2.2 Уровни и методы проектирования технологических процессов
На основе анализа структуры и характеристик технологического процесса в общем случае можно выделить четыре уровня проектирования ТП механообработки, в зависимости от степени детализации принимаемых решений, как показано на рисунке 2.3.
На первом уровне разрабатывается принципиальная схема технологического процесса, отражающая состав и последовательность этапов обработки детали.
На втором уровне проектируется маршрутный технологический процесс (определение состава и последовательности операций, выбор баз, оборудования, оснастки).
Третий уровень заключается в разработке операционных технологических процессов на основе полученных ранее маршрутов обработки детали (окончательное определение состава и последовательности переходов в каждой операции).
На четвертом уровне выполняется проектирование переходов или получение управляющей программы для станка с ЧПУ, то есть выявление отдельных элементов траектории режущего инструмента и команд управления станком.
Рисунок 2.3 – Уровни проектирования ТП механообработки
Проектирование технологического процесса носит итерационный характер, то есть возможен возврат на более высокий уровень с целью корректировки ранее принятых решений.
Помимо разделения задач на уровни (вертикальная декомпозиция), при проектировании ТП происходит также разделение задач каждого уровня на отдельные блоки, выполняемые последовательно (горизонтальная декомпозиция). Например, операционный ТП по горизонтали расчленяется на отдельные операции (фрезерную, сверлильную и т.д.). Соответственно в САПР ТП входят: по вертикали – подсистемы проектирования маршрутного, операционного ТП, по горизонтали – подсистемы проектирования отдельных операций (фрезерной, сверлильной и т.д.).
Исходными данными для САПР ТП являются:
формальное описание детали;
планово-экономические показатели, например, годовая программа выпуска;
технологические ограничения конкретного производства (вид исходной заготовки).
Результатом проектирования является комплект технологической документации, куда входят технологические карты, ведомости оснастки, ведомости материалов, задание на проектирование специальных приспособлений и инструментов и операционные эскизы, а также (в случае интегрированной САПР) управляющая программа для станка с ЧПУ на перфоленте или дискете.
Классификация методов автоматизированного проектирования технологических процессов представлена на рисунке 2.4.
Метод прямого проектирования представляет собой работу с базами данных в режиме диалога. Пользователь вызывает посредством меню нужную базу данных, содержащую типовые решения различного уровня (например, состав операций, переходов, типы оборудования, оснастки, режущего и измерительного инструмента) и выбирает наиболее подходящее из них. Выбранная информация автоматически заносится в соответствующие графы и строки шаблона маршрутной и операционной карт.
Спроектированный технологический процесс не будет оптимальным, поскольку подготовка проектного документа возлагается на самого пользователя, и оптимизация технологических решений не проводится. От ручного проектирования этот метод отличается меньшими затратами времени на разработку технологического процесса и подготовку технологической документации.
Метод адресации предполагает использование ранее спроектированных технологических процессов, которые хранятся в базе данных. Из множества имеющихся технологических процессов выбирается один, который впоследствии дорабатывается до уровня рабочего ТП для конкретной детали.
Метод синтеза основан на использовании типовых решений низкого уровня и является наиболее универсальным, так как позволяет проектировать ТП для любой детали. Он применяется, когда нет возможности обратиться к унифицированному ТП. Проектирование методом синтеза может быть реализовано по одному из двух вариантов: с использованием нисходящего синтеза; с использованием восходящего синтеза.
Метод восходящего синтеза используется, когда нет деталей-аналогов. Он предполагает использование элементарных типовых решений на самом низком уровне (например, типовых планов обработки поверхностей), то есть процесс проектирования идет «снизу вверх».
Сущность этого метода – проектирование на основе имеющейся информации. Весь процесс проектирования в данном случае разбивается на два этапа. На первом этапе имеется информация только о производственной среде и о детали, поэтому здесь решается задача по определению объема обработки, то есть объема работ, связанных с изменением формы и размеров заготовки. Объем работ представляет собой множество переходов по обработке всех поверхностей детали. Второй этап состоит в упорядочении множества переходов, полученных на первом этапе, причем, для упрощения процесса проектирования, возврата к предыдущим уровням не происходит.
Метод нисходящего синтеза предполагает движение «сверху вниз», то есть на верхних уровнях проектирования принимаются укрупненные решения, которые в дальнейшем детализируются. При этом возможен возврат на предыдущие (верхние) уровни для уточнения и коррекции.