Вопросы для самоконтроля

1. В чем сущность системного подхода к проектированию?

2. Поясните принцип вертикальной и горизонтальной декомпозиции на примере схемы проектирования ТП.

3. В чем заключается метод прямого проектирования? Можно ли, используя его, спроектировать оптимальный ТП?

4. В каких случаях применяется метод восходящего синтеза?

3 Проектирование технологического процесса методом адресации

3.1 Адресация к единичному тп

Схема проектирования методом адресации к единичному ТП представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема проектирования на основе адресации к единичному ТП

В общем случае адресация к единичному ТП включает в себя четыре проектные процедуры: поиск, анализ, параметрическая настройка и оформление документации.

Реализация процедуры поиска предполагает наличие эффективной системы кодирования и развитой информационно-поисковой системы. В базе данных такой системы хранятся описания деталей и разработанных для них ТП. Если поисковая система обнаружит несколько деталей-аналогов, проводится анализ с целью определения наиболее близкого прототипа. Анализ выполняется в диалоговом режиме.

Процедура параметрической настройки заключается в корректировке размеров, режимов резания, норм времени. Она необходима, поскольку размеры заданной детали, как правило, отличаются от размеров детали-аналога.

Достоинствами этого метода являются сокращение сроков проектирования и, как следствие, снижение стоимости технологической подготовки производства. К недостаткам следует отнести большой объем памяти и неоптимальность найденных решений, так как находится первый попавшийся ТП.

Схема проектирования на основе унифицированных ТП представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема проектирования на основе унифицированных ТП

Решение о том, какие элементы УТП будут включены в рабочий ТП, принимается на основе анализа.

3.2 Адресация к комплексной детали

Более предпочтителен метод проектирования на основе унифицированных технологических процессов (УТП), или метод адресации к комплексной детали. В отличие от единичного ТП, унифицированный ТП распространяется на группу деталей, что позволяет уменьшить объем информации, хранящейся в базе данных. При этом устраняется недостаток первого метода, связанный с большим объемом требуемой памяти. Кроме того, полученные решения, как правило, близки к оптимальным.

Схема проектирования методом адресации к комплексной детали представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема проектирования методом адресации к комплексной детали

Каждая адресуемая деталь может быть отнесена не к одной, а к нескольким комплексным деталям, следовательно, в качестве возможных решений будет получено несколько рабочих ТП. После того, как все рабочие ТП спроектированы, производится их оценка и выбор решения. В результате из нескольких рабочих ТП остается один – оптимальный.

Поскольку детали можно рассматривать как системы, то и описания деталей представляют собой системы, имеющие общие характеристики, состав элементов (поверхностей) и связи между элементами. Поэтому адресация заданной детали к комплексной выполняется в три этапа:

1. Адресация по общим характеристикам детали;

2. Адресация по отдельным элементам, образующим форму детали;

3. Формирование технологического маршрута.

Адресация по общим характеристикам детали производится путем сравнения двух объектов – адресуемой и комплексной деталей. Для их описания используется код ЕСКД и основной технологический код, причем информация обычно представлена в табличной форме. Пример такого описания для комплексной детали приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Фрагмент описания характеристик комплексной детали

Характеристика		Параметр	Отношение	Значение параметра
Номер УТП на комплексную деталь		НОМ	=	10300
Форма детали		Код ЕСКД		713200
		Код ЕСКД		713999
Габариты детали	Диаметр	D		20
		D		50
	Длина	L		30
		L		60
Группа материала		ГМ		01
		ГМ		08

Сравнение комплексной и адресуемой деталей осуществляется путем проверки истинности неопределенного высказывания:

,

где R – отношение;

– j-я характеристика адресуемой детали;

– j-я характеристика комплексной детали.

Рассмотрим пример. Пусть адресуемая деталь имеет следующие характеристики: код ЕСКД=713250, D=40 мм, L=50 мм, ГМ=05. Из базы данных извлекается комплексная деталь, характеристики которой приведены в таблице 3.1, и проверяется истинность высказывания:

(код ЕСКД  713250)  (код ЕСКД  713999)  (D  20)  (D  50)  (L  30) 

 (L  60)  (ГМ  01)  (ГМ  08).

Вместо переменных подставляются конкретные значения характеристик адресуемой детали:

(713250713200)  (713250  713999)  (40  20)  (40  50)  (50  30)  (50  60)   (05  01)  (05  08).

В данном случае каждое высказывание истинно, следовательно, заданную деталь можно адресовать выбранной комплексной детали. Затем из базы данных вызывается следующая комплексная деталь, для которой повторяются все вышеуказанные действия.

Поскольку деталь может быть поставлена в соответствие не одной, а нескольким комплексным деталям, то первый этап не дает окончательного решения, а только определяет множество возможных решений

МКД={NKD_i},

где NKD_i – номера комплексных деталей, i=1, …, n;

n – количество найденных комплексных деталей.

Необходимо уменьшить это множество, выделив наиболее подходящие в данном случае комплексные детали. Для этого требуется более подробное описание детали. Анализ такого описания выполняется на следующем этапе адресации.

Адресация по отдельным элементам, образующим форму детали, позволяет учесть состав элементов адресуемой детали и определить, есть ли такие элементы у комплексной детали. Для этого из базы данных вызывается очередная комплексная деталь с полным описанием, то есть с описанием всех ее элементов.

Пример описания одного из элементов комплексной детали приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2. – Описание элементов комплексной детали

Элемент	Параметр	Отношение	Значение	Кодируемый элемент
1К	КОД	=	100	Цилиндр
	L		80
	L		120
	D		60
	D		80
	КВАЛИТЕТ		09
	Ra		3,2

Пусть некоторая адресуемая деталь имеет элемент 1Э со следующими характеристиками: КОД=100, L=90 мм, D=70 мм, КВАЛИТЕТ=10, Ra=3,2 мкм. При этом элемент 1Э может быть отнесен к элементу 1К комплексной детали.

Сопоставление значений характеристик элемента 1Э с соответствующими значениями характеристик элемента 1К, приведенными в таблице 3.2, показывает, что адресация данного элемента положительная:

(100 = 100)  (90  80)  (90  120)  (70  60)  (70  80)  (10  09)  (3,2  3,2).

Адресация проводится для каждого элемента адресуемой детали. Если во всех случаях она будет положительной, то и адресация детали в целом также будет положительной.

Как правило, число элементов комплексной детали больше числа элементов адресуемой детали. Для оценки результатов адресации используется коэффициент адресации:

где П_А – число элементов адресуемой детали;

П_К – число элементов комплексной детали;

П_Н – число элементов адресуемой детали, не совпадающих ни с одним элементом комплексной детали.

В таблице 3.3 приведены возможные варианты адресации и соответствующие им значения коэффициента адресации.

Таблица 3.3 – Сопоставление элементов комплексной и адресуемой деталей

Возможные варианты	Графическое представление	Количественная характеристика	Коэффициент адресации КА
Полное несовпадение		ПН  0 ПН = ПА	-1
Частичное несовпадение		ПН  0 ПН < ПА	-1< КА <0
Полное совпадение (адресация к типовому ТП)		ПН = 0 ПA = ПК	1
Адресация к групповому (унифицированному) ТП		ПН = 0 ПК > ПА	0< КА <1

Рассмотрим пример выполнения адресации на данном этапе. Пусть адресуемая деталь – втулка, имеющая три поверхности: отверстие 1, наружную цилиндрическую поверхность 2 и лыску 3, – то есть П_А=3. На первом этапе адресации было выбрано множество комплексных деталей МКД={1,2,3}. Все указанные детали представлены на рисунке 3.4.

Комплексная деталь №1 имеет три наружные ступени 2, 3, 4 и сквозное отверстие 1. Поскольку лыска отсутствует, то П_Н = 1. Следовательно, коэффициент адресации равен

.

Комплексная деталь №2 имеет три наружные ступени 2, 3, 5, сквозное отверстие 1 и лыску 4. Таким образом, П_К = 5, П_Н = 0. Следовательно, коэффициент адресации равен

.

Комплексная деталь №3 имеет две наружные ступени 2 и 4, сквозное отверстие 1 и лыску 3. Таким образом, П_К = 4, П_Н = 0. Следовательно, коэффициент адресации равен

.

Поскольку для комплексной детали №1 коэффициент адресации отрицательный, то адресация к ней нецелесообразна. Для оставшихся комплексных деталей проводится ранжирование коэффициентов адресации с целью упорядочения множества, и в дальнейшем используется комплексная деталь, имеющая наибольший коэффициент адресации.

В данном случае вторая комплексная деталь имеет К_А2 = 0,6, а третья – К_А3 = 0,75. В упорядоченном виде кортеж будет записан как < К_А3, К_А2>. Следовательно, для дальнейшего проектирования будет использован унифицированный ТП для третьей комплексной детали.

Дальнейшая задача заключается в доработке выбранного унифицированного ТП до уровня рабочего ТП. Для этого необходимо поставить в соответствие поверхности адресуемой и комплексной деталей.

На рисунке 3.5 показана адресуемая деталь – втулка с наружной цилиндрической поверхностью 1Э и внутренней цилиндрической поверхностью 2Э, и комплексная деталь – втулка с наружными цилиндрическими поверхностями 1К и 2К и внутренней цилиндрической поверхностью 3К.

Из рисунка видно, что поверхности 1Э адресуемой детали соответствует поверхность 1К комплексной детали, а поверхности 2Э соответствует поверхность 3К.

Каждая поверхность детали (как адресуемой, так и комплексной) характеризуется определенным состоянием. Состояние поверхности заготовки Pz_i – это характеристики поверхности, которые она приобретает после завершения очередного перехода Р_i.

Сущность задачи, решаемой на данном этапе, заключается в сравнении состояния поверхностей адресуемой детали с состоянием соответствующих поверхностей комплексной детали, до тех пор, пока их свойства не совпадут.

В таблице 3.4 приведена информация о поверхности 1К комплексной детали (рисунок 12.5, б) с кодом 100, имеющей пять состояний, начиная от исходной заготовки и заканчивая готовой деталью. По сути, данная запись представляет собой маршрут обработки этой поверхности, выраженный в табличной форме (переход 01 в таблице не указан, так как под этим номером обычно записываются вспомогательные переходы).

Графическое выражение перевода этой поверхности из одного состояния в другое представлено на рисунке 3.6.

Таблица 3.4 – Информация о комплексной детали

Элементы комплексной детали							Номер
Состояние поверх­ности	КОД	Характеристики состояния поверхности					операции	перехода
		Номер	Точность (квалитет)		Шероховатость Ra, мкм
	=	=				
Pz0	100	0	14		20		0	0
Pz1	100	1	12	13	3,2	6,3	005	02
Pz2	100	2	10	11	1,6	3,2	005	06
Pz3	100	3	8	9	0,8	1,6	010	02
Pz4	100	4	7	8	0,4	0,8	015	02

Указанные переходы обозначают: Р₁ – точить предварительно; Р₂ – точить окончательно; Р₃ – шлифовать предварительно; Р₄ – шлифовать окончательно.

Предположим, что у адресуемой детали (рисунок 12.5, а) поверхность 1Э имеет точность КВАЛИТЕТ=10 и шероховатость Ra=3,2 мкм. Из таблицы 3.4 видно, что такие параметры точности и шероховатости обеспечиваются после второго перехода, то есть для обработки поверхности 1Э требуются только переходы 02 и 06 из операции 005. Операции 010 и 015 в данном случае не нужны. Следовательно, граф для адресуемой детали будет отражать только три состояния поверхности (рисунок 3.7).

Таким же образом будут корректироваться графы для всех остальных поверхностей адресуемой детали.

После того как все переходы для обработки всех поверхностей адресуемой детали будут определены, составляется результирующая таблица, в которой выбранные переходы упорядочиваются по номерам. Эта таблица представляет собой полное описание технологического изготовления адресуемой детали.