Автоматизированное проектирование станочной оснастки

время, так как издержки проектирования падают на конструкцию,

изготовляемую в одном или нескольких экземплярах.

Следствием этого является значительно меньшее, чем при разработке

серийных конструкций, обоснование расчётами (прочность, жёсткость, износ,

экономичность) принимаемых конструктивных решений. Также, при разработке

чертежей ориентиру-ются на широкое применение в процессе изготовления

приспособления различных методов пригонки деталей и узлов.

4. Оформление результатов .

В общем случае поток документов при проектирова-нии оснастки можно

разделить на 5 частей:

1) Заказ оснастки.

2) Ведомость заказов.

3) Сборочный чертёж, рабочие чертежи.

4) Деталировка.

5) Спецификации.

2.2. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ .

Между парарметрами оснащаемой детали и формиру-емой технологической

оснасткой существует инфор-мационно-функциональная взаимосвязь. Аналогичные

взаимосвязи существуют также между технологичес-кими решениями по

производству детали и информа-ционными моделями этой детали. Всё это

создаёт предпосылки для комплексной автоматизации: деталь– технологический

процесс изготовления детали – проектирование и изготовление технологической

оснастки – изготовление детали. В связи с этим при автоматизации

проектирования приспособлений и был определён метод построения

технологичекого оснащения на базе информационной модели, получившей

название синтеза конструкций.

В основу этого метода положены следующие принципы:

1. Информация, описывающая конструкцию приспособления, является

результатом переработки сведений об оснащаемой детали и технологических

операциях её изготовления.

2. Для конструкции любого приспособления существует возможность её

декомпозиции на определённое число составляющих – конструктивных элементов.

3. Конструкция всякого приспособления может быть синтезирована из

определённого числа конструктивных элементов.

4. Конструктивные элементы отличаются свойствами и характеристиками,

которые можно представлять в ЭВМ.

5. Между элементами в конструкции существуют некоторое количество

моделированных отклонений, общих для всех приспособлений.

6. В каждом конструктивном элементе как разновидности твёрдого тела можно

зафиксировать его положение для определения значений позиционных отношений

между элементами.

2.2.1. Порядок проектирования.

В компьютер вводиться описание обрабатываемой детали и оснащаемой

станочной операции, на основе чего автоматически строится цифровое

информацион-ное описание проектируемого приспособления в виде

соответствующих цифровых массивов. Управление передаётся блоку составления

спецификаций, результаты работы которого выдаются на печатающее устройство

в форме документа, определённого стандартами ЕСКД.

Затем выполняются работы по формированию прог-рамм вычерчивания при

получении сборочного и деталировочного чертежей конструкции.

Процесс завершается технологической подготовкой производства

приспособления и составлением программ для станков с ЧПУ.

Более подробно методология автоматизированного проектирования

рассматривается в следующем разделе.

2.3. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАН-НОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕХНОЛО-

ГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ.

Своевременное оснащение технологических процессов изготовления ЛА

необходимыми приспособлениями представляет важнейшую задачу подготовки

производства. Поэтому вопросы совершенствования процессов проектирования и

изготовления технологической оснастки на базе использования математических

методов, вычисли-тельной техники и прграммно-управляемого оборудо-вания

преобрели первостепенное значение. Появле-ние идеи создания систем

автоматизации комплексно решает задачи синтеза конструкций, их документи-

рования, технологической подготовки производства и обеспечения процессов их

изготовления на оборудовании с ЧПУ.

Современной системе проектирования и изготов-ления целесообразно

выполнение следующих функций:

1.Анализ оснащаемого объекта, его изготовления, моделирование этого

объекта и процесса изготовле-ния.

2.Синтез конструкций из конструктвных элементов с выполнением точностного,

геометрического и силового анализов, оптимизацией по соответсвующим

критериям полного информационного описания синтезируемой конструкции.

3. Отображение пространственного описания конструкций на плоскости

проекций (построение графика сборочного чертежа).

4. Поэлементный анализ конструкции с отображени-ем описаний оригинальных

деталей на плоскости проекций, получением деталировочных чертежей и

сопоставлением спецификаций.

5. Технологический анализ конструкции, решение технологических задач и

получение управляющей ин-формации для изготовления на оборудовании с ЧПУ.

6. Технико-эконмическая оценка конструкции и определение её качественных

показателей.

7. Разработка необходимой технологической и технико-экономической

документации.

Укрупнённая схема системы проектирования и изготовления технологической

оснастки показана на рис.2.

Информация об оснащаемой детали и схеме её обработки создаётся (в случае

отсутсвия её в базе данных) также средствами системы. Это сведения о

размерах, геометрии, физических характеристиках, точности оснащаемой

детали и отдельных её поверх-ностях, данные о схеме базирования,

закрепления, об обрабатываемых элементах, информация об оснащаемом

оборудовании, требуемой производитель-ности обработки, количестве

одновременно устанав-ливаемых заготовок, режимах и усилиях резания.

Каждая из перечисленных функций с решением задач различного уровня и

степени сложности.

После анализа и приведения исходной информации к каноническому виду

начинается реализация комплек-са программ синтеза конструкций, в

результате чего генерируется информационное описание конструкции

приспособления. Далее составляется спецификация, формируется сборочный и

рабочие чертежи деталей конструкции.

|Информаци-онн|

|ое |

|обес-печение |

|Конструк-тивн|

|ые элементы |

|Типовые |

|изображения |

|Каталог |

|сведений об |

|оснащаемом |

|оборудова-нии|

|Нормативно-сп|

|равочные |

|материалы |

|Сведения об |

|условиях |

|производ-ства|

|приспособ-лен|

|ий |

|Конструкции-а|

|налоги |

Рис. 2.

Прцесс завершается работой подсистемы технологи-ческого проеутрирования и

пдготовкой программ для станков с ЧПУ, формируются сведения для АСУП.

Выполнение функций САПР включает в себя поиск типовых изображений для

графического моделирова-ния конструктивных элементов приспособлений,

компоновку сборочного чертежа из типовых изобра-жений и формирование его

описания, определение сборочного чертежа и его масштаба, распознавание

видимости линий на чертеже из условий видимости и принятого

масштаба,идентификацию структурных единиц конструкции на чертеже.

Посделовательность работ при решении задач синтеза конструкций

приспособлений следующая:

Сначала создаётся общая компоновка конструкции. Решение этой глобальной

задачи связано с анализом информации об оснащаемой детали в целом и далее

локальные задачи, связанные с отдельными поверх-ностями детали.

Для их решения рассматриваются и моделируются локальные проектные

ситуации, которые могут возникать в связи с одной какой-либо поверхностью

детали.Локальную проектную ситуацию характеризуют форма, размеры,

технологическое назначение поверхности обрабатываемой детали, конфигурация,

количество и пространственное расположение функ-циональных элементов

приспособления, контакти-рующих с данной поверхностью.

Примером глобальной задачи является синтез корпуса приспособления на

основе данных об осна-щаемой детали и конструктивных элементах, которые он

объединяет в единую жёсткую систему. Локальной задачей могут быть

определение количетсва и рас-становка пластинчатых опор под базовой плос-

костью, ограниченной контуром.

Процесс синтеза – это накопление информации, отображающее изменения

пространственного образа конструкции во времени. То есть это многоэтапный

процесс, который начинается в момент завершения формирования модели

обрабатываемой детали, а за-канчивается формированием полного описания

требу-емой конструкции приспособлений. Этапы синтеза – это части процесса,

соответсвующие построению определённых групп элементов приспособлений уста-

новочных, направляющих, зажимных, фиксаций и т.д.

Для большинства этапов процесс синтеза протекает в три стадии. Например,

при синтезе установочных элементов на первой стадии из описания обрабаты-

ваемой детали выделяется для анализа информация, характеризующая схему

базирования этой детали.

На второй стадии происходит выбор схемы установ-

ки, которая представляет собой перечень наиме-нований классов установочных

элементов, реализующих выбранную схему (установка на цилин-дрический палец

и штыри, установка с помощью двух призм и пластинчатых опор и т.д.)

На третьей стадии осуществляется воплощение выбранной схемы установки в

виде конструктивно завершённой функциональной группы установочных элементов

приспособления.

Аналогичные стадии проводятся также на этапах синтеза функциональных групп

зажимных, направля-ющих, делительных корпусных и других элементов.

Важным вопросом является получение рациональной конструкции. Трудности

решения задач оптимизации заключаются в их многокритериальности и многопа-

раметричности. Рациональные решения могут быть получены только на отдельных

стадиях проектиро-вания,например, на стадии выбора схемы установки.

Конструкция должна быть работоспособной, пригод-ной для обработки

оснащаемой детали и обеспечива-ющей требуемые параметры точности.

Пригодность конструкции определяется рядом технических, тех-нологических,

эстетических, экономических и других показателей (точности, жёсткости, дис-

баланса, быстродействия, простоты и технологич-ности, удобства и

безопасности, эстетичности внешнего вида и др.)

Последовательность процессов синтеза приспособ-лений строится на аналогии

с практикой традици-онного конструирования. Например, для сверильных

приспособлений процесс синтеза конструкций сводиться к выполнению

последовательно решаемых задач, как определение типа кондукторных втулок,

нахождение толщины кундукторной плиты, определе-ние габаритов поля,

занятого кондукторными втулками, нахождение высот кондукторных втулок,

распознование установочно-зажимной схемы приспо-соблений, проектирование

установочных элементов и элементов зажима.

Завершающими этапами являются синтез несущих специальных конструктивных

элементов типа кондук-торных плит и корпусов, а также проектирование

вспомогатльных и нижних (подкладных) плит.

Все работы, проводимые при синтезе конструкции приспособлений можно

разбить на две группы. К первой относятся работы по компоновке конструк-

ций, ко второй – проектирование специальных конструктивных эелементов.

При формализации процессов компоновки конструк-ций из конструктивных

элементов решаются следующие задачи:

1. Выбор определённых значений из базы по задан-ным условиям.

2. Геометрического анализа.

3. Непосредственного проектирования: определения количества и положения

функциональных кон-структивных элементов, выделении параметров, от

которых зависит возможность использования элементов по ГОСТ (СТП),

проверка возможности применения ГОСТ (СТП).

4. Расчётного типа.

5. Построения результирующих данных по заданным требованиям.

К основным задачам проектирования специальных элементов можно отнести

следующие:

1. Выбор типа элементов.

2. Расчёт конструктивных размеров.

3. Определение материала для изготовления.

4. Синтез формы конструктивных элементов.

Известно, что в базу конструктивных элементов включается отличные по форме

конструктивные элементы, которые нецелесообразно членить на составляющие. В

ряде случаев трудно предусмотреть необходимую форму специального элемента;

она окончательно вырисовывается в процессе проектиро-вания приспособления.

Поэтому в базу конструктив-ных элементов включаются также и элементы формы,

с помощью которых в процессе синтеза дорабатыва-ются базовые конструктивные

элементы.

Система предусматривает хорошо организованную базу данных, состоящую

прежде всего из конструк-

тивных элементов.

Конструктивные элементы – это объекты со своими свойствами (форма,

структура, функции, материал, и др.), колиественными праметрами (размеры,

вес, допуски, состав, и др.). То есть это часть конструкции, обладающая

информационной самостоя-тельностью.

В принципе, каждый конструктивный элемент обладает неисчерпаемой

информацией. Поэтому отбор и классификация информации о конструктивном

элементе должны осуществлятьтся с учётом необхо-димости и

достаточности.Информация о конструктив- ном элементе, по смыслу

содержащихся в ней сведе-ний можно разделить на метрическую (размерные ха-

рактеристики), технологическую (материал, термо- обработка, точность,

шероховатость), спецификаци- онную (наименования, обозначения), графическую

(изображение конструктивных элементов на черте-жах, экране и т.д.). К

конструктивным элементам относятся стандартные детали с постоянной

геометрической формой.

3. Основные характеристики некоторых существующих CAD/CAM систем .

Одной из основных задач, вставшей с появлением ЭВМ и оборудования с ЧПУ

является сокращение времени подготовки управляющей информации и уменьшение

вероятности ошибок.

Впервые задача автоматизированного программиро-вания для изготовления

деталей на станках с ЧПУ была поставлена и решена Ассоциацией авиакосми-

ческой промышленности США в сотрудничестве с Мас-сачусетским

технологическим институтом в 1959-1961 гг. Был разработан специальный

проблемно – ориентированный язык программирования АРТ (Auto-matic

Programming Tools) и основанная на нём система программного обеспечения.

Эта система рассчитана на применение достаточно мощной для того времени ЭВМ

(IBM 360/370) и охватывает

практически все возможные операции от 2-х до многокоординатной обработки.

По опыту использо-вания этой системы в производстве получено снижение

трудоёмкости программирования практичес-ки в 10 раз. На базе этой системы,

а также по аналогии стали появляться во всех во всех странах бесконечное

количество различного рода систем. Достаточно назвать некоторые из них: АРТ-

1,АРТ-2, АРТ-3, и т.д.; ЕХАРТ-1,2,3; ADAPT, AUTOPRESS, CLAM, COCOMAT и т.д.

Многие из них используются до сих пор с некоторыми доработками, с учётом

развития вычислительной техники и адаптации этих систем к современным

ЭВМ.Система АП, как правило, состоит из языка описания геометрии детали, её

технологии, предпроцессора, процессора и постпроцессора.

Но разработки всё новых и новых систем автомати-зированного проектирования

не прекратились. Современные САПР можно условно разделить на «лёгкие» и

«тяжёлые».Их различают по объёму возможностей, а значит,и по требованиям к

ЭВМ, на

котором предполагается их использование.Раличия могут выражаться в

особенностях возможностей 2D (плоского) и 3D (объёмного) проектирования,

наличия возможности твёрдотельного моделирования, возможности вывода

полученных данных на печать, станок с ЧПУ и т.п.

Рассмотрим некоторые из CAD систем.

Успех AutoCAD.

AutoCAD – безусловно, самая широко известная, занимающее одно из ведущих

мест в среде CAD/CAM система.

Компания Autodesk, которой мы обязаны этой разработкой, была основана в

апреле 1982 года группой из 15 программистов. А уже осенью того же года на

проходившей в Лас-Вегасе выставке Comdex компания объявила о создании новой

программы, получившей название AutoCAD . Новый продукт начал продаваться

на рынке в начале 1983 года, и с того момента фактически стал одним из

стандар-тов в области автоматизированного проектирования.

Успех системы AutoCAD в России,по-видимому,можно объяснить отчасти тем,

что она предоставила инструментарий САПР пользователям ПК. Прежде лю-бое

упоминание об автоматизированном проектирова-нии обычно связывалось с более

мощными платформа-ми, к примеру VAX-станциями производства Digital.

Естественно, AutoCAD была относительно недорогой системой, хотя её

функциональные возможности по

сравнению с "настоящими" большими САПР оказались существенно ниже. Однако

эти возможности постоян-но нарастали по мере увеличения мощности ПК, а

одновременно шел процесс освоения технологии САПР

инженерами и конструкторами.

Распространению AutoCAD в России содействовала и маркетинговая политика

компании. В то время как все известные САПР "разговаривали" только по-

английски, компания Autodesk рискнула выпустить русскую версию своего

продукта. Причем несмотря на то (а может быть, как раз благодаря тому), что

среди отечественных пользователей ходило немало нелегальных копий продукта.

В России Autodesk начала работать с 1986 года. В августе следующего года

ЦНИИ промзданий при Госстрое был признан первым официальным центром

подготовки специалистов по AutoCAD.

В октябре 1988 года появилась первая коммерческая версия AutoCAD 10 на

русском языке. Среди маркетинговых шагов компании было решение о продаже

этого продукта по специальным ценам. Так, если оригинальный вариант системы

на английском языке стоил 3000 фунтов стерлингов, то цена рус-скоязычной

версии составляла всего 1200 фунтов. Кроме того, в соответствии со

специальной про-граммой российские вузы могли приобрести AutoCAD 10 гораздо

дешевле - за 240 фунтов стерлингов.

Несмотря на то что к тому времени уже появились компьютеры на базе

процессора Intel 80386 (поставки самого процессора начались в октябре 1985

года), для работы версии 10 AutoCAD было достаточно ПК, оснащенного

процессором 80286 с частотой 6-10 МГц и сопроцессором 80287, опера-тивной

памятью объемом 640 Кбайт и жестким диском

емкостью 40 Мбайт.

Для работы с AutoCAD версии 10 рекомендовалось использовать графический

дисплей с диагональю 20

дюймов и разрешением 1024х768, поддерживающий 256 цветов.

Первое официальное представление локализованной 10-й версии программного

продукта Autodesk состо-ялось в октябре 1988 года на AutoCAD Expo. Помимо

самой системы на выставке демонстрировались различные прикладные программы,

расширяющие воз-можности AutoCAD, представленные фирмами из 22 стран.

Наличие большого числа прикладных программ для AutoCAD было обусловлено

открытостью системы для

пользователя. Сама программа была написана на языке AutoLISP, этот же язык

использовался как средство расширения возможностей AutoCAD и созда-ния

дополнительных приложений.

3.1. bCAD.

Известно, что большинство систем проектирования на ПК запускаются как

cad.exe. Аббревиатура CAD определяет сферу приложений, первые же символы

определяют торговую марку разработчика. Одним словом, если есть А то должно

быть и B. Действи-тельно, bCAD задумывался, разрабатывался и раз-вивается

как доступная альтернатива для тех, кто не может или не хочет позволить

себе рабочее мес-то дизайнера, проектировщика или архитектора за несколько

тысяч (тем более десятков тысяч) долла-ров. Уместно употребить модный

термин SOHO (small office - home office) то есть, дизайнерская сту-дия для

небольшого предприятия, службы продаж, рекламы или просто домашнее рабочее

место архи-тектора, художника или, в конце концов, студента.

bCAD разрабатывался как система для широкого спектра приложений, поэтому

его функциональность достаточно универсальна. Разносторонность системы

достигается тем, что пакет объединяет в себе мощ-ные компоненты для

исполнения различных этапов проектных и дизайнерских работ: разработка

техни-ческой документации в её классическом виде – чер-тежей; построение

объемных моделей различных из-делий и объектов по плоским эскизам;

изготовление финальных чертежей по объемным моделям; подготов-ка

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6