4.3. Перестановочные модели

Перестановочная модель описывает множество структур технологического процесса, отличающихся количеством и (или) составом элементов структуры при изменении отношения порядка. Отношения порядка в этих моделях задаются с помощью графа, содержащего ориентированные циклы.

Пример. Расцеховка при изготовлении изделия (рисунок 16).

Рисунок 16 – Граф, отображающий расцеховку при изготовлении изделия

На рисунке 16 через P₁, P₂,…, P₈ обозначены цеха:

P₁ – литейный;

P₂ – кузнечный;

P₃ – механический;

P₄ – термический;

P₅ – механосборочный;

P₆ – общей сборки;

P₇ – испытательный;

P₈ – упаковочный.

Сетевые и перестановочные модели используют для получения типовых, групповых и индивидуальных технологических процессов. Наличие в них вариантов позволяет производить оптимизацию технологических процессов.

Функциональные модели предназначены для отображения физических или информационных процессов, протекающих в технологических системах при их функционировании. Обычно функциональные математические модели представляются системой уровней, описывающих фазовые переменные, внутренние, внешние и выходные параметры (см. гл. 11). Характерным примерами функциональных моделей являются математические модели, используемые при расчете и оптимизации режимов резания.

5. Типовые решения в сапр тп

5.1. Анализ задач проектирования технологических процессов

Трудности автоматизации проектирования технологических процессов связаны главным образом с тем, что задачи ТПП не имеют в настоящее время формальных методов решения. Так, задача выбора маршрутного технологического процесса при ее описательном изложении не содержит данных о методах проектирования процессов изготовления сложных деталей, которые могли бы быть представлены математическими операциями, реализуемыми в виде программ для ЭВМ. Кроме того, выбор последовательности действий и средств для изготовления детали не может быть выведен математическим образом на основе исходных данных.

Для современных разработок в области технологии машинострое­ния характерно:

• отсутствие строгих аналитических зависимостей; сложная логика суждений, сложная взаимосвязь и взаимное влияние отдельных задач;

• наличие огромных информационных потоков и большого числа составных элементов технологии (станки, приспособления, инстру­мент, режимы обработки и др.).

Решение любой задачи на ЭВМ требует наличия аналитических или других видов зависимостей, отражающих количественную, а не качественную сторону процесса проектирования. Поэтому для осу­ществления автоматизации технологического проектирования с по­мощью ЭВМ необходимо провести формализацию технологии (или ее части), т. е. провести замену (преобразование) содержательных предложений формулами.

Этот процесс, называемый формализацией, обеспечи­вает возможность создания универсальных алгоритмов и программ относительно начальных и конечных условий, т. е. относительно формы и размеров детали, характера производства, характеристик оборудования и оснастки, и тем самым позволяет более эффективно, применять ЭВМ в проектировании различных технологических про­цессов для деталей различных классов и любой сложности: корпусов, валов, рычагов и т. п.

Решение задачи технологического проектирования с помощью ЭВМ представляет собой моделирование деятельности технолога, проектирующего технологический процесс. Поэтому важно знать, каким образом технолог находит то или иное решение, и какие мето­дологические принципы заложены в его деятельности.

Множество частных технологических задач, которые решает технолог в процессе проектирования, можно свести в две группы. Первую группу, составляют расчетные задачи. К таким задачам следует отнести расчет режимов резания, расчет припусков на механическую обработку, расчет норм времени и т. д. Решение этих задач сводится к выполнению расчетов по формулам, т.е. их решение достаточно формализовано. Для них легко составить формальный алгоритм, позволяющий для решения использовать ЭВМ. Однако таких задач при технологическом проектировании немного.

Большую часть — вторую группу — составляют задачи, которые услов­но называют логическими (неформализованными). К таким задачам относятся: выбор метода обработки, выбор оборудования, инструмента, на­значение схемы базирования, выбор вида заготовки, определение последовательности операций и т. д. Эти задачи объединяет то, что для них в технологии машиностроения нет формальных методов решения, т. е. не установлены функциональные соотношения, позво­ляющие формально получать решения с учетом исходных данных.

Например, рассмотрим задачу о выборе метода обработки отверстия заданных размеров и точности. Для ее решения технологу не нужно изобретать новые методы обработки отверстий, а следует использовать уже известное, апробированное решение. В технологии машиностроения применяется ряд проверенных на практике методов обработки отверстий: для черновых – сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание; для чистовых – растачивание чистовое, развертывание, протягивание, хонингование.

Следовательно, имеется конечный набор известных методов обработки (типовых решений), и задача технолога состоит в обоснованном выборе одного из них. Каждый из методов обработки (типовое решение) имеет область рационального применения.

Например, при отсутствии отверстия в заготовке первым черновым проходом назначают сверление. Если окончательные размеры отверстия велики, сначала сверлится отверстие меньшего диаметра, а затем оно рассверливается. В крупносерийном и массовом производстве применяют более точные методы получения заготовок, поэтому в заготовке отверстие, как правило, имеется. Тогда в качестве типового прохода используют зенкерование. Однако зенкеры изготавливают диаметром до 150 мм. Поэтому при больших размерах отверстия необходимо производить растачивание.

Чистовая обработка отверстий по седьмому квалитету ведется развертыванием. Но стандартные развертки имеют диаметр до 80 мм, поэтому для получения боль­ших отверстий применяют чистовое растачивание. В массовом производстве часто используют протягивание.

Таким образом, основной принцип деятельности технолога при решении рассмат­риваемой задачи состоит в обоснованном выборе (принятии) типового решения с уче­том комплекса условий. Аналогичен методологический подход и к решению других технологических задач нерасчетного характера.

Следует отметить, что одной из трудностей процесса формализа­ции является то, что существующие в технологии машиностроения эмпирические зависимости количественных отношений выражаются громоздкими таблицами, имеющими большое число значений, либо эмпирическими формулами, не охватывающими различных условий производства. В связи с этим очень важными являются работы, выполняемые в области теоретических и экспериментальных иссле­дований по установлению более точных количественных зависимостей, связывающих производительность, точность обработки и качество по­верхности с методами и режимами резания для различных условий обработки.

Основываясь на математическом анализе и статистическом исследовании, таблицы и эмпирические формулы можно заменить математическими выражениями. В этом случае повышается эффективность и точность расчета многих параметров и уменьшается загрузка памяти ЭВМ.

Формализация процессов технологического проектирования неразрывно связана с описанием количественных связей информацион­ной структуры детали с технологическими особенностями ее обра­ботки. Между конструкцией, геометрической структурой и другими характеристиками деталей и структурой технологического процесса существуют объективные связи. Так, геометрическая структура дета­лей предопределяет методы достижения требуемой точности, выбор технологических и измерительных баз, последовательность обработки элементарных поверхностей деталей и их измерения, межоперационные размеры, припуски и допуски и т. д. Чтобы получить полное описание геометрии любой машиностроительной конструкции, необ­ходимо описать ее структуру, форму, размеры и взаимное располо­жение отдельных ее элементов.