Характеристики и основные принципы создания системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР-ТП)

При создании систем автоматизированного проектирования (САПР), в том числе проекти­рования технологических процессов, учиты­вают ряд положений.

САПР создается как система, в которой проектирование ведется с помощью ЭВМ. САПР строится как открытая и развивающая­ся система. САПР разрабатывают продолжи­тельное время, поэтому экономически целесо­образно вводить ее в эксплуатацию по частям по мере готовности. Созданный базовый ва­риант системы может расширяться. Кроме то­го, возможно появление новых, более совер­шенных математических моделей и программ, изменяются также и объекты проектирова­ния.

САПР создается как иерархическая систе­ма, реализующая комплексный подход к авто­матизации на всех уровнях проектирования. Так, в САПР технологических процессов обыч­но включают подсистемы структурного, функ­ционально-логического и элементного про­ектирования (разработки принципиальной схемы технологического процесса, проектиро­вания маршрута, проектирования операции, разработки управляющих программ для обо­рудования с ЧПУ). Иерархическое построение САПР относится также к специальному про­граммному обеспечению и к техническим средствам (центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места).

САПР представляет собой совокупность информационно-согласованных подсистем. Обслуживание всех или большинства последо­вательно решаемых задач ведется информа­ционно-согласованными программами. Пло­хая информационная согласованность приводит к тому, что САПР превращается в совокупность автономных программ.

САПР должна быть инвариантной систе­мой, т. е. универсальной или типовой. Струк­турными частями САПР являются подси­стемы. Подсистема — выделяемая часть си­стемы, с помощью которой можно получить законченные результаты проектирования. Каждая подсистема содержит элементы обес­печения. Предусматриваются следующие обес­печения автоматизированного (автоматическо­го) проектирования:

методическое обеспечение — совокупность документов, устанавливающих состав и прави­ла отбора и эксплуатации средств обеспечения проектирования, необходимых для выполне­ния автоматизированного проектирования;

информационное обеспечение — совокуп­ность сведений, необходимых для выполнения проектирования, представленных в заданной форме;

математическое обеспечение — совокуп­ность математических методов, математиче­ских моделей и алгоритмов, необходимых для проектирования, представленных в заданной форме;

лингвистическое обеспечение — совокуп­ность языков проектирования, включая тер­мины и определения, правила формализации естественного языка и методы сжатия и раз­вертывания текстов, необходимых для проек­тирования, представленных в заданной форме;

программное обеспечение — совокупность машинных программ, необходимых для проек­тирования, представленных в заданной форме; программное обеспечение делят на две части: 1) общее программное обеспечение, которое разрабатывается для решения любой задачи и особенности САПР не отражает; в САПР общее (системное) программное обеспечение представляет собой операционную систему; 2) специальное программное обеспечение, ко­торое включает все программы решения кон­кретных проектных задач;

техническое обеспечение — совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих тех­нических средств, предназначенных для проек­тирования;

организационное обеспечение — совокуп­ность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, связи между ними, их функции, а также форму представления результата проектирования и порядок рассмотрения проектных докумен­тов, необходимых для выполнения проектирования.

При автоматизированном проектировании оптимальных технологических процессов ме­ханосборочного производства нужно учиты­вать:

1) системность автоматизированного про­ектирования на основе характера и взаимосвя­зи факторов, влияющих на построение техно­логического процесса, определяющих обеспе­чение заданного качества изготовляемых изде­лий и экономическую эффективность разра­батываемой технологии;

2) оптимизацию проектируемого техноло­гического процесса, предусматривающую ком­плексную взаимосвязь его структуры, параме­тров качества изготовляемого изделия и режи­мов обработки;

3) рациональное сочетание типовых и ин­дивидуальных технологических решений на всех уровнях проектирования.

Повышение уровня типизации, унификации и стандартизации при разработке технологиче­ских процессов во многом определяет эффек­тивность автоматизированного проектирова­ния.

Автоматизированная система технологиче­ской подготовки производства (АСТХПП) включает проектирование технологических процессов как заготовительного производства, так и обработки резанием и сборки, проекти­рование технологической оснастки, специаль­ного инструмента и нестандартного оборудо­вания.

Под рабочим процессом в информа­ционной системе понимают преобразование входных данных в выходные. В данной подси­стеме это означает преобразование информа­ции о детали, представленной в виде чертежа, в технологическую документацию. Обычно этот процесс включает: разработку принци­пиальной схемы технологического процесса; проектирование технологического маршрута обработки детали; проектирование технологи­ческих операций с выбором оборудования, приспособлений и инструмента, а также с на­значением режимов резания и норм времени; разработку управляющих программ для стан­ков с ЧПУ; расчет технико-экономических по­казателей технологических процессов; разра­ботку необходимой технологической докумен­тации.

Непосредственное участие проектиров­щика позволяет принимать решения об опти­мальном распределении функций между ЭВМ и человеком. Другим важным и необходимым элементом рабочего процесса является инфор­мационное обеспечение – характеристика обрабатываемых материалов, каталоги ста­ночного оборудования, режущего и измери­тельного инструмента и т. д.

Комплексные автоматизированные си­стемы технологической подготовки производ­ства (КАСТПП) в машиностроении предста­вляют собой автоматизированную систему технологического проектирования, организа­ции и управления процессом ТПП. На рис. 10, а — в показаны структуры КАСТПП с раз­личными задачами проектирования: «Техно­лог» (рис, 10, а) — для проектирования техно­логических процессов деталей класса тел вра­щения, обрабатываемых на универсальном оборудовании Т1; «Автомат» (рис. 10,б) — для обработки деталей на прутковых токарных станках А; «Штамп» (рис. 10,в) — для деталей, обрабатываемых штамповкой (ШТ). Предусма­тривается, что КАСТПП — это типовой ком­плексный модуль, реализующий законченный этап проектирования определенной совокупно­сти задач ТПП с многоуровневой структурой ряда подсистем. Первый уровень состоит из подсистем общего назначения: код — кодиро­вание, Д - документирование, БД — банк данных или ИС — информационная система. Второй уровень включает проектирование тех­нологических процессов для деталей основно­го производства. Третий уровень содержит подсистемы конструирования специальной технологической оснастки: П - приспособле­ний, И — режущих и измерительных инстру­ментов, ШК — штампов и т. п. Четвертый уро­вень включает подсистемы проектирования технологических процессов изготовления для конструируемой в системе оснастки «Технолог 2» (Т2).

Проектирование технологических процес­сов сборки автоматизируется с помощью си­стемы, созданной на основе иерархической си­стемы математического моделирования объек­тов на различных уровнях абстрагирования (ИСТРА). В автоматизированной системе за­дачи технологического проектирования решаются в пакетном (автоматическом) или диа­логовом режимах. В режиме, основанном на диалоге технолога-проектировщика с ЭВМ, за технологом остается право выбора лучшего варианта решения из числа возможных, полу­ченных ЭВМ в конце каждого уровня проекти­рования. При этом в процессе проектирования можно изменять или дополнять исходные данные, а также изменять последовательность уровней проектирования на ЭВМ или исклю­чать некоторые уровни, принимая решения без ЭВМ.

В пакетном (автоматическом) режиме проектирование осуществляется при неизмен­ной последовательности всех уровней без вме­шательства проектировщика. Технолог может лишь прервать ход проектирования и изме­нить исходные данные для повторного проек­тирования.

Основными уровнями технологического проектирования процессов сборки в системе являются: выбор схемы базирования; опреде­ление конструктивной схемы сборочного при­способления и схемы увязки оснастки; опреде­ление последовательности установки сбо­рочных единиц; проектирование рабочих технологических процессов сборки.

Оценка технологичности сборочных единиц основана на моделировании процесса про­изводства изделия с применением ЭВМ. Пока­затели технологичности сборочной единицы определяются в результате проектирования технологических процессов и оснащения сбор­ки. Рабочие технологические документы разра­батываются в соответствии с общими прави­лами разработки технологической документа­ции и выбора средств технологического осна­щения (ГОСТ 14.301-73).

Тенденцией современного этапа автомати­зации проектирования является создание ком­плексных (интегрированных) систем, осущест­вляющих конструирование изделий, техноло­гическое проектирование, подготовку упра­вляющих программ для оборудования с про­граммным управлением, изготовление дета­лей, сборку изделия, упаковку и транспортиро­вание готовой продукции. Особенно важны такие системы для гибкого автоматизирован­ного производства в машиностроении.