Реферат: Принципы и задачи проектирования 1 Уровни, аспекты и этапы проектирования

3 ПРИНЦИПЫ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ


3.1 Уровни, аспекты и этапы проектирования


Проектирование технического объекта связано с созданием, преобразованиями и представлением в принятой форме образа этого объекта. Образ объекта или его составных частей может создаваться в воображении человека в результате творческого процесса или генерироваться по некоторым алгоритмам в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В любом случае проектирование начинается при наличии задания на проектирование. Задание на проектирование-это первичное описание объекта проектирования, представленное в заданной форме. Это задание представляется в виде тех или иных документов и является исходным (первичным) описанием объекта. Результатом проектирования, как правило, служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация представляет собой окончательное описание объекта. Проектирование-процесс, заключающийся в преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера. ГОСТ 22487-77 так дает определение: проектирование - это процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания этого объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса преобразованием (в ряде случаев неоднократным) первичного описания, оптимизацией заданных характеристик объекта и алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, устранением некорректности первичного описания и последовательным представлением (при необходимости) описаний на различных языках.

Промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования, называется проектным решением.

Различают : неавтоматизированное проектирование - проектирование, при котором все преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса , а также представление описаний на различных языках осуществляет человек;

- автоматизированное проектирование - проектирование при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ;

- автоматическое проектирование - проектирование, при котором все преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляется без участия человека.

Возможности проектирования сложных объектов обусловлены использованием ряда принципов, основными из которых являются декомпозиция, иерархичность описаний объектов, многоэтапность итерационность проектирования, типизация и унификация проектных решений и средств проектирования.


^ 3.1.1 Иерархические уровни описаний объектов


Описание технических объектов должны быть по сложности согласованы с возможностями восприятия человеком и возможностями оперирования описаниями в процессе их преобразования с помощью имеющихся средств проектирования. Однако выполнить это требование в рамках некоторого единого описания, не расчленяя его на некоторые составные части, удается лишь для простых изделий. Как правило, требуется структурирование описаний и соответствующее расчленение представлений о проектируемых объектах на иерархические уровни и аспекты.

Разделение описаний по степени детализации отображаемых свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию и приводит к появлению иерархических уровней (уровней абстрагирования) представлений о проектируемом объекте.

На каждом иерархическом уровне используются свои понятия системы и элементов. На уровне 1 (верхнем уровне ) подлежащий проектированию сложный объект S рассматривается как система S из n взаимосвязанных и взаимодействующих элементов Si (рисунок 3.1). Каждый из элементов в описании уровня 1 представляет собой также довольно сложный объект, который, в свою очередь, рассматривается как система Si на уровне 2. Элементами систем Si являются объекты Sij, j=1,2,..., mi (mi-количество элементов в описании системы Si). Как правило, выделение Sij происходит по функциональному признаку. Подобное разделение продолжается вплоть до получения на некотором уровне элементов, описания которых дальнейшему делению не подлежат. Такие элементы по отношению к объекту S называют базовыми элементами.


S



Sn

S2

S1



……






S2m2

S21

S1m1

S11

… …


Рисунок 3.1 - Блочно-иерархическое представление объектов

проектирования.


Таким образом, принцип иерархичности означает структурирование представлений об объектах проектирования по степени детальности описаний, а принцип декомпозиции (блочности) - разбиение представлений каждого уровня на ряд составных частей (блоков) с возможностями раздельного (поблочного) проектирования объектов Si на уровне 1, объектов Sij на уровне 2 и т.д.


^ 3.1.2 Аспекты описания проектируемых объектов


Кроме расчленения описаний по степени подробности отражения свойств объекта, порождающего иерархические уровни, используют декомпозицию описаний по характеру отображаемых свойств объекта. Такая декомпозиция приводит к появлению ряда аспектов описаний Функциональный аспект связан с отображением основных принципов функционирования, характера физических и информационных процессов, протекающих в объекте, и находит выражение в принципиальных, функциональных, структурных, кинематических схемах и сопровождающих их документах.

Конструкторский аспект связан с реализацией результатов функционального проектирования, т.е. с определением геометрических форм объектов и их взаимным расположением в пространстве.

Технологический аспект относится к реализации результатов конструкторского проектирования, т.е. связан с описанием методов и средств изготовления объектов.


^ 3.1.3 Составные части процесса проектирования


Проектирование как процесс, развивающийся во времени, расчленяется на стадии, этапы, проектные процедуры и операции.

При проектировании сложных систем выделяют стадии проектных исследований, технического задания и технического предложения, эскизного, технического, рабочего проектов, испытаний и внедрения.

Этапы проектирования - часть процесса проектирования, включающая в себя формирование всех требующихся описаний объекта, относящихся к одному или нескольким иерархическим уровням и аспектам. Часто названия этапов совпадают с названиями соответствующих иерархических уровней и аспектов. Так, проектирование ТП расчленяют на этапы разработки принципиальных схем ТП, маршрутной технологии, операционной технологии и получения управляющей информации на машинных носителях для программно - управляемого технологического оборудования.

Составные части этапа проектирования называют проектными процедурами. Проектная процедура - это формализованная совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением. Более мелкие составные части процесса проектирования, входящие в состав проектных процедур, называют проектными операциями. Проектная операция - это действие или формализованная совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур.

Таким образом, понятия уровня и аспекта относятся к структурированию представлений о проектируемом объекте, а понятие этапа - к структурированию процесса проектирования.


^ 3.1.3.1 Унификация проектных решений и процедур


Обычно унификация объектов имеет целью улучшение технико-экономических показателей производства и эксплуатации изделий. Использование типовых и унифицированных проектных решений приводит также к упрощению и ускорению проектирования: так типовые элементы разрабатываются однократно, но в различных проектах применяются многократно.

Типовое проектное решение - это существующее проектное решение, используемое при проектировании.

Унифицированная проектная процедура - это проектная процедура, алгоритм которой остается неизменным для различных объектов проектирования или различных стадий проектирования одного и того же объекта.

Однако унификация целесообразна только в таких классах объектов, в которых из сравнительно небольшого числа разновидностей элементов предстоит проектирование и изготовление большого числа разнообразных систем. Именно эти разновидности элементов и подлежат унификации. Для сложных систем, состоящих из этих элементов, в каждом конкретном случае приходится заново выполнять многоуровневые иерархическое проектирование. В этих условиях целесообразно ставить вопрос не об унификации изделий, а об унификации средств их проектирования и изготовления, в частности, об унификации проектных процедур в рамках САПР.


^ 3.1.4 Нисходящее и восходящее проектирование


Если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низких иерархических уровней, то проектирование называют нисходящим. Если раньше выполняются этапы, связанные с низшими иерархическими уровнями, проектирование называется восходящим.

При нисходящем проектировании система разрабатывается в условиях, когда ее элементы еще не определены и, следовательно, сведения об их возможностях и свойствах носят предположительный характер. При восходящем проектировании, наоборот, элементы проектируются раньше системы, и, следовательно, предположительный характер имеют требования к элементам. В обоих случаях из-за отсутствия исчерпывающей исходной информации имеют место отклонения от потенциально возможных оптимальных технических результатов. И поскольку принимаемые предложения могут не оправдаться, часто требуются повторное выполнение проектных процедур предыдущих этапов после выполнения проектных процедур последующих этапов. Такие повторения обеспечивают последовательное приближение к оптимальным результатам и обусловливают итерационный характер проектирования. Следовательно, итерационность нужно относить к важным принципам проектирования сложных объектов и систем.

На практике обычно сочетают восходящее и нисходящее проектирование. Например, восходящее проектирование имеет место на всех тех иерархических уровнях, на которых используется унифицированные элементы. Очевидно, что унифицированные элементы, ориентированные на применение в ряде различных систем определенного класса, разрабатываются раньше, чем та или иная конкретная система этого класса.


^ 3.1.5 Внешнее и внутреннее проектирование


Разработка технического задания на систему высшего иерархического уровня или на унифицированную систему элементов, предназначенную для многих применений, является самостоятельным этапом проектирования и часто называется внешним проектированием. В отличие от него этапы проектирования объекта по сформулированным техническим заданиям называют внутренним проектированием, т.е. на начальных стадиях проектирования сложных систем имеет место итерационный процесс, в котором поочередно выполняются процедуры внешнего и внутреннего проектирования - формулировка технического задания, его корректировка, оценка выполнимости, прогноз материальных и временных затрат на проектирование и изготовление.


^ 3.2 Типовые проектные процедуры


3.2.1 Классификация типовых проектных процедур


Проектная процедура называется типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов. Классификация типовых проектных процедур представлена на рисунке 3.2.


Проектные процедуры

(задачи)



анализа

синтеза


Одновариантный анализ

Параметрический синтез



Многовариантный анализ

Структурный синтез

Рисунок 3.2 - Классификация типовых проектных процедур

Различают проектные процедуры анализа и синтеза. Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ - в определении свойств и исследовании работоспособности объекта по его описанию, т.е. при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.

Процедуры анализа делятся на процедуры одно- и многовариантного анализа. При одновариантном анализе заданы значения внутренних и внешних параметров, требуется определить значения выходных параметров объекта. (Величины, характеризующие свойства системы, элементов системы и внешней среды называют соответственно выходными Y, внутренними X и внешними параметрами Q).

Многовариантный анализ заключается в исследовании свойств объекта в некоторой области пространства внутренних параметров. Такой анализ требует многократного решения систем уравнений (многократного выполнения одновариантного анализа).

Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза. Целью структурного синтеза является определение структуры объекта - перечня типа элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой в составе объекта.

Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров элементов при заданных структуре и условиях работоспособности на выходные параметры объекта, т.е. при параметрическом синтезе нужно найти точку или область в пространстве внутренних параметров, в которых выполняются те или иные условия (обычно условия работоспособности).


^ 3.2.2 Типичная последовательность проектных процедур


На рисунке 3.3 представлена типичная последовательность проектных процедур на одном из этапов нисходящего проектирования.

На предыдущем этапе решались задачи k-го иерархического уровня, одним из результатов решения этих задач при нисходящем проектировании является формулировка технического задания на проектирование систем (k+1)-го рассматриваемого уровня.

Проектирование системы начинается с синтеза исходного варианта ее структуры. Для оценки этого варианта создается модель:

математическая - при автоматизированном проектировании, экспериментальная или стенд - при не автоматизированном проектировании.

Формулировка ТЗ

Корректировка ТЗ







Уровень К



Синтез структуры

СИНТЕЗ

Создание модели

Изменение структуры



Выбор исходных значений параметров







Параметрический синтез


Анализ

Модификация параметров













нет







да


Оформление документации



Формулировка ТЗ на элементы

Уровень К+1




Рисунок 3.3 - Схема процесса проектирования.

После выбора исходных значений параметров элементов выполняется анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка. Обычно оценка заключается в проверке выполнения условий работоспособности, сформулированных в техническом задании. Если условия работоспособности выполняются в должной мере, то полученное проектное решение принимается, система (k+1)-го уровня описывается в принятой форме и формулируются технические задания на проектирование элементов данного уровня (т.е. систем следующего уровня). Если же полученное проектное решение не удовлетворительно, выбирается один из возможных путей улучшения проекта.

Обычно проще всего осуществить изменения числовых значений параметров элементов, составляющих вектор Х.

Совокупность процедур модификации Х, анализа и оценки результатов анализа представляет собой процедуру параметрического синтеза. Если модификации Х целенаправленны и подчинены стратегии поиска наилучшего значения некоторого показателя качества, то процедура параметрического синтеза является процедурой оптимизации. Возможно, что путем параметрического синтеза не удастся добиться приемлемой степени выполнения условий работоспособности. Тогда используют другой путь, связанный с модификацией структуры.

Новый вариант структуры синтезируется, и для него повторяются процедуры формирования модели и параметрического синтеза. Если не удастся получить приемлемое проектное решение и на этом пути, то становится вопрос о корректировке технического задания, сформулированного на предыдущем этапе проектирования. Такая корректировка может потребовать повторного выполнения ряда процедур k-го иерархического уровня, что и обусловливает итерационный характер проектирования.

Одной из характерных особенностей взаимосвязи проектных процедур анализа и синтеза является вложенность: процедура анализа в процедуру оптимизации (параметрического синтеза) и процедуры оптимизации в процедуру синтеза, объединяющую синтез структурный и параметрический.

Вложенность означает, во-первых, что анализ входит как составная часть в оптимизацию, а оптимизация - в синтез; во-вторых, что однократное выполнение процедуры оптимизации требует многократного выполнения процедуры анализа, а однократное решение задачи синтеза - многократного решения задачи оптимизации. Очевидно, что такой же характер взаимодействия имеют процедуры анализа - однократный многовариантный анализ основан на многократном одновариантном анализе.


^ 3.3 Пример маршрута технологической подготовки производства в машиностроении


Маршрут проектирования объекта - последовательность этапов и (или) проектных процедур, используемая для проектирования этого объекта. Маршрут называют типовым, если он применяется при проектировании многих объектов определенного класса.

Ниже приведен алгоритм маршрута технологической подготовки производства в машиностроении:

- вход;

- технологическое планирование;

- деталь оригинальна?, если да, то:

- проектирование принципиальной схемы;

- проектирование маршрутной технологии;

- проектирование операционной технологии;

- проектирование приспособлений, наладок и инструмента;

- получение управляющей информации для станков с ЧПУ;

- анализ загрузки оборудования;, если загрузка оборудования рациональная, то выход на АСУП, если нет, то на технологическое планирование.

Если деталь неоригинальна, то:

- выбор и адаптация типового технологического процесса;

- анализ загрузки оборудования;, если загрузка оборудования рациональная, то выход на АСУП, если нет, то на технологическое планирование.

Технологическое планирование для неоригинальных деталей отличается от технологического планирования для оригинальных деталей. Для неоригинальных деталей ТП проектируется путем конкретизации и адаптации типового обобщенного ТП, созданного ранее для рассматриваемого класса деталей. Для оригинальных деталей выполняется нисходящее проектирование ТП, состоящее из этапов проектирования принципиальной схемы, маршрутной и операционной технологии, проектирования оснастки, инструмента и синтеза поправляющих программ для станков с ЧПУ. В дальнейшем как для оригинальных, так и неоригинальных деталей выполняется процедура анализа и, в случае положительного результата, - выход на АСУП, в противном случае - возврат на технологическое планирование.


Вход


Проектирование принципиальной схемы


Технологическое да

планирование




нет


Проектирование маршрутной технологии



нет

Да


Проектирование операционной технологии



В


Выбор и адаптация типового техпроцесса
ыход

на

АСУП

Проектирование приспособлений, наладок и инструмента





Анализ загрузки

оборудования


Подготовка управляющей информации для станков с ЧПУ




Рисунок 3.4 - Схема маршрута технологической подготовки

производства в машиностроении.


3.4 Использование типовых решений при синтезе

технологических маршрутов обработки изделий


^ 3.4.1 Индивидуальные и обобщенные технологические маршруты


При технологическом проектировании наибольшее распространение получил метод структурного синтеза, основанный на использова­нии типовых решений и относящийся к методам выде­ления варианта из обобщенной структуры [2,3,7].

Уровень типизации технологических процессов с ши­рокой нормализацией и унификацией конструкций дета­лей во многом определяет трудоемкость технологической подготовки производства на предприятии. Особенно это важно при создании автоматизированной системы под­готовки производства и, в частности, автоматизирован­ного проектирования технологических процессов обра­ботки резанием (при этом необходимо иметь четкие пра­вила, условия назначения операций и т. п.).

Типовые процессы разрабатывают на основе анализа, систематизации и обобщения технологических решений с учетом научных достижений технологии машиностроения и передового производственного опыта. Предусматривают применение высокопроизводительного оборудования, средств механизации и автоматизации, использование прогрессивных методов выполнения заготовок и их об­работки. Типовой процесс должен быть рациональным в конкретных производственных условиях, должен харак­теризоваться единством содержания и последовательно­сти большинства технологических операций для группы изделий, обладающих общими конструктивными призна­ками.

Проектирование маршрутов обработки деталей явля­ется основным этапом технологического проектирования.

Оно включает в себя:

- формирование технологических операций с указанием наименования и сущности выполняемой работы;

- установление последовательности их выполнения;

- оценку полученных результатов.



Рисунок 3.5 - Схема объединения технологических маршрутов.


Исходными данными при этом служат конструктивные особенности детали, технические условия приемки, про­грамма выпуска и вид заготовки. В качестве исходных данных служат также сведения об оборудовании, при­способлениях и инструменте.

Конкретную деталь относят к типовому классу (ва­лы, диски, корпусные детали и др.), подклассу, группе или более мелкой градации (подгруппе, типу) в соответ­ствии с принятым классификатором.

Для данного класса (подкласса, группы, подгруппы или типа) деталей синтезируется обобщенный маршрут обработки, включающий перечень операций обработки, характерных для этого класса. Перечень представляет собой упорядоченное множество операций существую­щих индивидуальных маршрутов. Эти маршруты имеют типовую последовательность и содержание, причем на уровне предприятия учитываются его передовой опыт и традиции, а также научно-технические достижения и перспективы развития отрасли.

На рисунке 3.5 показана схема объединения технологи­ческих маршрутов ^ М обработки класса деталей в обоб­щенный маршрут. Если имеем множество индивидуаль­ных маршрутов M1, M2, .... Мi., ..., Мп (где 1, 2, .., i, ..., п — номера индивидуальных маршрутов) для какого-то класса или группы деталей (рисунок 3.5а), то при объеди­нении этих маршрутов (рисунок 3.5б) Мi Му*, где My*— обобщенный маршрут. Каждый типовой индивидуаль­ный маршрут М представляет собой множество опера­ций со своими кодами Ci. Код операции содержит не­сколько знаков, например при четырехзначном коде пер­вые два знака характеризуют вид операции (токарные, фрезерные и т. д.), последние знаки учитывают особен­ности выполнения операции, например обработку дета­ли в патроне, центрах, люнете и т. п.

Необходимым условием включения индивидуального маршрута в обобщенный является наличие области пе­ресечения, например Мi и Мj как непустого множества: Мi ∩ Мj≠0

Важной характеристикой формирования обобщенно­го маршрута является мощность пересечения множеств операций индивидуальных маршрутов |Л1пер|, т. е. ко­личество операций с одинаковыми кодами, входящими в это пересечение

Мпер=∩i=1^ Mi.

Мощность пересечения множества операций в обоб­щенном маршруте желательно увеличивать, поскольку при этом мощность обобщенного маршрута Му*=∩i=1Mi уменьшается. Следовательно, обобщенный маршрут представляет множество индивидуальных маршру­тов, представленных своими кодами операций. В Мпер двух или нескольких маршрутов входят эквивалент­ные операции. Эти операции должны иметь один и тот же код. Значения |Мпер| и |Му*| могут служить ориен­тиром для анализа и совершенствования работ по типи­зации технологических процессов, так как количество эквивалентных операций для различных деталей одной группы (класса или подкласса) позволяет оценить воз­можность объединения деталей в группу и уровень про­веденных работ на предприятии по типизации.

Описание операции в технологическом маршруте должно включать ее наименование и сущность выполня­емой работы.

В результате анализа описаний для каждого пред­приятия, группы предприятий или отрасли по реальным технологическим процессам создают конкретный спра­вочник формулировок операций. В таблице 3.1 показаны фрагменты формулировок операций по обработке сту­пенчатых валов и корпусных деталей коробчатого типа (мелкосерийное производство).

Эти справочники формулировок как правило содержат:

- эскиз детали;

- код операции;

- формулировку операции.


Таблица 3.1 - Фрагмент справочника формулировок операций.




^ 3.4.2 Условия назначения операций и индивидуальный технологический маршрут


При синтезе технологического маршрута обработки детали необходимо решить задачи:

- выбор из составленных справочников типовых формули­ровок операций нужных операций для обеспечения требо­ваний качества обрабатываемой детали, а затем опреде­ление места выбранной операции в технологическом маршруте. Решение этих задач основано на том, что для каждой операции выявляются условия, которые будут определяющими при ее включении в технологический маршрут. Как видно из справочника формулировок (см. таблицу 3.1), операции с кодами 1140 и 1155 следует вклю­чать в технологический маршрут, если необходима тер­мическая обработка, соответственно закалка или улуч­шение. Из формулировок других операций, например 1147 , сразу не вытекают условия включения этих операций в технологический маршрут. Однако в одном случае установка ступенчатого вала в патроне и люнете определяется отношением длины к приведенному диа­метру L/Dnp и необходимостью править центровые фас­ки, в другом случае использование гидрокопировального токарного полуавтомата при обтачивании хвостовика вилки зависит от количества ступеней. Поэтому важно выявление условий назначения операций в маршруте на основе технологических предпосылок.

Применяемые заготовки также влияют на выбор опе­раций и их последовательность в технологическом маршруте. Например, в условиях мелкосерийного и средне­серийного производства для изготовления валов приме­няют горячекатаный прокат, штамповки, изготовленные на молотах, горизонтально-ковочных и ротационно-ковочных машинах и др. Каждому виду заготовки соответствуют свои типовые формулировки операций, включе­ние той или иной операции термической обработки, на­пример искусственного старения для литых чугунных корпусов. Вид заготовок влияет на содержание черновых операций, связанных с удалением напуска. В свою оче­редь, использование индивидуальных простейших загото­вок или прогрессивных, приближающихся к контуру де­тали, а также комплексных заготовок для группы дета­лей определяется программой выпуска, конструкцией изделия и характерными особенностями того или иного предприятия или отрасли. Уточнение выбора индивидуальных и комплексных заготовок производят с помощью ЭВМ с учетом затрат на изготовление и черновые опе­рации обработки резанием.

Важное значение имеют условия, определяющие по­грешности размера, формы и положения поверхностей, а также качество поверхностного слоя. Заданные погрешности размера и формы обеспечиваются соответст­вующими методами обработки, характерными для пред­приятия или отрасли. Выбор операций по этим условиям легко осуществляется использованием табличных моделей. Погрешность положения обрабатываемых поверх­ностей непосредственно связана с назначением схем ба­зирования, которые связываются с формулировками опе­раций.

В конструктивно-технологической группе деталей в качестве условий при выборе операций учитывают раз­новидности термической обработки, например для сту­пенчатых валов нормализацию, улучшение, закалку, от­пуск и др.; для корпусных деталей из чугуна — искусст­венное старение и т. д. Эти операции назначаются в технологический маршрут при выполнении условий, выте­кающих из технических требований на изготовление де­тали. Условия, характеризующие шероховатость обраба­тываемых поверхностей, определяются характером про­изводства. Например, при обработке наружных цилин­дрических поверхностей валов выполнение условия, обес­печивающего шероховатость поверхности с Ra = 1,25 ... 0,32, требует введения операции шлифования.

Условия, связанные с габаритными размерами дета­ли, как правило, являются двусторонними неравенствами (больше или меньше граничного значения). Граничные значения для различных групп деталей — разные; более того, они различаются для одной и той же конструктив­но-технологической группы в зависимости от традиций и опыта проектирования технологических процессов на предприятиях и в отрасли. Так, часто нежесткой дета­лью называют, например, ступенчатый вал, если соотно­шение его длины к приведенному диаметру (L/Dnp)>12. Но в некоторых отраслях машиностроения данное отно­шение может быть другим. Это соотношение обусловли­вает варианты схем установки заготовок при их обра­ботке. Например, вал можно установить в центрах, пат­роне и люнете, в центрах с люнетом и т. д.

Габаритные размеры обрабатываемой детали и их граничные значения, а также размер партии запуска­емых в производство изделий в значительной степени влияют на выбор оборудования и технологической осна­стки.

Для выбора операций при синтезе технологического маршрута создают справочники условий. В таблице 3.2 приведен фрагмент такого справочника для выбора опера­ций при обработке ступенчатых валов. Например, операцию обработки ступенчатого вала с формулировкой «Токарная. В патроне и люнете. Подрезать торцы в раз­мер и править центровые фаски согласно эскизу» вклю­чают в маршрут при условии (L/Dnp)>12 (условие А84), причем в случае, если перед этим была термическая об­работка — улучшение (условие А70). Таким образом, операция должна следовать после термической обработки — улучшения и предикат, определяющий выбор ука­занной операции, будет иметь вид A70/\A84. Однако эта же операция может следовать также и после термической обработки — закалки, когда вследствие коробления заготовки необходимо обработать торцы и править центровые гнезда. В этом случае логическая функция будет иметь вид A67/\A84. Обобщение сказанного выража­ется предикатом (A70/\A84) V (A67/\A84).






В общем случае логическая функция выбора й-й опе­рации

(3.1)

где Аi — условие из справочника условий для класса (группы) деталей; п1 — количество условий, связан­ных операцией конъюнкции; n2—количество конъюнк­ций, связанных операцией дизъюнкции.

Количество условий, связанных операцией конъюнк­ции, например для группы ступенчатых валов, обычно не превышает двух-трех. Для других конструктивных групп их может быть и больше. Это количество устанав­ливают при 'разработке справочника условий. Ограниче­ния по количеству дизъюнкций не устанавливают. Та­ким образом, логическая функция (3.1) представляет со­бой совокупность наборов ()j , соединенных между собой логической суммой. Один или несколько таких наборов могут быть включены в логическую функцию. Однако только один из множества наборов однозначно позволяет выбрать операцию для индивидуального мар­шрута и указать в нем соответствующее ей место. Опе­рация может входить в индивидуальный технологический маршрут для деталей класса (группы), если fk=1.

В условиях практического использования автомати­зированного проектирования технологических маршру­тов необходимо выявить применяемость сочетаний конст­руктивно-технологических условий для определенного класса (группы) деталей. Анализ показал, что, напри­мер, для ступенчатых валов, вилок, дисков, корпусов ко­робчатого типа и других деталей количество таких соче­таний ограничено. С повышением уровня типизации тех­нологических процессов и унификации изделий количе­ство сочетаний будет уменьшаться, а это, в свою очередь, упрощает синтез технологических маршрутов.

Упорядоченный перечень операций позволяет синте­зировать индивидуальные маршруты для конкретных де­талей с учетом геометрических, технологических и дру­гих особенностей (условий).

Величины n1,n2 строго определены на каждом шаге решения задачи, но могут изменяться по мере изменения множеств условий при построении обобщенного маршру­та. Тогда множество, определяющее обобщенный мар­шрут,

(3.2)

где k=n3 — количество операций (кодов СR) в обобщенном маршруте.


^ 3.5.3 Формирование обобщенного технологического маршрута


Формирование обобщенного маршрута начинают с какого-то маршрута Мi (можно с любого), принима­емого за базовый. В него последовательно вставляются недостающие операции всех присоединяемых Мj мар­шрутов. Для этого производится поиск в базовом мар­шруте для каждой операции присоединяемого маршрута эквивалентных операций. Вставляемые недостающие операции занимают определенные места в базовом мар­шруте. Полученный обобщенный маршрут принимается как очередной базовый, к нему присоединяется следую­щий маршрут и т. д. для целого класса деталей. Полу­ченный обобщенный маршрут представляет собой пере­чень операций, каждая из них имеет свою логическую функцию, которая определяет условия включения дан­ной операции в индивидуальный маршрут обработки.

На рисунке 3.6 показана схема построения обобщенного маршрута. К базовому маршруту Mi присоединяется маршрут Мj В результате получается обобщенный мар­шрут М*yi. Заштрихованные области показывают экви­валентные операции, которые определяют мощность пе­ресечения двух маршрутов. Эквивалентность операций устанавливается по совпадению кодов.

В случае эквивалентности двух операций в обобщен­ный маршрут включается одна из них. В сформирован­ном обобщенном маршруте не должен нарушаться поря­док следования операций любого из объединяемых инди­видуальных маршрутов.

Рисунок 3.6 - Схема построения

обобщенного маршрута


Схема построения обобщенного маршрута (рисунок 3.6) иллюстрируется примером технологии обработки ступенчатых валов. Базовый маршрут М, включал в себя сле­дующие операции:

1) отрезка заготовки; 2) подрезка торцов и зацентровка при установке заготовки в само­центрирующихся призмах; 3) черновая обработка сту­пеней вала на токарном гидрокопировальном полуавтомате; 4) чистовая обработка ступеней вала на том же станке; 5) обработка левой стороны вала на токарном станке; 6) термическая обработка шеек вала; 7) шлифо­вание шеек вала; 8) мойка; 9) контроль. В присоединя­емом маршруте Му операции 1—5 совпадают с операци­ями 1—5 маршрута Мг, затем следуют операции: 6) фре­зерование шпоночного паза; 7) зачистка заусенцев; 8) мойка; 9) контроль. Обобщенный маршрут с учетом вышеприведенных условий представляет собой упорядо­ченное множество операций для обработки двух (в дан­ном случае) разновидностей деталей. Далее происходит присоединение следующего маршрута и т. д.


^ 3.4.4 Синтез технологических маршрутов.


Синте