автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Формирование системы оснащения станочными приспособлениями гибких производственных систем

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ - ЭНИМЭ -

■ЮРМИРОВАКИЕ СИСТЕМЫ ОСНАЩЕНИЯ СТАНОЧНЫМИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯМИ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

Специальность: 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

КИРИЛЛОВ НИКОЛАЯ НИКОЛАЕВИЧ

УДК 658.52. 011. 53. 012. ЗГ 043. 3) +621.9. 06-229

Москва - 1993

Работа выполнена в Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков ( ЭНЖ! ).

Научный руководитель - член-корреспондент Академии

Технологических наук РФ, доктор технических наук, профессор, .. лауреат Государственной премии СССР ЧЕРПАКОВ К И.

Официальные оппоненты доктор технических наук

ЛЕВИН А. И.

кандидат технический наук, доцент ШАТИЛОВ А. А.

Ведущее предприятие - МСПО " Красный пролетарий ".

Защита состоится " С^У^сА 1993 г. 3 3 мин. на

заседании специализированного совета Д 125.01.01. Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЭНИМС) по адресу: 117926, Москва, 5-й Донской проезд, 21-6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "¿V. " 1993 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Голубев И. Е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях рыночных отношений одним из эффективных средств автоматизации производства являются гибкие производственные системы (ГШ). характеризуемые высоким уровнем организации и автоматизации как самого производства, так и его технической подготовки.

Одним из технологических элементов всех механообрабатывающих ГШ являются станочные приспособления, которые в большой степени определяют качество и возможность перехода на выпуск новой продукции, а также составляют значительную часть в затратах на ГПС ( до 25% их стоимости). Решение комплекса вопросов, связанных со станочными приспособлениями, возникает уже на стадии проектирования ГШ и определяет экономичность ее эксплуатации: продолжительность работ по проектированию приспособлений, трудоемкость их сборки, стоимость хранения и эксплуатации и т.д.. Сокращение сроков проектирования приспособлений, повышение их качества достигается автоматизацией этих работ с использованием ЭВМ.

Методологическая проработка вопросов оснащения ГШ станочными приспособлениями позволяет в конкретных условиях системно решить задачи: выявление требований со стороны ГПС к системе оснащения станочными приспособлениями, определение ее состава, структуры, конструкций комплекта элементов приспособлений; разработка алгоритма функционирования приспособлений в жизненном цикле ГПС; проектирование приспособлений; создание САПР приспособлений, как компонента, обеспечивающего проектирование приспособлений, корректировку их конструкций на этапе ввода ГПС в эксплуатацию, сопровождение процесса эксплуатации приспособлений:

Цель диссертационной работы - создание методики формирования системы оснащения станочными приспособлениями (СОСГО. обеспечивающей повышение эффективности при разработке и эксплуатации ГПС.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- на основании системного анализа эксплуатации станочных приспособлений ГШ определены функции СОСП, разработана методика ее создания, включающая в себя определение состава, структуры, алгоритма функционирования приспособлений, сравнение и выбор варианта реализации;

- выявлены наименее проработанные подсистемы СОСП. влияющие на эффективность ее функционирования; разработана методика определения

комплекта элементов приспособлений, как подсистемы СОСП; методика автоматизации проектирования станочных приспособлений на базе понятия "степень новизны" проектируемого приспособления и блочно-модульного принципа организации САПР приспособлений;

- результаты диссертационной работы проверены при проектировании гибкого автоматизированного участка (ГАУ) для обработки станин АЗ "Красный пролетарий" и в ЭНИЫСе на системах автоматизированного проектирования станочных приспособлений ГПС.

Методы исследования. Результаты работы подучены на основе системного анализа, исследования операций, технологии машиностроения, теории синтеза конструкций приспособлений и основ их проектирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке:

- методики формирования СОСП для оснащения ГПС обработки корпусных деталей и тел вращения;

- методики автоматизации проектирования станочных приспособлений ГПС на базе понятия "степень новизны" целевого приспособления и блоч-но-модульного принципа организации САПР приспособлений;

- методики определения комплекта элементов целевых приспособлений, используемых для оснащения ГПС.

Практическая ценность.

Разработанные рекомендации позволяют на этапе проектирования ГПС:

- определить состав, структуру, выявить взаимосвязи между подсистемами СОСП и выбрать вариант реализации СОСП исходя из требований к конкретной ГПС;

- определить комплект элементов для проектирования и сборки приспособлений, как подсистему СОСП ГПС;

- создать САПР приспособлений для деталей-представителей, используя предложенную методику автоматизации проектирования приспособлений;

- провести автоматизированное проектирование целевых приспособлений ГПС из элементов УСГО.

На этапе ввода ГПС в эксплуатацию:

- корректировать технологическую документацию на приспособления по результатам их эксплуатации;

- корректировать информационное обеспечение САПР приспособлений по реальным параметрам приспособлений.

На этапе эксплуатации ГПС СОСП позволяет:

- своевременно, качественно и экономично дооснацать ГПС целевыми приспособлениями при использовании отработанных конструктивных решений;

- оперативно решать вопросы сопровождения эксплуатации приспособления ГШ.

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в ЭНИМС при разработке A3 "Красный пролетарий" и на Тушинском машиностроительном заводе.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Апробация работа Основные положения докладывались и обсуждались на научно-техническом семинаре "Нэвый высокоэффективный режущий инструмент и оснастка - средство интенсификации машиностроительного производства" ( Ленинград, 1989 г.), симпозиуме "ММА 90 Flexible technologies" (Novi Sad, СФРЮ, 1990), заседаниях экспертных советов отделов 26, 57 ЭНИМС в 1985-1993 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений; содержит 142 стр. машинописного текста, 42 рисунка, 6 таблиц; 6 приложений и списка литературы из 102 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается выбор темы исследования и ее актуальность, изложена структура работы.

Первая глава посвяшена исследованию особенностей эксплуатации станочных приспособлений в ГПС и анализу методов автоматизации их проектирования. Рассматривались три аспекта: 1) вопросы разработки и эксплуатации станочных приспособлений для ГПС; 2) специфические требования и конструкциям станочных приспособлений, используемых в ГПС; 3) методические вопросы автоматизации проектирования и разработки САПР приспособлений.

Особенность ГПС в условиях A3 - конструктивное и технологическое подобие заготовок, требование сокращения времени перехода на выпуск новой продукции, высокий уровень организации и автоматизации производства, большие потенциальные возможности как основного оборудования, так и средств технологического оснащения, включая приспособления. Это определяет высокую стоимость создания ГПС, экономические потери от простоя или неритмичной работы которой являются существенными.

Анализ научно-исследовательских работ по проектированию и эксплуатации станочных приспособлений ГПС, показал, что отсутствует методика решения вопросов оснащения ее приспособлениями, а в понятие "подсистема приспособлений" ГПС включают только их конструкции.

В литературных источниках отсутствуют сведения о равработках й эксплуатации подсистемы, используемой для оснащения ГШ станочными приспособлениями; нет методик сравнения вариантов реализации оснастки; отсутствует информация об организации работ по созданию приспособлений при подготовке производства новых деталей.

Проведенный анализ позволил выявить многообразие комплектов элементов станочных приспособлений, отличающихся рядом признаков: способом соединения элементов, назначением, конструкцией и точностными параметрами элементов. Сущэствукдая практика определения комплекта элементов переналаживаемой оснастки зачастую сводится к рекомендациям по использованию комплектов УСПО или УСП. Дня ГПС этого недостаточно, необходимо обосновать выбор комплекта элементов исходя ив типов заготовок, особенностей технологии обработки и организации работы конкретной производственной системы.

Для ГПС важным фактором является обеспечение сроков проектирования и сборки приспособлений требуемого качества, необходимых для перехода на выпуск новой продукции. Для сокращения сроков и повышения качества проектирования приспособлений целесообразно использовать системы автоматизированного проектирования (САПР).

Анализ опьгга использования ЭВМ в процессе проектирования станочных приспособлений ГПС позволил следующим образом классифицировать программно-математическое обеспечение (ПМО): автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС); системы автоматизации чертеж-но-конструкторских работ; системы автоматического и автоматизированного проектирования. Рассмотрение особенностей и примеров реализации каждой из систем показало, что методика автоматизации проектирования приспособлений находится в стадии становления; зачастую ПМО позволяет решать только локальную задачу ( поиск аналога, расчет и т. д.).

На основании проведенного исследования сделан вывод о целесообразности выделения всех вопросов, связанных со станочными приспособлениями в отдельную подсистему ГПС, охватывающую весь цикл работ по их созданию и эксплуатации, включая выбор комплекта элементов приспособлений и разработку методики автоматизации проектирования станочных приспособлений.

Во второй главе рассматривается методика оснащения ГПС станочными приспособлениями.

В работе предложены следующие понятия.

Система оснащения станочными приспособлениями ГШ (СОСП ГПС) -совокупность взаимосвязанных элементов, обеспечивающая своевременное,

качественное и экономичное решение всех вопросов, связанных со станочными приспособлениями, и способствующая экономичному выпуску ГПС продукции соответствующего качества

СОСП ГПС не зависит от традиционных заводских (цеховых) служб и ориентированную на специфические производственные возможности конкретной ГПС. Жизненный цикл СОСП ГПС охватывает этапы создания (техническое задание, техническое предложение и т. д. ), ввод в эксплуатацию и непосредственно эксплуатацию.

При создании СОСП ГПС комплект элементов, обеспечивающих последующее проектирование приспособлений,выбирают для на деталей-представителей. На этапе ввода ГПС в эксплуатацию проводят отладку приспособления при обработке пробной заготовки с корректировкой, если это необходимо, комплекта технической документации. На этапе эксплуатации ГШ при появлении заказа на обработку новой заготовки проектирование и изготовление целевого приспособления производится как правило, в ограниченные сроки.

Целевое приспособление - приспособление для обработки конкретной заготовки на заданной технологической операции, собираемое из деталей и сборочных единиц комплекта элементов ГПС.

Комплект приспособлений ГПС - совокупность целевых приспособлений, прошедших цикл функционирования в ГПС (от проектирования до эксплуатации и демонтажа) и представленных в базе данных проектной информацией, позволяющей подготовить его для повторной эксплуатации.

Комплект элементов приспособлений - совокупность деталей и сборочных единиц, позволяющих спроектировать и собрать из них целевое приспособление в соответствующие сроки и требуемого качества, совместимое с остальными компонентами ГПС.

В основе эксплуатации ГШ лежат методы групповой обработки однотипных и разнотипных заготовок. При обработке однотипных заготовок приспособление меняется незйачительно, а при обработке разнотипных заготовок - часто существенно.

Предложено классифицировать приспособления ГПС с учетом понятия "нечеткое множество" по признаку "степень новизны". Под ним будрм понимать отношение информации о проектируемой кон :трукшш к информации о конструкции, которая была использована в качестве базы при проектировании. С этой точки зрения проектируемые приспособления ГПС предлагается разделить на: типовые, модифицированные и принципиально ксвые конструкции.

о

Для заготовок, обладающих свойством подобия и структурным сходством (однотипные детали), но отличающихся размерами, применяют как правило, типовые приспособления. Структура конструкций приспособлений при переходе к обработке другой заготовки неизменна, размеры элементов или взаимное расположение их - переменны.

При обработке на ГШ заготовок, являющихся модификацией ранее обработанных, используются модифицированные конструкции приспособлений, которые схожи по конструкции с приспособлением-аналогом. В конструкции последнего заменяют элементы или изменяют их пространственное расположение.

Принципиально новое приспособление характеризуется отсутствием конструктивного или структурного сходства с ранее разработанными конструкциями, входящими в комплект приспособлений ГПС.

Если степень новизны приспособления соответствует понятию "типовое" или "модифицированное", то сроки изготовления приспособления и его стоимость существенно снижаются. Если приспособление выступает в качестве "нового", то оно проектируется и изготавливается традиционными методами. После внедрения приспособления в ГШ последующие конструкции, построенные на его базе переходят в разряд "типовых или модифицированных". Таким образом, при эксплуатации ГШ до 807. приспособлений соответствует понятию "типовое" или "модифицированное".

Исходной информацией для разработки СОСП являются данные о деталях* представителях: маршрутные и операционные технологии ( схемы базирования, режимы резания, требования к точности обработки, режущий инструмент ит. д. ); данные о заготовках ( материал, форма, размеры, твердость и т. д.); сведения об оснащаемом оборудовании ( размеры стола для установки приспособления, способ крепления и т.д.); специальные формализованные требования к приспособлению ( допустимая погрешность установки заготовки в приспособлении и приспособления на столе станка и т.д.).

СОСП ГШ как система должна отвечать обязательным признакам, к которым относятся: структурированность, взаимосвязанность составных частей и подчиненность единой цели. Структурированность и взаимообязанность системы определят совокупность подсистем, обеспечивающих функциональную целостность, т. е. возможность решения комплекса задач.

Состав СОСП ГШ можно представить в следующем виде:

s - < v QC6- v- Q3K- <W <W >• <1>

■ где Qnp- подсистема проектирования; Qc6 - подсистема сборки; Q^-

6

подсистема метрологического контроля;подсистема эксплуатации; (5ВК-подсистема ведения комплектов элементов и приспособлений; -подсистема "Комплект элементов приспособлений"; 0 ¡^подсистема "Комплект приспособлений".

На построение подсистем СОСП ГПС предложено распространить теоретико-множественный метод. В качестве базовых понятий выступают множества параметров и отношений между ними.

Параметрами являются характеристики информационных и материальных потоков, необходимые для создания и эксплуатации станочных приспособлений. Функционирование каждой подсистемы характеризует множество параметров, однако выделяют те из них, которые связаны с ее назначением в СОСП ГПС. По мере выполнения задач в каждой подсистеме СОСП ГПС ряд параметров исключается из дальнейшего рассмотрения, т.к. их значения определены. Для получения других параметров необходимо участие нескольких подсистем, что должно быть обеспечено соответствующими информационными или материальными связями между ними.

Пусть СОСП ГПС характеризует конечное множество параметров. Для каждого параметра, исходя из его функционального назначения известными методами, принятыми, например, при расчетах станочных приспособлений, в метрологии, в общей теории САПР и др. , установим соответствие, необходимое для построения модели.

Для каждой из подсистем определим параметры для ее формирования. Подсистема проектирования:

5пр " <п1,п2*п3'нр,р*м,тпр,тсб*тмк,тэк'твк,спр'ссб,смк,сэк*свк>-Подсистема сборки приспособлений:

О сб=< П^сб'^сб >• (3)

Шдсистема метрологического контроля:

V " < П,1'П1.П#2-%П/3'113'П'4'П4'11'5'П5'ТКК'СМК>- (4) Подсистема эксплуатации приспособлений:

5 эк3" < ^З^эк^зк (5)

Подсистема ведения комплектов:

V- <П5-П'5'ТВК'СВК>- ^ Подсистема "Комплект элементов приспособлений":

Окэ-^'^'^'^^'Тпр-Тсб'^'Тэк'Твк'М'Р-Спр^сб'Смк'Сэк'^- (7) Подсистема "Комплект приспособлений":

°кп= <П1'П2,113'П5' тпр,тсб,тмк,тэк,твк,спр,ссб'смк,сэк'свк ^ (8)

7

где Нр.Н^Нд - сила закрепления заготовки в приспособлении: принятая на основании расчета, минимально допустимая ( исходя из условия неизменности положения заготовки в процессе обработки) и вызывающая необратимые деформации заготовки. Причем Н н ^ Нр < Н^;

П^.Г^ПдИ П^.П^.Пд - допустимые и полученные в результате измерений значения погрешностей: собственно приспособления, приспособления на станке и установки его на станке вместе с заготовкой;

П4 - заданная точность обработанной детали;

П^ - точность детали, полученная в результате ее измерения после обработки;

Пд- допустимые погрешности элементов приспособления в соответствии с техническими условиями;

Пд - погрешности элементов приспособления, полученная в результате их измерения в процессе эксплуатации комплекта;

тпр,тсб *тмк'тэк'твк" затРаты времени на проектирование, сборку, метрологический контроль, эксплуатацию (базирование,закрепление,открепление, снятие заготовки из приспособления), ведение комплектов (подбор элементов для сборки приспособления и т.д.);

С пр, Ссб ,СЭК, СБК, С^- затраты на проектирование, сборку, метрологический контроль, эксплуатацию, ведение комплектов и комплекта элементов целевого приспособления;

АСУ ГПС

I *

Подсистема проектирования

Подсистема сборки

Подсистема "Комплект элементов приспособлений"

Подсистема "Комплект приспособлений"

Подсистема метрологического контроля

АСУ СОСП

Подсистема эксплуатации

Подсистема ведения комплектов

Рис. 1. Обобщенная структура СОСП ГПС

Р - предельные габаритные размеры целевого приспособления; Ы - предельная масса целевого приспособления. Для обеспечения функционирования СОСП ГПС определяем связи между подсистемами. На рис. 1 показана структура полного набора подсистем и их взаимосвязи в СОСП ГПС, обеспечивающие соответствующие информационные и материальные потоки.

В работе предложено использовать для формирования СОСП (определения состава, структуры и выявления взаимосвязей между подсистемами) комплексный алгоритм проектирования, изготовления и эксплуатации целевых приспособлений. На рис. 2 приведена разработанная блок-схема алгоритма функционирования приспособления в составе СОСП.

При проектировании СОСП ГПС возникает задача выбора варианта ее реализации. Для решения этой задачи предложено использовать вектор, представленный в виде:

V - < Пу, Те. Сп >, (9)

где Пу- формализованное требование к точности приспособлений, применяемых на ГПС, исходя из точностных требований к деталям-представителям; Тс- длительность проведения работ по созданию СОСП; ^-приведенные затраты на создание СОСП ГПС.

Сравнить варианты реализации СОСП ГПС можно путем наложения ограничений, при сравнении расчетных показателей с заданными: Т3~

длительность проектирования ГПС, П - заданные формализованные требования к точности конкретной ГПС.

Пу < Пз • Тс ^ Тз • С п Ш1п

При выполнении первых двух условий критерием выбора варианта являются приведенные затраты, рассчитываемые по формуле:

V ~г11" • (10)

где Ср- годовая стоимость эксплуатации СОСП; N -годовой объем продукции - количество оснащаемых детале-операций.

Годовая стоимость эксплуатации СОСП ГПС Сг с учетом стоимости

создания системы рассчитывается по формуле:

сг= Сс* Рам + сэк + V к- ' (11)

где С - стоимость создания СОСП ГПС; Р^ - коэффициент отчислений на амортизацию; С„„.- годовая стоимость эксплуатации СОСП; Е- нормативный

ЭК "

коэффициент капитальных вложений; К - капитальные вложения.

Рис.2. Укрупненная блок-схема алгоритма функционирования целевого приспособления в СОСИ

Значение Сс рассчитывается по формуле, укрупненно учитывающей состав СОСП ГПС:

п

се- 507) + С ос , (12)

1-1

где С j- стоимость создания i - й подсистемы СОСП ГПС; п - общее количество подсистем, входящих в состав СОСП ГПС; Сос- стоимость разработки общесистемных задач ( состав СОСП ГПС, взаимосвязи между подсистемами и т. д.).

При выборе варианта реализации подсистем учитывается влияние принятого решения поукрит§риям П и Т . Исходные данные для технико-

экономических расчетов берутся из технического задания на проектирование ГПС.

Для обработки конкретной заготовки в условия ГПС могут быть использованы отличающиеся по конструкциям целевые приспособления, созданные на базе имеющегося комплекта элементов. Опыт показывает, что таких решений может быть до 5.

Для выбора конструкции целевого приспособления разработан показатель эффективности:

К- < v V сп> сэ > (13)

при условии Пр< ;'ТП^ А; Сп min; Сэ -»- min,

где Пр , Пд - соответственно погрешности приспособления: рассчитанная на стадии проектирования и допустимая при изготовлении продукции; Тп -время подготовки приспособления от момента поступления заявки до установки приспособления на станок (проектирование, сборка, метрологический контроль, установка и выверка на станке); Сп - стоимость подготовки целевого приспособления; Cg - стоимостные характеристики эксплуатации приспособления ( определяют как время эксплуатации приспособления для изготовления одной заготовки, умноженное на суммарные амортизационные отчисления на элементы, входящие в состав целевого приспособления); А -допустимое время подготовки целевого приспособления исходя из сроков выполнения заказа ГПС.

Выбор варианта конструкции приспособления определяется путем сравнения значений целевой функции:

Cv'\ + C3 (14)

где Nn - размер партии обрабатываемых заготовок.

И

Методика формирования СОСП для конкретной ГПС состоит в следующем. На основании исходных данных ГПС составляются и анализируются варианты реализации блок-схемы алгоритма функционирования приспособлений ( см. рис. 2). Технико-экономический анализ позволяет определить функции, реализуемые в СОСП, и распределить их между подсистемами. В диссертации разработаны рекомендации, позволяющие определить необходимость каждой подсистемы.

Подсистема проектирования отсутствует в случае, если при разработке техпроцесса осуществляется только выбор приспособления, например, токарная обработка в патроне, фи использовании приспособлений с изменением их конструкции в процессе эксплуатации требуется подсистема сборки. Подсистема метрологического контроля предусмотрена во всех вариантах реализации СОСП, но в зависимости от точностных требований к обработанным заготовкам состав ее функций и технических средств для их реализации переменны. Подсистема ведения комплектов элементов и приспособлений входит в состав СОСП при необходимости переналадки, ремонта и хранения сменных или запасных приспособлений. Подсистема "Комплект элементов приспособлений" отсутствует при использовании приспособлений многократного применения, что требует проведения только регулировки. Подсистемы "Комплект приспособлений" и эксплуатации приспособлений должны быть во всех вариантах.

Состав подсистем СОСП и их взаимосвязи определяют варианты реализации каждой подсистемы, что позволяет сравнивать их по зависимости (9). Наилучший из вариантов реализации СОСП конкретной ГПС принимается для дальнейшей разработки.

В качестве примера разработки подсистемы СОСП в работе рассмотрена подсистема "Комплект элементов приспособлений".

Исходной информацией для определения комплекта элементов служат те же данные, что и для создания всей СОСП, а также, допустимые значения стоимости и времени на создание этой подсистемы, как составной части СОСП. '

На основании анализа назначения конкретной ГПС выбирают унифицированный комплект оснастки, который будет использован как комплект элементов СОСП. При этом. критериями являются: ориентировочная стоимость комплекта, время поставки, точностные характеристики целевых приспособлений, собираемых из соответствующих элементов, время проектирования и сборки целевых приспособлений. При отсутствии формализованной информации для сравнения комплектов используется метод экспертных оценок.

Пэ операционным технологиям для деталей-представителей разрабатываются схемы приспособлений, использование которых позволяет уточнить характеристики комплекта элементов: точностные требования к комплекту; способ соединения элементов; уровень комплекта (какие структурные единицы - детали, функциональные группы элементов или сборочные единицы - выступают в качестве основных составных частей комплекта); структуру комплекта ( как совокупность функциональных частей комплекта, назначение которых выявлено на основании рассмотрения схем приспособлений).

Если унифицированный комплект оснастки полностью подходит по всем параметрам, то определяют состав и количество элементов для данной ГПС. В других случаях производится модификация принятого за основу унифицированного комплекта или разработка нового комплекта элементов под требования обработки заготовок данной ГШ.

Использование предложенных в работе рекомендаций для модификации УСГО поэволит, по экспертным данным: уменьшить стоимость комплекта элементов примерно на 10S ( ва счет элементов комплекта - прокладок, подкладок, установов); сократить время сборки приспособлений на 15% (за счет уменьшения количества деталей, входящих в приспособление).

Третья глава посвящена разработке методики автоматизации проектирования станочных приспособлений ГШ.

Рассмотрение алгоритма (см. рис. 2) позволило определить взаимосвязи подсистемы проектирования с остальными подсистемами СОСП и ее функции и показало, что подсистема проектирования должна быть реализована как САПР приспособлений.

Особенности САПР приспособлений, как подсистемы СОСП: развитая подсистема расчетов; оперативная поддержка процесса эксплуатации приспособлений; работа с базой данных склада, входящего в подсистему ведения комплектов; использование данных о реальных точностных параметрах элементов и приспособлений; обратная связь по получаемым параметрам приспособлений в процессе их эксплуатации и т. д.

В работе предложена методика проектирования приспособлений ГШ, основанная на критерии "степень новизны" приспособления. Их можно классифицировать на принципиально новые; модифицированные конструкции, изменяемые относительно базовой; типовые конструкции. Соответственно, различны элементы приспособлений: оригинальные, типовые, заимствованные из ранее разработанных проектов, стандартные.

Определено, что в САПР уровни автоматизации проектирования могут быть различными: поэлементный, из функциональных групп элементов, из сборочных единиц и автоматический синтез конструкции приспособления.

ы

При автоматизированном проектировании имеется ряд проектных задач, характерных для проектирования любого приспособления вне зависимости от его конструкции и степени новизны. Это определяет, что при использовании блочно-модульного принципа организации программно-математического обеспечения, имеются предпосылки построения САПР, позволяющие включить в ее состав ряд инвариантных программных средств, независящих от объекта проектирования.

Алгоритм автоматизации проектирования состоит в следующем. Одной из первых операций при проектировании приспособлений является ввод исходных данных, содержащих как информацию о технологическом процессе, заготовке, оснашдемом станке и т. д., так и набор классификационных кодов. В САПР производится анализ введенных данных и определяется степень новизны приспособления. Дальнейшее проектирование приспособления производится: для типового - посредством программной генерации комплекта чертежей и спецификаций; для приспособления-аналога - автоматизированной модификацией комплекта конструкторской документации на приспособление-аналог; новая конструкция - в диалоговом режиме при активном участии конструктора посредством САПР.

Четвертая глава посвящэна описанию практической реализации разработанной методики формирования СОСП ГПС.

Проверка методики разработки СОСП ГПС в целом осуществлялась при создании ГАУ станин, входящего в состав корпуса обрабатывающих центров - первой очереди АЗ "Красный пролетарий". На основании алгоритма функционирования приспособлений в составе ГШ определен состав, СОСП ГАУ станин, куда входят следующие подсистемы: проектирования ( как САПР приспособлений), сборки, метрологического контроля, эксплуатации приспособлений, комплекты элементов и приспособлений ( базы данных САПР). Предложено в качестве аналога для разработки САПР приспособлений для обработки станин использовать САПР УСПО.

В основу проектирования комплекта элементов приспособлений была положена разработанная методика. Ее использование позволило определить уровень комплекта (сборочные единицы), способ соединения (комбинированный Т-образный паз со шпонкой и цилиндрические отверстия и штифт). Разработана структура комплекта элементов, позволяющая минимизировать номенклатуру элементов, образующих комплект, и разработать набор сменных деталей, расширяющих функциональные возможности комплекта элементов и создаваемых приспособлений.

Проверка разработанной методики автоматизации проектирования проведена путем разработки САПР станочных приспособлений из элементов УСГО (САПР УСШ), цанговых оправок (САПР ЦОП). приспособлений (наладок) дая обработки деталей штампов на 5-координатных электроэроаион-ных станках (САПР ЮЭС).

Экспериментальная проверка САПР станочных приспособлений состояла в апробации разработанной методики проектирования целевых приспособлений, оценке возможности использования инвариантных подсистем в различных САПР приспособлений, отработке блочно-модульного принципа построения системы и проверке общесистемной организации САПР приспособлений.

В работе приведены контрольные примеры спроектированных приспособлений, особенности программной реализации САПР. Полученные результаты подтвердили возможность построения САПР приспособлений из инвариантных подсистем. Время проектирования типового приспособления для обработки заготовок типа станин сократилось с 8-24 до 1 ч. по экспертным данным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ опыта использования ГПС показал, что для повышения эффективности их разработки и эксплуатации целесообразно решение всех вопросов, связанных со станочными приспособлениями, осуществлять в отдельной подсистеме - СОСП.

2. Предложена методика разработки СОСП, основанная на анализе целевой функции системы. Определяются состав подсистем, их взаимосвязи, структура, алгоритм функционирования приспособлений, требования к подсистемам. Реализация СОСП ГПС зависит от особенностей конкретной ГПС.

3. Щ>и определении рациональности функционирования целевого приспособления в составе СОСП предложено использовать типовую блок-схему алгоритма функционирования и показатель эффективности.

4. Разработаны рекомендации по определению комплекта элементов, как компонента СОСП ГПС. Их использование позволяет сравнивать варианты комплектов, снизить стоимость комплекта ( за счет сокращения номенклатуры элементов, использования сборочных единиц и многофункциональных деталей, использования регулируемых вариантов исполнения сборочных единиц и т.д.), сократить время сборки и проектирования приспособлений для обработки деталей в конкретной ГШ.

5. Предложено строить подсистему проектирования СОСП ГШ на принципах САПР приспособлений. Выявлены особенности подсистемы проектирования СОСП ГПС, к которым относятся: развитая подсистема расчетов; оперативная поддержка процесса эксплуатации приспособлений путем моделирования разовых отклонений; работа с базой данных склада, входящего в подсистему ведения комплектов; использование данных о реальных точностных параметрах элементов и приспособлений; обратная связь по получаемым параметрам приспособлений в процессе их эксплуатации и т. д.

6. Предложено при проектировании станочных приспособлений использовать в зависимости от критерия "степень новизны" и на основе блочно-модульного принципа построения САПР различные методики проектирования. В результате были созданы инвариантные подсистемы для автоматизации проектирования приспособлений, что сократило время и снизило стоимость.

7. Проверка подсистемы проектирования приспособлений осуществлялась в ЭНИМСе при создании универсально-сборной переналаживаемой оснастки для многоцелевых станков при обработке корпусных деталей, цанговых оправок для токарных станков, зажимных приспособлений для электроэрозионных станков.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Кириллов Е Е .Найдин ÎQ.E .Потапов ЕМ. Система автоматизированного проектирования станочных приспособлений из элементов универсально-сборной переналаживаемой оснастки // Автоматизация расчетов и проектирования металлорежущих станков: Сб. науч. трудов. - Ы. : ЭНИМС, 1988. - С. 182-185.

2. Кириллов ЕЕ.Себякин ЕЕ Предметно-математическое обеспечение в САПР УСПО // Новый высокоэффективный режущий инструмент и оснастка - средство интенсификации машиностроительного производства Материалы научно-технического семинара 2-3 марта. -Л. : ДЦНТП.1989. - С. 73-77.

3.Кириллов ЕЕ, Себякин ЕЕ Проблемы автоматизации■ проектирования станочных приспособлений // Материалы симпозиума "ММА 90 Flexible technologies" 25-27 September 1990 г. , Institute for production engineering, Novi Sad, Jugoslavia - Novi Sad., 1990.- C. 401-406.

4. Кириллов E E Особенности автоматизации проектирования станочных приспособлений // Интегрированные системы управления автоматизированными заводами: Сб. науч. трудов. - Ы. : ЭНИМС, 1992. - С. 171-181.

Подписано к печати 17.05.93 60x84/16 1,0 леч.л. Тираж 100

~ Ротапринт ЭНИМС "