Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 8
1.1. Особенности технологии многономенклатурного
производства 8
1.2 Основные принципы автоматизации
технологического проектирования станочных систем 12
1.3. Этапы автоматизированного проектирования
станочных систем 15
1.4. Цель и задачи исследования 18
Глава 2. Методическое обеспечение автоматизации
проектирования станочных систем 21
2.1. Моделирование технологического проектирования
станочных систем 21
2,2 Методика проектирования станочных систем
многономенклатурного производства 30
2.3. Выводы 41
Глава 3. Построение структур станочных систем
многономенклатурного производства 42
-
Предпроектный анализ производства 42
-
Проектирование "элементной" технологии 53
-
Группирование технологических объектов и решений 61
-
Проектирование состава основного технологического оборудования 73
-
Проектирование состава транспортных средств 91
-
Оптимизация планировочных решений станочных систем 95
-
Выводы 102
Глава 4. Проектирование средств технологического оснащения
станочных систем . 104
-
Инструментальное обеспечение станочных систем 104
-
Проектирование средств базирования и закрепления деталей 107
4.3. Выводы 114
Общие выводы и результаты 116
Список литературы 118
Введение к работе
Современное состояние народного хозяйства страны требует ускоренного развития машиностроительных отраслей промышленности на базе внедрения прогрессивных технологий, высокопроизводительного оборудования с ЧПУ, робототехники, автоматизированных станочных систем (АСС) и средств вычислительной техники.
Интеграция процессов создания и производства изделий основывается на совмещении процессов проектирования и производства, т.е. применении системы CAD - САМ (computer aided design - computer aided manufacturing). Системы CAD - CAM обладают следующими особенностями [41,56]: строятся на базе компьютера для целей проектирования и изготовления в автоматическом цикле, позволяют оперировать всевозможной графической информацией при исключении ручной графики, автоматически преобразуют проектную информацию в команды управления технологическим оборудованием с ЧПУ, осуществляют контроль качества выпускаемой продукции, имеют многотерминальный доступ со стороны пользователя.
Развитие направлений интегрированного компьютеризированного производства и новых информационных технологий, как отмечено в [42], способно в корне изменить технику и технологию сегодняшнего дня. Поэтому чрезвычайно актуальной представляется проблема автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства на стадии проектирования новых машин и автоматизированных станочных систем (АСС) для их изготовления.
В современном машиностроении до 80 % объема выпускаемой продукции производится в условиях многономенклатурного единичного и серийного производства, которое характеризуется большим числом и разнообразием типов входящего в их состав технологического и вспомогательного оборудования, разветвленной и многосвязной структурой, значительным объемом и широкой номенклатурой деталей, сложными законами функционирования и управления.
Для многономенклатурного производства особый интерес представляет разработка интегрированных систем автоматизированного проектирования АСС (САПР АСС), а также специализированных САПР для отдельных этапов проектирования АСС [4,41,43,59,60,61,63]. При решении проблем разработки САПР АСС перед проектировщиками впервые поставлены задачи, связанные с необходимостью интеграции систем автоматизации, а также взаимосвязи не только систем и подсистем, но и элементов этих систем в процессе технологического проектирования и при выборе средств вычислительной техники [37,56]. Указанные задачи могут быть решены на основе системных принципов проектирования [4,5,13,15,19,41,53,58,59], однако в практике реального проектирования АСС увязка принятых решений на уровне различных страт (технологическая, компьютерная, алгоритмическая, системная) представляется весьма проблематичной [4,56].
В области технологического проектирования усилиями многих школ и ученых [7,9,18,24,26,30,43,46,54,64 и др.] в целом определена структура процесса проектирования многономенклатурного производства, базирующаяся на принципах его групповой организации, а также разработаны основы системно-структурного подхода к проектированию. Однако недостаточно глубоко и конкретно с точки зрения системного подхода исследованы взаимоотношения между элементами АСС на уровне технологической страты: основным технологическим оборудованием (ОТО), і транспортными средствами, режущим и вспомогательным инструментом, технологической оснасткой.
Таким образом, необходимость исследования технологических взаимосвязей и отношений между элементами АСС является первой предпосылкой работы.
Эффективность производства во многом определяется рациональным выбором оборудования. До настоящего времени не разработаны эффективные методы выделения из общей огромной совокупности оборудования набора станков, наиболее целесообразных по технико-экономическим показателям для обработки деталей определенной номенклатуры. Поэтому необходимость исследования и разработки методов синтеза структур основного и вспомогательного технологического оборудования и комплектов инструментальной и технологической оснастки АСС предопределило вторую предпосылку работы.
Проектирование АСС представляет собой многоплановую задачу, в которой в сложной взаимосвязи находятся задачи синтеза, моделирования, оценки, анализа и оптимизации проектных решений. Такие задачи решаются с позиций системного подхода, который заключается в том, что специфика сложных объектов не исчерпывается особенностями составляющих их элементов, а заключена в характере связей и отношений между ними [14,41,47,56,65].
Исследование отношений между элементами АСС возможно только при использовании интегрированной системы проектирования, способной оценить реальные взаимосвязи в системе "деталь - станок - транспортное устройство - приспособление - инструмент". Итак, необходимость интеграции задач синтеза элементов подсистем АСС с учетом технологического назначения системы и ее технико-экономической эффективности предопределила третью предпосылку работы.
Возрастающие технические возможности персональных компьютеров, их все большая доступность и возможность соединения в сеть позволили сориентировать работу на применение инструментальных средств на базе компьютера. В системе "проектирование - изготовление" проектные работы по трудоемкости составляют в ряде случаев около трети всех затрат. Поэтому чрезвычайно актуальной является проблема повышения эффективности проектирования путем создания автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструктора и технолога. Таким образом, необходимость повышения эффективности проектирования АСС на базе применения современных средств вычислительной техники и интегрированных систем автоматизированного проектирования предопределило четвертую предпосылку работы.
В связи с изложенным целью диссертационной работы является повышение эффективности конструкторско-технологической подготовки многономенклатурного производства на основе применения разработанной методологии автоматизированного проектирования АСС; дальнейшего развития теории проектирования металлообрабатывающих систем; создания, практической реализации и внедрения программно- информационного комплекса САПР АСС.
На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:
Методология системного технологического проектирования структур станочных систем многономенклатурного производства, средств их технологического и инструментального обеспечения.
Теоретические положения синтеза станочных систем, основанные на исследовании структурно-технологических взаимосвязей и отношений между элементами технологической среды; а также математические модели связи между характеристиками номенклатуры деталей и технологическими свойствами элементов АСС.
Формализованные методики инвариантные к классам обрабатываемых деталей: группирования технологических объектов; выбора основного технологического оборудования и транспортных средств; оптимизации номенклатуры и количественного состава системы инструментального обеспечения; проектирования средств технологического оснащения; проектирования и оптимизации планировочных решений АСС; имитационного моделирования и оптимизации структуры АСС.
