаметр измерительных роликов, по которым получен размер М, мм;
d— диаметр первого шлицевого зуба протяжки, мм;
D — диаметр последнего чернового шлицевого зуба протяжки, мм;
г — число зубьев протяжки, расположенных между диаметрами d и D включительно или число секций для протяжек переменного резания;
р — профильный угол выступа шлицев треугольного профиля (половина угла профиля), °;
dCp — диаметр шлицевого отверстия треугольного профиля, по дуге окружности которого задана толщина S выступа, мм;
6 — угол бокового поднутрения, °;
П П/р. С. Н. Корчака321
GO to to
dg^fn^as^g
1 1
8— 2L * N н-^
m,M ,0(9,8, M,dp, d.D,z, p, dcp, 6, n
Нет
Hem v 1
'Звольвентные ’ шпицы Нет
Да
с _ H-d , 5z" 2{z-f)
5
. т-и
Да
л= О
i»i
-18.
Нет
"ар:О1*Д(гН);о1* arcrosA;
5i«diV^-inv otg+inveci); x;=SsrnSL; X^c^ У1-У;-ДН(5~/) xhxi-Xf, y^yi-yj
" Печать:
. х<п;у№ у'($); х'(П; у“(П
Да 8
М=0
Нет
9'Н-
число
четное
шлицы
—10
Треугольные^шлицы
■— au^arccosAn
4M+dp
Г22
*Xi ^s)2+ ГУ;)2] - Xs [(У )2+fyj )2] , '
Уо" 2{y5x$*y^X^’ i
v (х*ДЧ(у;)^2у?ув. R = Le -z\ Yr . „.
V Ko- ухл * Уо , Xg -XQ + X/,
У^У^Уо; ^V^z-Xol^^yo)2; Д2г"=?Гкв»
J-rM-XoY*(5ч-Уо1> Д94-9Гко
12
U.
’S-Unvots-invofit, *
'ЗГ dP\ u
L”dg]
Печать: Xg ; Уо i Rq* Д?г» Д^у
5?ZL
г2»
W=:Z-bZl-
Х0-Х3
9<^^Г‘™^; ^arccas^ ^„.,, de’sin« .
y=eo + /w=f; А=^^,8^-7-; t=tgz«t5<X —
г15
L-n^^to2
Дц~ ^ (Ув^О
—25*
т-26
W — принять
— ближайший па ГОСТу
Hem
г-16
Да
т-29
Hem
21'H-
числа
четное
rZB
14
0,009 COS’X
S^arctg
S2~0^sinoi
г-за
т-46
Hem
p>0
Да
48
r-47
too
I
50—c
r-49
От символов
r-36
Да
Формирование
печати
~2^
Мр = Дц*^7; Md^Ms*2h
51—1 л = p + 1
dn-округлить с точностью 0,001 для печати
б-охруглить в ближайшую —* старому с точностью 0,5°
Дх- Asintp* 6cus<pC; Ау-АуТ
Ду = Acos <?- Bsin у?Сч2А
hxK(5-d); д- -у;^*-^
Д-^“Фт Sx*2f^ sinp;
hx^^-rxtasp .
«« arc sin D*d
0,004 cos a S-arrta
5 St* 0,004Sina
— - dn^г1нЧ\кч&г(п-1)У'
M5xn4cosyK*W
\Md*M5*2hcos^-
r35
[Останов
Hp-округлить
—[Гточностью 0,1 в меньшую сторону
Hsin Q3-dsiaQi: r . ^ ^binp ’
, Lsin5 , L , dcosti h-ti^’Sz""rk"-”
- p^B^Zh-W-d
со to
.XsXs
y=arcfy—; r= -4—;
3 y5sin<p
Треугольныешлицы
v2= ^9,;
Tr arc sin &;
8fP-^ es»p-r3
M- 0
Hem
Да
,-41
39 ^ H^M*dp
число
четное
„2DsinTs
Х^апып -р^—
WJBU)M^2L
2caspK
t-53
52
Нет
= k<-6
в -AizAtyL y" SCO Ак
Rem
п=и
M*dp
5^ 2L
u ™ 1H
"So - 5ц -A——:H^sirr^-^
5= 0
Да
Нет гт>
47
45
W-принять ближайшееменьшее или равноезначение но ГОСТу
Рис. 4Л2. Алгоритм расчета корригированных параметров протяжки
r56
57-
Выполнитьлодпраерапму 100
n-58
36
'ц = 2 (у; + L); Тз = arcsin-5-
7ЯП
5)
Рис. 4.13. Пример проектирования корригированной протяжки:
а ^ продольный профиль зубьев с Г по 50; б — схема подъема заднего центра протяжки при шлифовании граней; в — поперечный профиль протяжки (стружкоделительные ка* навки нанести на зубцах с 1 по 20 в шахматном порядке); материал режущей части —• сТаль Р18, материал хвостовика — сталь 40Х; твердость материала зуба 62 ... 65 НКСЭ,
.твердость хвостовика 35 ... 40 HRC3
П — признак вида шлицев, для прямобочных П = 1, для непрямобочных П = 0; w — диаметр измерительных роликов, мм.
Алгоритм проектирования протяжки приведен на рис. 4.12. При корригировании подобных многогранных протяжек расчет
4.8, Размеры протяжки (см. рис. 4.13)
я,
г о X
Ф, X-
СО
«X '
2 . 3
о
В о
5
«5
33
<0 . оо 8
<0
V X о К
\ о.
Ф X
СО
tlx
X X
м О >>
о ч
о
S
4° СО -
СО 8
ГО
>>
Си
Ф
X О
X
X СО
S X
tlx
X X
и
о
о
>>
S ж
со 8
СО
>> 01
Л
Ф X о
X
н ф
X со
* х R X
X X
и
>>
О
ч о
&
со 8
1 2 3
4 5
6 7
31,20
31,31
31,43
31,56
31,68
31,82
31,95
0,03
3
14
15
16
17
18
19
20
33,04
33,21
33,39
33,57
33,765
33,94
34,13
0,03
3
27
28
29
30
31
32
33
35,58
35,80
36,03
36,25
36,48
36,72
36,95
0,03
3
40
41
42
43
44
45
46
38,68 38,94 39,20 39,47
39,73 40,00 40,08
0,03
3
8
9
10
11
12
13
32,10
32,24
32,39
36,55
32,71
32,87
21
22
23
25
26
34,33
34,53
34,94 35,15 35,37
34
35
36
37
38
39
37,19
37,43
37,08
37,92
38,18
38,43
47
48
49
50
40,12
40,15
40,15
40,15
0,02
1
ведется аналогично расчету прямобочных шлицевых протяжек, поэтому признак вида шлицев указывается как прямобочный (77 = 1). На рис. 4.13 приведен чертеж протяжки, спроектированной по описанному алгоритму, а в табл. 4.8 размеры спроектированных зубьев.
САПР КОРРИГИРОВАННЫХ МЕТЧИКОВ
Корригированные метчики широко применяют в металлообрабатывающей промышленности. Это экономически целесообразно в первую очередь при нарезании резьб с крупным шагом типа трапецеидальных, имеющих по сравнению с метрическими более широкие поля допусков на исполнительные размеры. Корригированные метчики также могут быть рекомендованы во' всех случаях предварительной обработки крупнопрофильных фасонных винтовых отверстий.
Методическое обеспечение
При нарезании резьб большой длины при относительно малых диаметрах в сквозных отверстиях целесообразно применять метчики-протяжки с корригированной схемой резания. Расчет заборной части этого инструмента аналогичен расчету метчиков. Расчет общих конструктивных элементов корригированного метчика (рис. 4.14) не отличается от расчета аналогичных параметров обычных метчиков.
Рис. 4.14. Конструктивные элементы корригированного метчика для нарезания трапецеидальных резьб: At/ — утолщение сердцевины (2 мм на 100 мм длины); разворот центров h = 1 мм на длине /3.Рис. 4.14. Конструктивные элементы корригированного метчика для нарезания трапецеидальных резьб: At/ — утолщение сердцевины (2 мм на 100 мм длины); разворот центров h = 1 мм на длине /3.линияг параллельная осилинияг параллельная оси
Рис. 4.14. Конструктивные элементы корригированного метчика для нарезания трапецеидальных резьб: At/ — утолщение сердцевины (2 мм на 100 мм длины); разворот центров h = 1 мм на длине /3.
Рис. 4.14. Конструктивные элементы корригированного метчика для нарезания трапецеидальных резьб: At/ — утолщение сердцевины (2 мм на 100 мм длины); разворот центров h = 1 мм на длине /3.
линияг параллельная оси
линияг параллельная оси
Основной расчет заборной части метчика сводится к нахождению оптимальных величин корригированного угла бокового профиля afe и подъема на зуб (обозначим его аналогично подъему на зуб при протягивании S2) и проводится по следующей схеме.
Длина заборной части метчика предварительно принимается равной:
для глухих отверстий
U =0,5,
где /в — длина выхода резьбы у торца;
для сквозных отверстий
/3 = 20Рп, где п — число заходов резьбы.
Исходя из предварительно принятой длины заборной части метчика, числа перьев г и высоты нарезаемого профиля резьбы определяют предварительное значение подъема на зуб метчика:
при нарезании резьбы в глухих отверстиях
при нарезании резьбы в сквозных отверстиях с ^м
“ Т402 *
где d— наибольший диаметр резьбы детали; dM— наименьший диаметр заборной части метчика.
Максимальная суммарная ширина стружки, одновременно срезаемой заборной частью метчика, может быть определена по следующим зависимостям:
когда длина заборной части меньше или равна длине нарезаемой резьбы
2 = 0,5/gZ;
когда заборная часть превышает длину резьбы детали
V — Lz P + (d — dM)^ —Q tga.
где L — длина резьбы детали; С — отношение длины резьбы к длине заборной части метчика.
Определяют максимальную силу резания по формуле, используемой для определения силы Р^ при протягивании:
Рг-М (100Sz)y2,(4.13)
где Ам, / и у— коэффициенты, выбираемые по табл. 4.9 и 4.10.
Коэффициенты, реализованные в алгоритме, выбирают в такой последовательности. Сначала по табл. 4.11 выбирают вспомогательную величину GG, как функцию от кода обрабатываемого материала детали, который задается во входных данных. Затем
4.9. Рекомендуемое значение коэффициента £м
GG
км
GG
йм
GG
йм
1
0,91
6
1,1
11
1
' 2
1
7
0
12
0,82
3
1,19
8
0
13
0,45
4
0,93
9
0
14
0,35
5
1
10
0,91
15
0,4
4.10. Рекомендуемые значения коэффициентов /и V
Материал детали
GG
Sz > 0,09
Sz < 0,09
f (D
o(l)
f (2)
У (2)
Углеродистые стали
4,45
0,785
7,0
0,6
Легированные стали
<6
5,85
0,785
8,8
0,6
Жаропрочные сплавы
<9
0
0
0
0
Чугуны
<12
3,8
0,785
5,9
0,6
Цветные металлы
>12
4,45
0,785
7,0
0,6
4.11. Назначение вспомогательной величины
Материал детали
Код
GG
нв
Углеродистые стали
<89
1
Легированные стали
<299
4
Жаропрочные сплавы
<373
7
По чертежу детали
Чугуны серые
<404
10
Чугуны ковкие
<419
12
Медь
<467
14
<60
Бронза
<474
13
<110
Латунь
>499
14
<78
Алюминиевые сплавы
>500
15
<110
анализируют значение GG, представляющей порядковый номер строки классифицированной записи материалов. Если GG > 11, т. е. обрабатываемый материал находится в группе ковких чугунов и цветных металлов, указанные коэффициенты выбирают по табл. 4.9 и 4.10. В противном случае производится анализ твердости обрабатываемого материала. По табл. 4.12 определяют предельные значения твердости материалов SSX и SS2 как функции от GG. Если твердость обрабатываемого материала НВ <; -< SSn также переходят к выбору указанных коэффициентов по табл. 4.9 и 4.10. Если НВ > SSj принимает НВ = SS2 и
co to
г
бм^б^ Ч"1
rf |< 6k5z|>J2
г
3
4
6
Т
Со ю
1з®Гь-&5 - (d-d^Pn st-—_
dx=d-(P*2)
г-Н
гб
I
-№HM»dud^P
Да
rb«0
1з*20Рпv - d^dn*- 40z
Ш
Да
d<20
I Hem
Да
d<Z8
Hem
Да
A.
Hem
d<TZ
dk-принять ближайший меньшид или равный па списку
2
2,2
2,5
2,8
5
3,5
4
N^
5
5,5
6
7
8
9
10
И
12
14
16 .
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
55
60
7В
№
^. РЧ^ОМ-дм!^^
$а8г d-dn Аto".A-—.K=-
К-округлить Шь ближайшею большего или равного 1 целого числа
a=a-*0»1
Bn*dM*Za
r-55
T-57'
r-tS*
19
t-45-
48
Hem 53
Да
^5Q-A- а*-^ BN*d
K* 1
Г7
Да
dx^dt
fit d^d^O,!
r18
Hem
CM
да
r-20*
2»
dx^d-tPM)
16
2
C=T
J
46
NN
Hem . - <to$5^ii
6*arc sin 4™
5<2e
Hem
r-54-
\Да м-Д—
" _ aPn
U"S2Z 1$-^руелипш Эв om/- ■ жабшеео уеяово числа lf‘^i^f>’‘,mt3Ti
сск-о!фу8лить
8 большую сторану с точностью За 0,5*
■56'
A="cty-^V=^aM-d^^
W-принять ближайшийМеньший или равный роликпо ГОСТу
58 Л
т-59
dx
X- f(dx}.,.
. <12 <14 <28 <22 <34 <38 «НЮ
ДО-4-^
Т
и-д^5№«!?*<.* л
" 2tg«fc 5шс(к db-tfr-O; f^if-p^;
<x=Zr
X
2
5
4
6
8
9
»
ak*dZ-x; /гх*.ак*5
Lpal3*2P; Lx*tx*Zhx
T-6t
65
Рнс. 4.15. Алгоритм проектирования
86*f(M3) -
Табл. 1
Да
1
(^i^ytM
HBXSSj
Да
66=56*1
65=65*2
P^kHfaoas,^
r-Z3 _
> 7№j— kM-f(5G>
-24-1—
Табп*2
26-1 Табл. 4
Hem
31-—
HB^SS?
^Да '
6o>11
29
Hem
Hem
30
Да
Sz>0,09
f(i);V9);f{^ — V(2)=f(56)
-54
Рг=25гг
r-38-
Hem
*4f*r
Hem
Да NO
t^Z
-20r2
р^гзг
Hem
v5Z* f » f (2)
V= V/Z)
Да
P,<28r^
Sz=D,01
Да
Ah*ft^
V
1
2
5
4
5
6
7
8
ДИ
032
0,16
0,08
0,04
0,02
9,01
0,006
0,003
5>>0Д9
61
Да
^-62
г»64
1ц* HP
Hem 65
I.*D
x-65.
т-66
tn*lfl*lli*tx
68
r71
to* arcfg —•
ш-ок^елшпь значениеуела 8 меньшуюсторону с точностьюдо 7*
i—-—
-79-I
П-1
f*f(D
V=V(1)
V/ Pz
V M№
r44-
LM~ округлить да— ближайшего числа,кратного 5
Да
Да
L=0
Hem
Да
Hem
69
V>0
K^^tfgS»
Hem 82
Останов
3fdz igtd
/Дн(ат:
^femwxcy^
Печать: результаты расчета па рормеле^ти
Кгикруглить до лвюшД го или ровного числа с тшшосшьт й 0^*
dff-Ди-С^4=4*1
корригированных метчиков
y=O;«j$O;T=U
75'
77-1
GGSS,ss2^6197229<900>9180400GGSS,ss2^6197229<900>91804004,12. Предельные значения твердости материала4,12. Предельные значения твердости материала
GG
SS,
ss2
^6
197
229
<9
0
0
>9
180
400
GG
SS,
ss2
^6
197
229
<9
0
0
>9
180
400
4,12. Предельные значения твердости материала
4,12. Предельные значения твердости материала
приводят соответствующую корректировку величины GG, а затем переходят к выбору коэффициентов йм, f и и.
После определения составляющей сйлы резания Рх по формуле (4.13) проверяют диаметр хвостовика метчика на скручивание. Сила резания, нагружающая метчик, должна отвечать условию
Рг < 25г2,
где г — радиус хвостовика метчика.
При невыполнении этого условия корректируют подъем на зуб метчика для выполнения равенства
У
S,
25г2
&м/ 1S
Рис. 4.16. Схема формирования углового профиля детали корригированным профилем метчика:/ ** линия, перпендикулярная к оси резьбыРис. 4.16. Схема формирования углового профиля детали корригированным профилем метчика:/ ** линия, перпендикулярная к оси резьбы
Рис. 4.16. Схема формирования углового профиля детали корригированным профилем метчика:
/ ** линия, перпендикулярная к оси резьбы
Рис. 4.16. Схема формирования углового профиля детали корригированным профилем метчика:
/ ** линия, перпендикулярная к оси резьбы
Если полученное по индексу / = 1 значение подъема на зуб St <С 0,09 мм, значение Sz окончательно определяют по индексу 1 = 2.
После установления окончательно величины подъема на зуб Sz определяют корригированный угол профиля зуба метчика по условию удовлетворения требований, предъявляемых к шероховатости профиля резьбы детали.
По приведенной в алгоритме (рис. 4.15) таблице (блок 44), исходя из величины шероховатости, устанавливают максимальную высоту неровностей Kh. Зная Д/г и подъем на зуб, рассмотрим схему формирования углового профиля резьбы детали зубьями метчика с корригированным профилем а& (рис. 4.16). Если Д/г *> ^ Sz sin а, корригированный профиль метчика может быть установлен в пределах 0 ос.
Для обеспечения достаточного угла поднутрения 6 по условиям исключения трения и обеспечения возможно большей прочности зуба метчика и улучшения отвода теплоты из зоны резания, угол профиля метчика принимают меньшим угла профиля детали на величину 2°: ак = а — 2°.
Если Ah<Sx si^cc, определим угол 6:
f (Т к cos а “ Sx — Mi sin а *
Если полученное значение угла б > 2°, угол профиля метчика ак = = ос — 2°. Если б < 2°, оптимальный угол корригированного профиля метчика определяют следующим образом.
Исходное значение неровностей Ыг для компенсации возможных погрешностей при переточках метчиков умножаем на 0,8. Окончательно получаем:
ак = arctg (tg а -
Высота профиля резьбы, снимаемая спроектированным заборным конусом метчика, а = l^zSJPn.
Полная высота профиля резьбы А = 0,5 (d— dM).
Необходимое для нарезания резьбы число метчиков в комплекте К = А/а.
Полученное значение К округляют до ближайшего большего или равного целого числа.
И. Припуск на один метчик в комплекте а = А]К.\
Исполнительная длина заборной части метчика /3 = = aPn!Szz.
Разворот метчика на длине заборной части при шлифовании корригированного профиля: h ~ а ^1^*)•
Угол заборной части метчика по наружному диаметру Фз = arctg—
Угол разворота для получения обратной конусности метчика
Фй = arctg — .
*3
Расчет контрольных размеров корригированного профиля производится по п. 16 ... 19.,
Расчетный диаметр ролика для контроля среднего диаметра w = 0,5Р + фм — d2) tg ак.
Ближайший меньший или равный расчетному фактический диаметр ролика выбирают по ГОСТу.
Размер по роликам
М = DM - Л + 2_ ^ tg “ ++
2tgak ~ smaA “
Внутренний диаметр резьбы метчика у торца заборного конуса dB = dM — 1.
Впадина профиля по внутреннему диаметру резьбы метчика для заправки шлифовального круга
т = В — 2tM tg ак, где tM — глубина профиля резьбы метчика на контрольном витке, /м = 0,5 [dM — (dB — 2Л) ].
У метчиков, предназначенных для нарезания глухих отверстий, стружечные канавки выполняют прямыми. При нарезании сквозных отверстий направление стружечных канавок для правых резьб — левое, для левых — правое. Угол наклона кана-
, Рп
вок со = arctg —-—.
Полученное значение угла о округляют в меньшую сторону с точностью 1°. Если о < 3°, назначают прямые канавки.
Шаг винтовой линии стружечных канавок Т = nd2/tg ®.
При необходимости нарезания резьбовых отверстий комплектом метчиков геометрические параметры в заборной части последующих метчиков в комплекте рассчитывают аналогично расчету первого метчика, начиная с п. 4 приведенной выше схемы расчета.
Наружный диаметр DM каждого метчика устанавливают в зависимости от припуска, снимаемого данным метчиком по профилю резьбы. Наименьший диаметр заборной части dM каждого последующего метчика при этом, зависит от наружного диаметра DM предыдущего метчика:
^м^ — Ом («у—1) ’ 0,2, где q — порядковый номер метчика в комплекте.
Алгоритмическое обеспечение
При автоматизированном проектирований метчиков расчет ведется в цикле в соответствии с алгоритмом. Окончание цикла происходит при К = 1 (см. рис. 4.15, оператор 82); это возможно в том случае, когда весь припуск по профилю резьбы детали снят. На основании рассмотренного метода корригирования и общих положений расчета метчиков разработан алгоритм проектирования корригированных метчиков для нарезания резьб с угловым профилем.
Пример проектирования корригированного метчика для нарезания трапецеидальной резьбы (рис. 4.17), выполненный на ЭВМ, приведен в табл. 4/13.
450
на 100мм длины
Рис, 4.17. Пример проектирования метчика с помощью ЭВМ: материал рабочей части — сталь Р18,
'Диния, параллельная аги
хвостовой части — сталь
5 S
CD
И
ф 5 со со
§ »ж ф ж X
4ЛЗ, Выходной документ САПР метчиков
о
Ж со
§ X О
S
х7 ‘ния
-01Э0ЯХBBtn
-(йввидяэдэи
‘HifBxatf bhhitV
to сч
A=F (1— ВВВЭ1Г li + ивявди) ндчеэд 9ИИ91ГЯВ4ЦВН
и R94£9d яо^охве oirOHh
сч
прчсэд дои
-9B£9dBH И1Э01
-вяохобэш Vo^
to
прчсэа Уохия
о
7 R94€9d иои -0B£9dBH BHHlfV
ю сч
о ^/-ю Н9 •чеэб вlfифodu BlfdX ВИИЯ01Г0Ц
to
d Rpqcad jbhi
со
*p i494Bod di9w
-вин уииНэбэ
из
Ip R9
-4E9d dX9WBHH циинэдхЛия
сч
p Hpqead dx9M •виП днижЛdвн
X to
ЯН BifBHd -oxBN qiooHdaBj,
8
GW HirEi -ЭН У0Н9ВЯ1Ч1Вр -Bdpo ifBHd9XBW
00
6 §
Я Ф ®
X£
со Л Ч Шл
ж ж
ж ж со
к Ж Ж со ё
Ж
<D
is
В
>0 ч
8CU
к св к
2 со X
Ф В В 8 л 66
всоЯ
5 И со го
§ о В 3*
ж
5
8
•жI«3
5 f
© 3 ж ж
3
л
сов
ЕС
д в
g
>6
3о
co■якчя
« В
ф
в ^ 55
д ки *
«
3 Д я н к£
СО 9*®
К
Д о в
ту
о.®
Ю free о го со
X ® го Ч
СО Го
и
У
§
*■4
** л
СЧ
« о я
Е
й£ ** V со
00
8.
СЧ
Я
© о
сч
СО
ю
to сч
о
to
to
Ж
У
© S
3
© 3 ж
ж ж ч о ж и S
св н со § со л в
сояя5
« £|о.
5 g
Д ®-Н ВТ$8
Kg Ыл и
<s «’g Р
Д о ф * в с£й
Cl Л ГО Н <0 У ф Д
X
§*=[
со к
м
д со " Н У ф х«
к®^g-
X© св ГО
« 3 в
д
Й
£*й E
О
сч
8
сч"
О
to
v м S Н 2 в —
Ч У
в « в о к в я а Ф о До Н со >» го в
Ю
Д. 8* ” й
ГО ед
S
IS
й° ° с
8^со уго ГО
У
со в« gg
к я го ф д св в
сокВчя
сч сч
В
<= 2
-• со
ф я
у
§«а&
ф в
со Я В Ч
2 к ч л со
t(B
со В я
со В
к со
Ss
л ф л
со
«w
cS
©
8 о*
у
S в У н ф X
л.
СЧ
к
>>
к о
со в
Й
В
to to"
О
@ со со
о л
8 д
я-
2
сч
я X .
h.’ gs и
со В В S ф 2
3 о
л го ф д
К Ч В -е- о д в
ьсо*
О
о л о к о
ч о
$■* 2 о 5 ® Л (О ” к Д со к к
Е
н 5
^5gg
2 со д я
ф 3 го со
Д
в ч о д
S
ф
СП сч* to
Приложение
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИВ САПР ТП
В настоящее время для работы САПР ТП в основном используется ЭВМ общего назначения. По вычислительным ресурсам (быстродействию и, в первую очередь, емкости оперативной и внешней памяти) ЭВМ подразделяются на три основные класса: большие и средние ЭВМ, мини-ЭВМ, микроЭВМ. Основным признаком классификации ЭВМ является длина машинного слова. Машинное слово представляет собой группу байтов, непосредственно адресуемых памяти ЭВМ. Каждый байт в свою очередь состоит из. группы битов (обычно в 1 байте содержится 8 бит).
Большие и средние ЭВМ имеют длину машинного слова от 32 до 64 бит. Наиболее распространенными представителями этого класса являются ЕС ЭВМ. Основные характеристики некоторых ЕС ЭВМ приведены в табл. Ш.
П1. Характеристики ЕС ЭВМ
Модели
ю
to
ю
ю
о
ю
Характеристика
о
О) о
о
о
ю о
CD О
CD О
. о
6
о
о
и
о
б
щ
ш
щ
щ
щ
щ
щ
Производительность, тыс. операций/с
12—16
30—40
120—
135
400—
500
450— 600
1300
3000—
5000
Максимальный объем оперативной памяти, Кбайт
Мультиплексорные каналы:
160
256
512
3072
4096 i
8192
16 324
число
1
1
1
1
2
2
2
скорость, Кбайт/с Селекторные команды:
20
24
40
40
40
ПО
200
число
1
1
4
5
4
6—10
11
скорость, Кбайт/с
—
800
800— 1500 ВП, БМР
1300
1500
1250
1500
Дополнительные средства
ВП
ВП
ВП, БМР
ВП, БМР
ВП, БМР
ВП, БМР
Страна
ВНР
ЧССР
СССР, НРБ
СССР, ПНР
ГДР
СССР
СССР
Обозначения: ВП — виртуальная память; БМР — блок-мультиплек- сориый режим.
Мии и-ЭВМ имеют длину машинного слова от 16 до 32 бит. К мини-ЭВМ относятся машины семейства СМ ЭВМ, «Электро- ника» и т. д. Характеристики СМ ЭВМ представлены в тарл. П2. Мини-ЭВМ отличаются также от ЭВМ первого класса наличием общей шины; у них все устройства подключаются к общему быстродействующему каналу передачи данных. Использование общей
П2. Основные характеристики мини-ЭВМ
Показатель
м
К А о ш
1“ О X о о —.
Ч 1
и
6»
S и
СО
5
о
о
£ и
© о со
S о
Быстродействие, тыс. операций/с
: 600
400
450
200
800
1000
600
Разрядность слова
16
, 16
16
16
16
16
16
Время сложения, ‘мкс
1,4
2,5
2,2
5,0
1,4
1,0
1,4
Скорость передачи данных «по общей шине», тыс, слов/с
350
250
700
700
700
700
7000
Емкость оперативной памяти, Кбайт
32
64
' 54— 250
32—64
248
4000
4000
шины позволяет: передавать потоки информации в широком диапа- । зоне скоростей, выбирая в зависимости от требуемой скорости ! соотношение программных и аппаратных средств управления { потоками; устанавливать прямую связь внешних устройств между г собой и памятью без участия процессора; легко модифицировать I и расширять систему, компоновать ^огопроцессорные комплексы, | поскольку абоненты общей шины адресуются так же, как и ячейки I памяти, и доступны любым адресным командам процессора.
I МикроЭВМ имеют длину машинного слова от 8 до 16 бит. I Наиболее распространенными отечественными ЭВМ этого класса |. являются ДВК-2М, ДВК-ЗМ, ДВК-4 и т. д. Характеристики | некоторых микроЭВМ приведены в табл. ПЗ. Базовый элемент
ПЗ. Основные характеристики микроЭВМ
Показатель
S О) ^
Ц
О CD
СО
О
S
о о 00
£ о
о ю о и S <ь
О
о ю О и 5 А
ОО
СО
Разрядность, бит
16
16
8
8
16
16
16
Быстродействие, тыс. операций/с
300
250
300
350
800
500
600
Емкость оперативной памяти, Кбайт
Емкость постоянной па
мяти, Кбайт
Элементная база
56
8
К1801
56
2
К581
1
4
К580
64
К580, К589
56
10
1000
8
512
микроЭВМ — микропроцессор (МП) или микропроцессорный набор. Микропроцессоры строятся на базе БИС и сверхбольших БИС, обладающих способностью выполнять заданный набор команд по обработке дискретной и аналоговой информации, инициировать обращение к памяти и периферийным устройствам.
В последние годы отечественная промышленность освоила в каждом классе выпуск супер-ЭВМ, которые имеют предельные для класса характеристики. Так в классе больших и средних ЭВМ начат выпуск ЕС-1065, в классе мини-ЭВМ — СМ-1700."
Для класса микроЭВМ выделить супер-ЭВМ значительно сложнее, поскольку там нет значительного разрыва в характеристиках различных ЭВМ, применяемых в САПР. Среди наиболее мощных микроЭВМ можно назвать микроЭВМ «Электроника-86», ЕС-1840, ЕС-1841.
Необходимо отметить, что современные ЭВМ одного типа представляют собой ряд машин, образующих семейства программно-совместимых ЭВМ, предназначенных для работы в разных областях и построенных на единой элементной и конструктивнотехнологической основе, с едиными структурой, системой программного обеспечения и унифицированным набором внешних устройств. Семейства ЭВМ объединяют машины, имеющие общую логическую структуру и принцип работы.
Под логической структурой ЭВМ понимается совокупность функциональных средств и принципов их взаимодействия; Однородность логической структуры всех моделей семейства достигается тем, что предусмотренные в ней средства выполняют одинаковые функции и имеют единое взаимодействие между собой. Однако различные модели семейства отличаются производительностью, емкостью оперативной и внешней памяти, конфигурацией используемого оборудования. Это объясняется тем, что компоновка, принятая для моделей семейства, 4не накладывает жестких ограничений на конкретную реализацию ЭВМ.
Различные семейства ЭВМ даже в рамках одного класса имеют отличающуюся логическую структуру, но составные их части могут быть построены на одинаковых физических принципах и иметь идентичные технические решения.
Все современные ЭВМ — это машины третьего поколения, в которых элементная база основана на микроэлектронике и интегральных схемах.
Прежде всего ЭВМ третьего поколения оперируют с произвольной буквенно-цифровой информацией. Единица адресации памяти — 1 байт, в котором может храниться восьмиразрядный двоичный код, представляющий собой либо две десятичные цифры, либо один алфавитный символ. В соответствии с этим изменилась система команд ЭВМ и появилась возможность каждую ячейку памяти полностью загрузить информацией. В машинах третьего поколения машинное слово стандартной длины содержит 4 байта. 336
Рассматриваются также полуслова (2 байта) и двойные слова (8 байтов).
Большие и средние ЭВМ, например ЕС-1035, ЕС-1045 и выше, имеют встроенный адресный транслятор, преобразующий логические адреса программ в физические, т. е. имеют виртуальную («кажущуюся») память. Так, при работе программиста с физически ограниченным объемом оперативной памяти или работе нескольких пользователей одновременно с одной вычислительной машиной создается полная иллюзия того, что в первом случае используется в несколько раз больший объем оперативной памяти, а во втором — каждому пользователю представлена своя собственная установка со всеми ресурсами. Эта иллюзия достигается за счет специальной организации управления соответствующими процессами.
В состав центрального процессора входит быстродействующая память на интегральных схемах (локальная память). Крупные модели (ЕС-1060, ЕС-1065) имеют повышенную пропускную способность мультиплексных и селекторных каналов.
В настоящее время создают ЭВМ четвертого поколения, основанные при применении больших интегральных схем, представляющих собой совокупность нескольких десятков электрических цепей, образованных в одном массиве полупроводникового материала (кремниевых пластин) и объединенных внутренними связями в единый функциональный блок. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и к снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное, воздействие ца логическую компоновку (архитектонику) ЭВМ и на ее программное обеспечение, более тесной становится связь компоновки машины с ее программным обеспечением, особенно операционной системой (или монитора) — набора программ, которые организуют непрерывную работу машины от программы к программе без вмешательства человека. Быстродействие, достигаемое ЭВМ четвертого поколения, составляет несколько десятков миллионов операций в секунду, а емкость оперативной памяти—до 16 тыс. Кбайт и более.
В ЭВМ пятого поколения, которые только разрабатывают, элементная база основана на оптико-электронных элементах. Для этих машин носителями энергии служат не электроны, а фотоны, что значительно повышает скорость передачи сигналов, следовательно, быстродействие ЭВМ может достигнуть сотен миллионов операций в секунду. В таких машинах лазеры и светоизлучающие диоды, а также световоды и фотоприемники преобразуют электрические сигналы в оптические.
Первые промышленные образцы ЭВМ пятого поколения ожидаются на рубеже нынешнего и следующего десятилетий. Такие ЭВМ должны собирать, обобщать, анализировать и классифици-
ровать информацию» «слушать» и «понимать» человека» синтезировать устную речь, выполнять функции переводчика.
В логической структурной схеме технических средств всех классов ЭВМ можно выделить составные части: центральные устройства, относящиеся к ядру ЭВМ, внешние устройства и автономные устройства подготовки и обработки данных.
К центральным устройствам относятся: процессоры, оперативные запоминающие устройства, мультиплексные и селекторные каналы (для класса больших и средних ЭВМ) или единая магистраль передачи информации (общая шина для класса миниЭВМ).
Процессор — это основная часть ЭВМ, осуществляющая арифметическую я логическую обработку информации и управление обменом данных между внешними устройствами. Процессор при обработке данных хранит промежуточные и окончательные результаты расчетов в специальном устройстве, называемом оперативным запоминающим устройством (ОЗУ). Емкость ОЗУ ЭВМ характеризует принципиальную возможность решения определенных задач САПР ТП. Мультиплексные и селекторные каналы так же, как и общая шина, предназначены для взаимодействия процессора с внешними устройствами.
К внешним устройствам ЭВМ относятся: внешние запоминающие устройства, устройства ввода-вывода, устройства подготовки данных. Внешние запоминающие устройства, используемые в ЭВМ, основаны на принципе электромагнитной записи информации на движущийся магнитный носитель. В настоящее время наибольшее распространение получили накопители на магнитных лентах (НМЛ) и дисках (НМД). Основные различия этих устройств заключаются в особенностях размещения информации на техническом носителе (на ленте или диске).
Для НМЛ характерно использование принципа безадресного размещения больших массивов данных в виде определенным образом сформированных записей. Выбор данных на НМЛ осуществляется последовательным просмотром этих записей до нахождения нужной. Основной особенностью НМД является то, что время поиска записи не зависит от ее местоположения на носителе, так как каждая запись имеет уникальный адрес. Для хранения больших объемов часто используемой информации в САПР ТП предпочтительно применять НМД нз-за малого времени доступа (сравнительно с НМЛ). Перечень и основные характеристики внешних устройств, широко используемых в САПР» приведены в табл. П4, П5.
Устройства ввода-вывода предназначены для работы пользователя с ЭВМ. Наиболее часто используемыми в САПР ТП.являются виде терминалы, алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ) и устройства ввода-вывода графической информации (графопостроители, графические видеотерминалы и т. д.). Терминал представляет собой настольное устройство, содержащее дис- 338
Устройство
Тип
Основные характеристики
Накопитель иа магнит-
ЕС-5003
Емкость 20—40 Мбайт
ной ленте
ЕС-5022
Скорость движения 3 м/с Время перемотки 45 с
Емкость 20 Мбайт
Скорость движения 4 м/с
Накопитель иа сменных
ЕС-5061
Время перемотки 150 с
Емкость пакета 29 Мбайт
магнитных дисках
ЕС-5080
Время доступа к информации 30 м/с Скорость обмена 312 Кбайт/с
Емкость пакета 200 Мбайт
Алфавитно-цифровое пе-
Время доступа к информации 40 мс Скорость обмена 806 Кбайт/с
ЕС-7031
Скорость печати 900—1200 строк/мин
чатающее устройство
ЕС-7040
Ширина печатной бумаги 60—^420 мм
Число символов в строке 128
Скорость печати 400 строк/мин Ширина печатной бумаги 80—420 мм
Абонентский пункт
Число символов в строке— 132
ЕС-8561
Состав: устройство управления, пишущая машинка ЕС-7072, индикатор на ЭЛТ, алфавитно-цифровая клавиатура ЕС-8010
плей, который служит для отображения на экране выводимой из ЭВМ или набираемой на клавиатуре алфавитно-цифровой информации, и клавиатуру для передачи в ЭВМ вводимой информации. АЦПУ служит для вывода на бумажный носитель результатов расчета САПР ТП. Для вывода графической информации используют чертежно-графический автомат, называемый графопостроителем. Графическое устройство ввода предназначено для преобразования данных из графической формы в коды.
Рулонные чертежно-графические автоматы ЕС-7052 и ЕС-70-53 позволяют получать черно-белое или трехцветное изображение чертежей и схем на обычной рулонной бумаге, обладают средним (по сравнению с другими устройствами) быстродействием, просты в обслуживании, но при отсутствии специальных функциональных генераторов используют значительную часть вычислительных ресурсов управляющего процессора. В чертежно-графическом автомате планшетного типа материал, на который наносится изображение, расположен на плоскости, над которой в двух направлениях может перемещаться перо или другое средство нанесения изображения. Планшетные автоматы обладают высокой надежностью, простотой конструкции, позволяют получать чертежи высокого качества. Основные технические характеристики чертежи о-графических автоматов, применяемых в машинострое •
Устройство
Тип
Основные характеристики
Устройство внешней па-
СМ-5402
Емкость накопителя 4,8 Мбайт
мяти на МД
Тип смеииой кассеты ИЗОТ-5269
Устройство внешней па-
СМ-5407
Максимальная емкость 29 Мбайт
мяти на МД
Носитель информации — смеииый па* кет ЕС-5261
Накопитель на сменной
СМ-5408
Максимальная неформатная емкость
двухдисковой кассете
16 Мбайт
Форматная емкость 14 Мбайт
Накопитель на ГМД
СМ-5605
Максимальная емкость 8 Мбайт
Накопитель на МЛ
СМ-5300
Максимальный диаметр катушки 216 мм
Плотность записи 32 бит/мм
Устройство внешней па-
СМ-5208
Число накопителей — 2
мяти на кассетной ма-
Емкость мини-кассеты 5,6 Мбит
шинной ленте
Плотность записи 32 бит/мм
Устройство ввода с пер-
СМ-6102
Носитель информации — 12-позицион-
фокарт
иые 80-колонные перфокарты
Скорость подачи карт 160 карт/мин
Комбинированное перфо-
СМ-6204
Носитель информации — перфолента
ленточное устройство вво-
по 1ОС1 1391—70
да-вывода
Максимальная скорость считывания 1000 знак/с
Печатающее устройство
СМ-6315
Число печатных позиций в строке —
параллельного действия АЦПУ последовательно-
СМ-6300
132.
Скорость печати 500; 700 строк/мии
го действия
Скорость печати 180 знак/с
Число печатных позиций в строке —
158 знаков
Алфавитно-цифровой ви-
СМ-7204
Размер рабочего поля экрана 180Х
деотерминал
СМ-7209
X 250 мм
Число знаков иа экране— 1920
Число строк — 24
Число знаков в строке — 80
Размер экрана 258Х 180 мм
Емкость буферной памяти — 1920 бит
СМ-7219
Размеры экрана 240Х 115 мм
Емкость буферной памяти — 1920 бит
нии, приведены в табл, П6. Чертежно-графическими автоматами можно управлять как непосредственно от ЭВМ, так и с помощью магнитосчитывающего устройства ЕС-7050.
Для САПР ТП, ориентированных на работу в операционных системах, поддерживающих пакетный режим, актуальна подготовка исходных данных в автономном режиме. Для этих целей существуют устройства подготовки данных на различные внешние носители. Традиционно для сохранения информации использовали перфоленты и перфокарты. В последнее время появились устрой- 340
П6. Основные технические характеристики чертежно-графических автоматов
Модель
Исполнение
Максимальная скорость перемещения, мм/с
Шаг пишущего узла, мм
Размер рабочего поля, мм
Формат бумаги, мм
ЕС-7051
ЕС-7052
ЕС-7053
ЕС-7054
П Р Р п
50 200 150 100
0,05
0,1 0,050
0,5
1050Х 1000 360X 600 841X1600
1600X 1200
1200X1150
420X 88 000
878X 20 000
878X 2000
Модель
Число перьев
Число типов линий
Масштаб
Число вычерчиваемых символов
Толщина линий, мм
ЕС-7051
ЕС-7052
ЕС-7053
ЕС-7054
3
3
3
4
3
1
3
3
; 1
1 : 2; 1 : 1
1 : 2; 1 : 1
: 1
1:2; 1:1
: 1
- 253
64
253
96
0,3; 0,5
0,3; 0,5; 0,8
0,3; 0,5; 0,8
0,3; 0,5
Примечание. Рулонное и планшетное исполнения обозначены соответственно буквами Р и П.
ства подготовки с записью данных на магнитные ленты и магнитные диски. Перечень и основные характеристики устройств подготовки данных, применяемых в САПР, приведены в табл. П7.
Автоматизированные рабочие места (АРМ). При механизации и автоматизации технологического проектирования широко применяют комплекты взаимосвязанных средств, предназначенные для решения определенного круга задач, например, кодирование , и контроль вводимых данных в ЭВМ, подготовка и контроль массивов данных на МЛ, отображение графической информации, проектирование рабочих технологических процессов и т. д.
Следует различать комплексы, которые могут быть использованы только как централизованные локальные системы, и комплексы, которые являются терминальными станциями второго уровня вычислительных средств САПР или могут при дальнейшем развитии стать такими. Первые комплексы характеризуются применением технических средств, которые не могут быть связаны с центральной ЭВМ каналами связи, или решением задач, не требующих такой связи. Ко второму виду комплексов следует отнести: автоматизированные рабочие места (АРМ), в состав которых входят малая ЭВМ, графическое устройство ввода-вывода и отображения информации, устройство внешней памяти и связи с ЭВМ высшего уровня, комплекс программного обеспечения.
Главное назначение АРМ состоит в автоматизации кодирования исходных данных, автоматизации представления результатов счета
Устройство
Тип
Основные характеристики
Подготовка данных на магнитной ленте Подготовка данных на кассетной магнитной ленте
Нанесение и расшифровка информации на перфокартах
Подготовка данных на . перфоленте
Подготовка данных на гибких МД
Подготовка данных на гибких магнитных дисках
ЕС-9004
ЕС-9009
ЕС-9011.01
ЕС-9024
ЕС-9051
СМ-6901
Скорость движения ленты 39,6 м/о
Устройство управления:
емкость ПЗУ — 2 Кбайт емкость ОЗУ — 1 Кбайт разрядность микроЭВМ — 8 бит Устройство отображения информации - экран ЭЛТ (32X8)
Скорость работы до 15 колонка/с Число программ — 2
Число команд в каждой программе — 14
Скорость обработки информации, зиак/с:
минимальная — 10 максимальная — 50
Принцип считывания — фотоэлектрический
Число знаков — 128
Код информации на ПЛ — КОИ-7 Устройство управления: разрядность микроЭВМ — 8 бит емкость ПЗУ — 2 Кбайт емкость ОЗУ — 16 Кбайт
Число программ обработки данных — Ю
Достоверность информации — 1и/ символов
Носитель информации — гибкий диск
П8. Комплектность типовых АРМ
Технологические
АРМ2-01.03
АРМ2-01.04
средства
Управляюще-вычислительныйкомплекс
—
1
СМ-1420.01
Управляюще-вычислительныйкомплекс
1
СМ-1420.08
2
Экранный пульт СМ-7316
2
Терминал подготовки н ввода графических
данных СМ-6404.01
1
Устройство ввода-вывода перфоленточиое
комбинированное СМ-1420.6204
1
Видеотерминал алфавитно-цифровой
О
ВТ А 2000-15
1
Устройство вывода графической информа-
1
ции СМП-6408.02
на ЭВМ в удобной для разработчика форме, обеспечении графического диалога между разработчиками и ЭВМ при решении задач проектирования, разгрузка ресурсов центральной ЭВМ САПР благодаря выполнению работ по формированию, вводу- выводу информации, автоматизации выпуска конструкторской и технологической документации.
В настоящее время в промышленности работает большое количество АРМ в основном на базе СМ ЭВМ. Типовые комплекты внешних устройств АРМ приведены в табл. П8.
Связь внешних устройств с базовым комплектом осуществляется с помощью интерфейса «Общая шина». Такая связь обеспечивает гибкость и универсальность комплекса.
Функционирование набора технических средств в качестве подсистемы САПР выполняется МО, которое позволяет: просто и в естественной форме обеспечить общение пользователя с комплексом АРМ; организовать между пользователем, средствами АРМ и центральной ЭВМ; вести архив графической информации, включая конструкторскую документацию; обеспечить системных и прикладных программистов средствами машинной графики и набором общетехнических процедур проектирования. В состав МО входят: базовое программное обеспечение: графический язык конструктора; кассеты программ ускоренного кодирования чертежей, графического обеспечения расчета механических узлов, подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Графический язык конструктора-с использованием средств указания и идентификации световым пером опорных точек и элементов чертежа позволяет: редактировать графическую информацию н осуществлять построение фигур; обеспечивает ввод данных с ПЛ, ПКГИО, фотосчитывающего устройства световым пером и вывод данных на ПЛ, пишущую машинку и в ЭВМ; позволяет масштабировать изображение. Графический язык реализован в дисплее типа УПГИ с помощью микропрограммного интерпретатора.
Пакет прикладных программ ускоренного кодирования является программным расширением системы команд ПКГИО, который позволяет «скалывать» чертеж, т. е. преобразовать его в машинную форму фиксированием магнитным карандашом опорных точек элементов (точек, прямых дуг окружностей) чертежа. ПКГИО позволяет ускорить процесс кодирования по сравнению с ручным способом в 5—6 раз. Программы пакета позволяют осуществить процедуры симметричного отображения, обращения к стандартным элементам, штрихи контуров и т. д. Пакет программ подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ содержит табличный язык кодирования эквидистант и технологической информации на обрабатываемую деталь, транслятор, постпроцессор для фрезерного станка, программы отображения эквидистанты иа экране дисплея УПГИ и редактирование управляющих программ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства/В. М. Зарубин, Н. М. Капустин, В. В. Павлов и др. М.: Машиностроение, 1979. 247 с.
Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машииостроении/Под ред. Г. К. Гораиского. М.: Машиностроение, 1976. 240 с,
Балакшин Б. С. Теория и практика технологии машиностроения* В 2-х ки. Кн. 2. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1982. 267 с.
Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов/А. И. Якушев, Л. Н. Воронцов, Н. Н. Федотов. 6-е изд., перераб. и доп. М., Машиностроение, 1986. 352 с.
Гавриш А. П., Войтенко В. И. Технические средства автоматизации технологической подготовки производства. Киев: КПИ, 1985. 39 с.
'Диалоговое проектирование технологических процессов/Н, М. Капустин, В. В. Павлов, Л. А. Козлов и др. М.: Машиностроение, 1983. 225 с.
Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч. 5-е изд., перераб. и доп. Ч. 1/Под ред. В. Д. Мягкова. Л.: Машииострбеиие, 1978. 544 с.
Иллюстрированный определитель деталей общемашиностроительного примеиеиия. Руководящий технический материал. Классы 40 и 50. Общесоюзный классификатор промышленной и сельскохозяйственной продукции. М.: Изд-во стандартов, 1977. 238 с.
Косилова А. Г., Мещеряков Р. К., Калинин М. А. Точность обработки и припуски в машиностроении: Справочник технолога. М.: Машиностроение, 1976. 288 с.
Маталин А. А., Технология машиностроения: Учебник для вузов. Л.: Машиностроение, 1985. 576 с.
11. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Среднесерийное и крупносерийное производство. М.: ЦЕНТ, 1984. 469 с.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. В 3-х ч. Ч. 3. Протяжные, шлифовальные и доводочные работы. М.: ЦБ НТ, 1978. 359 с.
Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производ- ства/С. П. Митрофанов, Ю. А. Гульнов, Д. Д. Куликов и др. М.: Машиностроение, 1981. 287 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. 4-е изд., перераб. идоп.Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
Справочник технолога по автоматическим линиям/А. Г. Косилова, А. Г. Лыков, О. М. Деев и др/; Под общ. ред. А. Г. Косиловой. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.
Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения. В 2-х частях. Изд-во стандартов, 1976. Ч. I — 100 с. Ч. II — 84 с.
Ящерицын П. И., Рыжов Э. В., Аверченко В. И. Технологическая наследственность в машиностроении, Минск: Наука и техника, 1977. 256 с,
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Автомат чертежно-графический — Назначение 339
Автоматизированное рабочее место (АРМ) — Назначение 341
— Типовые комплексы 342
Автоматизированная система управления (АСУ) — Назначение 8
Б
Байт — Понятие 334
Бит — Понятие 334
Блок обслуживающий — Назначение 158—160 — Структурная схема 161
проектирующий — Назначение 160 — Структурная схема 162 — управляющий — Назначение 160 — Структурная схема 162, 163
В
Вектор читающий — Понятие 265
Время машинное вспомогательное — Понятие 9
Г
Гипотетические промежуточные поверхности (ГПП) — Число 128
— Формирование 129
ГОСТ 3.1404—86 164
14.303—73 17
14.312—74 18
14.316—75 17
14.401—73 16
14.411—77 202, 203, 205
14.417—81 60
1139—80 58
1643—81 58
22487—77 18, 40
23501.0—79 40, 41
24642 1881-595 42’ ?9’ 85’ 93’ ^ Н5' И4' 158' ^ *89, 198
25347—82 295, 299
Граф размерных связей первичный — Понятие 112
— вторичный — Понятие 112
Графопостроитель — Назначение 339
д
Документирование конструкторское автоматизированное — Этапы 278—279
Допуски технологические — Варианты простановки 25 — справочные 27—28
Е
Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП) — Назначение 16
И
Изображение типовое — см. Типовое изображение
Интерфейс — Назначение 42
Информационно-поисковая система (ИПС) — Кодовое обозначение 203
— Классификация 203—207
— Назначение 202
— Структура 205
Информационно-поисковый язык (ИПЯ) — Понятие 204
К
Каталог сведений об оборудовании (КСО) — Назначение 282
Код конструкторский — Состав 45 — Формирование 46, 47
— конструкторско-технологический — Схема 48 — Формирование 49
— технологический — Виды 49
Кодификатор вида документа 43
вида отверстия 53
группы материала 48
метода выполнения процесса 43
общих характеристик детали 52
основных поверхностей 53—56
размерной характеристики 49
сведений о заготовке 53
Комбинация — Понятие 118
Компилятор — Принцип работы 75
Комплекс параметров и условий применимости 32
— средств автоматизации проектирования — Понятие 18
Критерий оптимальности — Понятие 218
М
Место рабочее автоматизированное — см. Автоматизированное рабочее место
Мини-ЭВМ — Назначение 10
Модели процесса обработки аналитические — Определение погрешности обработки 240, 243
— Определение силы резания 233
Монитор — Понятие 337
И
Наладка многоинструментная — Варианты 250—254
— Улучшение структуры 248
Номер системный — Понятие 207
О
Обеспечение программное — см. Программное обеспечение
Образ поисковый — Понятие 205
Оператор — Понятие 209
Оптимизация — Методы 220
— параметрическая — Задача 221 — Понятие 220
— структурная — Задача 227 — Понятие 220
П
Пакеты прикладных программ (ППП) — Структур а 75, 76
«Корунд» — Исходные данные 176 — Кодирование наладки 179 — Методы проектирования 175 — Назначение 175 — Работа в диалоговом режиме 180, 181
ТОКАР — Банк исходных данных 256 — Ввод данных 257 — Кодификатор 257 — Протокол диалога с ЭВМ 258 — Учет технологических ограничений 259, 261
Память виртуальная — Понятие 337
— локальная — Понятие 337
Поверхности промежуточные гипотетические — см. Гипотетические промежуточные поверхности
— составные — Понятие 1174
— элементарные — Понятие 117
Принцип сопоставимости — Понятие 229
Программа «Выбор возможных посадок» — Назначение 295
— посадки с зазором — Входные данные 297 — Распечатка 298
— посадки с натягом — Входные данные 296 — Распечатка 298
Программное обеспечение (ПО) — Состав 74
Проектирование автоматизированное — Понятие 40
— диалоговое — Понятие 255
— инструмента — Задача 302 — Способы 300
— неавтоматизированное — Понятие 40
— технологическое — Задачи 30 — Понятие 31 — Принцип 29 —
Принятие решений 30
Производство массовое — Объем партий изделий 139
Процессор — Понятие 338
Процесс технологический единичный — Понятие 101
— оптимальный — Понятие 217
— типовой — Понятие 38 — Пример записи входной информации 82 — Содержание 79, 80 — Функциональная схема 81
Р
Решения типовые локальные 35, 37
— многоэлементные 38
— одноэлементные 35, 36
— полные 35
С
Система автоматизированного нормирования (САН) — Алгоритм расчета режимов резания 151
— Входной документ 156
— Назначение 149
— Схемы 149, 150
Система автоматизированного программирования (САП) «Тех-
тран» — Кодирующая программа 188
— Назначение 187
Система автоматизированного проектирования (САПР) — Обеспечение информационное — Понятие 60 — Справочные таблицы 61
— Обеспечение лингвистическое — Понятие 44, 45
— Обеспечение технологическое — Блочный алгоритм 61, 62 — Понятие 61
— Подсистемы 40, 41
— Таблицы алгоритмические—Структура 67
— Таблицы соответствий—Структура 69
— Таблицы решений — Типы 63
Система автоматизированного проектирования метчиков — Алгоритм проектирования 328, 329 — Алгоритмическое обеспечение 332 — Методическое обеспечение 325 — Расчет заборной части 326—332
приспособлений — Информационное обеспечение 279 — Конструктивные элементы 281 — Схема 275
протяжек — Алгоритм проектирования 314 — Алгоритмическое обеспечение 321 —Исходные данные 316—Методическое обеспечение 313
режимов резания — Алгоритм 199 — Назначение 197 — Программа 200
фасонных резцов — Алгоритмическое обеспечение 307 — Алгоритм проектирования 309—311 — Банк исходных данных 308 — Методическое проектирование 303—306 — Чертеж резца, рассчитанного на ЭВМ 313
Система автоматизированного проектирования, технологических процессов (САПР ТП) для единичного производства — Задачи проектирования 86 — Стадии проектирования 86 — Функциональная схема 87
для среднесерийного производства — Задачи 92
на базе синтеза единичных процессов — Граф 104 — Кодификаторы поверхностей 103, 104 — Коды 102 — Назначение 101 — Схемы установок 107 — Типовые планы обработки 107, 108
на базе типовых процессов — Доработка 94 — Карты 95—99 — изготовления деталей — Информационно-поисковая подсистема 116
Система информационно-поисковая — см. Информационно-поисковая система
«Кондуктор-1» — Выходная информация 289 — Назначение 286 — Чертеж обрабатываемой детали 287
«Кондуктор-2ЕС» — Виды приспособлений 289—290 — Назначение 288 — Чертеж обрабатываемой детали 290
«Кондуктор-3» — Назначение 291 — Чертеж обрабатываемой детали 292
— ограничений— Группы 219
— привязочная — Понятие 102
— «Сапфир» — Входные документы 192, 193 — Назначение 190 — ТИС-76 — Задание точности размерных параметров 211— Использование языковых средств 208, 209 — Кодовое обозначение 205 — Назначение 205 — Поисковый образ 207, 208 —- Программное обеспечение 207 — Формирование поискового предписания 210
— ТОКАР-1М — Назначение 294 — Чертеж приспособления 295 — ТОР АТ — Алгоритм 263 — Алгоритмический архив 267 — Диалоговый архив 266 — Информационно-поисковый архив 264 — Назначение 268 — Структурная схема 263 — Табличный архив 265 — Типы данных 264
Системы управления автоматизированные — см. Автоматизированные системы управления
— базами данных (СУБД) — Назначение 262
Совокупность — Понятие 118
Сторона доступности — Понятие 119
Структура логическая — Понятие 336
Т
Таблица кодированных сведений (ТКС) — Назначение 52
— Пример 50, 51
Терминал — Назначение 339
Типовое изображение (ТИ) — Назначение 282
— Понятие 281
Точка привязочная — Понятие 102
Трансляция — Понятие 75*
У
Устройство запоминающее оперативное — Понятие 338
— внешнее — Характеристики 339, 340
ф
Функция цели — Понятие 219
Ц
Цепи размерные — Автоматизация расчетов 143
Ч
Чертеж детали операционный — Понятие 280
Ш
Шаг перемещения инструмента — Понятие 187
Э
Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) — Логическая структура 336
мини — Применение 335 — Характеристика 335
микро — Применение 336 — Характеристика 335
Я
Язык информационно-поисковый — см. Информационно-поисковый язык
— ОПОС — Описание отклонений формы 59 — Описание поверхностей 57, 58 — Подготовка чертежа детали 56, 57 — Пример описания 60 — Простановка линейных размеров 59
ОГЛАВЛЕНИЕ
3 б3 б141414313844771431384477Предисловие Введение
3 б
3 б
14
14
14
31
38
44
77
14
31
38
44
77
Глава 1, Основы автоматизированного проектирования технологических процессов
Особенности методологии инженерного проектирования технологических процессов .
Основы автоматизации проектирования
Основные понятия о САПР ТП
Средства обеспечения САПР ТП
Глава 2. САПР технологических процессов
САПР ТП в условиях единичного и мелкосерийного произ-' водства ......
САПР ТП в условиях среднесерийного производства . , .
САПР ТП в условиях крупносерийного и массового производства
САПР ТП в условиях гибких производственных систем. ,
Информационное обеспечение автоматизированных систем
технологической подготовки производства 202
Направление совершенствования САПР ТП .......211
Совершенствование программного обеспечения 262
Перспективные задачи современных САПР ТП 268
Глава 3. САПР приспособлений 275
Методы автоматизации проектирования приспособлений 275
Характеристики САПР приспособлений 286
САПР посадок с натягом и зазором 295
Глава 4. САПР режущих инструментов 300
Задачи инструментального оснащения технологических процессов 300
Основы методического обеспечения САПР режущих инструментов 300
САПР фасонныхрезцов 302
САПР протяжек. . .. 313
САПР корригированныхметчиков 325
Приложение. Технические средства обработки информации в САПР ТП 334
Список литературы .344
Предметный указатель .345
УЧЕБНИК .
Корчак Станислав Николаевич, Кошин Анатолий Александрович, Ракович Александр Гаврилович, Синицын Борис Иосифович
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ,ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Редактор Н, П. Г у р в и ч
Переплет художника Е. Н. ВолковаХудожественный редактор А. С. ВершиикинТехнический редактор И. Н. РаченковаКорректоры О, Е. Мишина, Л. Е. Сонюшкина
ИБ № 4614
Сдано в набор 11.12.87. Подписано в печать 20.04.88. Т-04188.
Формат 60x90Vie- Бумага - тип, № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая.Усл. печ. л. 22,0. Усл. кр.-отт. 22,0. Уч.-изд. л. 22,15.
Тираж 25000 экз. Заказ 3 41. Цена 1 р. 10 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение»,107076, Москва, Стромынский пер,, 4
Ленинградская типография № б ордена Трудового Красного ЗнамениЛенинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении СоколовойСоюзполнграфпрома при Государственном комитете СССРпо делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, г, Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
§ 2.2. САПР ТП В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Задачи САПР ТП
В процессе подготовки н кодирования информации все размерные параметры на чертеже детали н в операционных картах должны быть преобразованы и представлены в виде звеньев соответствующих групп. Каждому звену необходимо присвоить цифровой код, а размерную информацию представить в форме соответствующей группы, к которой отнесено данное звецо (табл. 2.42). Порядок построения схемы и кодирования исходных данных в списке связей представлен на рис. 2.19, где рассмотрен пример размерного анализа, связанного с расчетом линейных
размеров маховика.