автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Методика создания информационной среды подсистемы проектирования технологического оснащения производства двигательных установок и агрегатов летательных аппаратов

ОСЛд

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

"МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К. Э. Циолковского

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. №

ИОСИФОВ Павел Андреевич

МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ПОДСИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И АГРЕГАТОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Специальность: 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена на кафедре "Стартовые комплексы" "МАТИ" - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского.

Научный руководитель: -доктор технических наук,

доцент ЦЫРКОВ A.B.

Официальные оппоненты: - заслуженный машиностроитель РФ,

доктор технических наук, профессор КРЫМОВВ.В.

- кандидат технических наук, доцент КУЗНЕЦОВ П.М.

Ведущее предприятие: ММП им. В.В. Чернышева

Защита состоится " 14 " декабря 2000 года в 13 час. 00 мин. на заседании диссертационного Совета Д 063.56.03 "МАТИ" - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского по адресу: 109240, г. Москва, Берниковская наб., д. 14, стр. 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке "МАТИ" - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского

Отзывы (в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения) просим направлять по адресу: 121552, г. Москва, Г-552, ул. Оршанская, д.З, Диссертационный совет Д 063.56.03 "МАТИ" - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского

Автореферат разослан 40" ноября 2000 года

Ученый секретарь диссертационного Совета Д 063.56.03 доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

В условиях, когда между промышленными предприятиями существует конку-енция, когда они вынуждены снижать серийность, расширять номенклатуру изде-ий, предлагать модификации, а иногда переходить на позаказное производство для довлетворения индивидуальных потребностей, необходимо стремится к сокраще-ию сроков подготовки производства. Эта задача может решаться посредством ав-эматизации процессов информационного сопровождения этапов технологической одготовки производства (ТПП).

Наиболее существенными вопросами, подлежащими проработке и обеспечи-ающими решение поставленной задачи, являются:

• интеграция в информационной среде результатов конструкторского и техно-огического проектирования, обеспечивающая коллективное использование данных, эгласованное решение отдельных задач на этапах подготовки производства — это озволит избежать дублирования информации, что сократит затраты и сроки реше-ия задач ТПП;

• создание технологических банков и баз знаний - это обеспечит получение })фективных решений, сохранение опыта и технологических традиций предприятия;

• имитационное моделирование - повысит оперативность при проверке пра-шьности принятых решений, что предотвратит затраты, связанные с принятием шибочных решений, не доводя их до реализации.

В связи с этим, актуальной задачей является создание информационной среды роектнруюишх подсистем технологической подготовки производства при изготов-;нии двигательных установок (ДУ) и агрегатов летательных аппаратов (JIA), по-гроенной на принципах единства конструкторской и технологической информации универсальности методик моделирования.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Повышение эффективности и сокращение сроков ;хнологической подготовки производства ДУ и агрегатов ЛА за счет разработки и гедрения методики построения информационной среды подсистемы проектирова-ия технологического оснащения.

Предметная область исследований охватывает:

• системы и средства автоматизированной подготовки производства;

• технологические процессы проектирования и информационного обеспече-1я производства двигательных установок и агрегатов ЛА, включая методы и сред-гва математического моделирования, автоматизированного проектирования техно-)гических процессов (ТП) и средств технологического оснащения (СТО).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, выдвигаемые на защиту.

1. Методика построения информационных моделей технологических систем эоизводственных подразделений двигателестроительных и агрегатных предприми.

2. Методика принятия решений при проектировании элементов технологиче-;ого оснащения.

3. Взаимосвязанные решения типовых задач проектирования ТП и приспособ-:ний для металлорежущих станков.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертации заключается в следующем:

1. Разработана модель информационной среды, включающая технологическую эдель изделия, модели ^технологических систем и результаты технологического

проектирования на основе аппарата структурно-параметрического моделирования.

2. Предложена единая форма представления результатов проектирования: технологических процессов и средств технологического оснащения, позволяющая унифицировать инструментальные средства и уменьшить количество итераций при технологическом проектировании.

3. Разработана модель базы технических решений (порождающая среда) по средствам технологического оснащения, отличающаяся возможностью привлечения к разработке информационного обеспечения подсистемы проектирования непрограммирующих специалистов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Полученные в работе результаты обоснованы методами теории иерархических систем, теории графов, объектно-ориентированного подхода в информатике, вычислительными экспериментами при анализе предварительных результатов, а также аппаратом имитационного моделирования, используемым для оценки проектных решений.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ.

1. Разработан алгоритм решения типовой задачи проектирования средств технологического оснащения.

2. Подсистема проектирования элементов СТО имеет модульный принцип построения, обеспечивающий возможность поэтапной автоматизации процесса проектирования.

3. Предложены формы представления результатов решения задач ТПП в виде 30-схем, анимационных материалов.

Результаты исследований использованы в научно-исследовательских работах:

1. "Разработка концепции построения информационной среды АСТПП для производства изделий РКТ" (№40-АК/9) в рамках программы "Базис 2" (Гос. контракт №032-5406/99, выполняемый по заказу Российского авиационно-космического агентства);

2. Гранты Министерства образования РФ: "Разработка методического обеспечения и информационных моделей сопровождения машиностроительных изделий на производственных стадиях жизненного цикла"; "Разработка методик и инструментальных средств моделирования производства машиностроительных изделий на различных стадиях жизненного цикла";

Экспериментальная отработка элементов методики проводилась при опытной эксплуатации комплекса инструментальных средств конструкторско-технологического проектирования на трех предприятиях отрасли.

В учебном процессе МАТИ им. К.Э. Циолковского используются материалы исследований при изучении дисциплин "Автоматизированные системы технологической подготовки производства", а также при курсовом и дипломном проектировании по направлению "Авиа- и ракетостроение".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основное содержание диссертации отражено в 6 публикациях. Результаты работы докладывались на 3 всероссийских и вузовских научно-технических конференциях.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы ( 126 наименований); изложена на 132 страницах машинописного текста и содержит 23 рисунка и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснованы актуальность решаемой задачи и направления [сследований; определена цель работы; показаны научная новизна, практическая [енность и реализация результатов, а также представлена краткая аннотация по гла-ам диссертации.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ "Анализ направлений автоматизации технологической юдготовки производства" рассматриваются распространенные системы автоматиза-[ии ТЛИ и работы научных школ: "СТАНКИНа", "МАИ", "МАТИ", "НИЦ АСК", НПП ИНТЕРМЕХ" (Минск), "ММПП Салют", а также разработки зарубежных ком-[аний: Autodesk, IBM/Dassault Systems, Unigraphics Solution. Выявлены особенности «строения информационных систем технологической подготовки производства. Остановлено, что рациональность получаемых технологических решений может Ъ1ть повышена при помощи универсализации средств моделирования производст-енных стадий жизненного цикла изделия, обеспечивающих их адаптацию к техно-огическому объекту.

Особенности развития средств автоматизации технологического проектирова-ия с одной стороны и материально-технические возможности предприятий с другой тороны определили современное состояние автоматизации процессов информаци-нного сопровождения технологической подготовки производства. Оно характери-уется большим разнообразием применяемых программных комплексов (ТехноПро, лггеп, T-Flex, ACAD, Рапорт, собственные разработки подразделений), методик ре-гения задач, обслуживающих информационных систем.

Общим недостатком существующих систем являются сложности при их инте-рации в единую систему подготовки производства. Существующие системы созда-ались как самостоятельные программные продукты, поэтому их интеграция с дру-ими, столь же самостоятельными продуктами, требует доработок как одних так и ругих. Необходимо разрабатывать методики решения технологических задач и про-раммно-математический аппарат, способные функционировать в условиях гетеро-;нной программно-информационной среды.

Комплексные системы автоматизированной подготовки производства должны ключать в себя наряду с подсистемами проектирования ТП и подсистемы автомати-1рованного проектирования технологической оснастки, в том числе и станочных риспособлений. Данные подсистемы позволят не только экономить временные ре-урсы на оснащение производства, но и подготавливать технологическую докумен-щию в виде объемных схем или интерактивных документов по монтажу приспо-эблений, наладки технологической операции, установке и закреплению заготовок. Данные возможности позволяют сократить время необходимое для понимания кон-фукции приспособления, четко сформулировать порядок установки заготовки в риспособление. По сравнению с текстовым описанием данный вид документов (в зде иллюстраций) является более информативным.

По результатам исследований выполнена постановка, решаемых в работе за-

ач:

• разработать методику построения информационной среды подсистемы про-сгирования технологического оснащения производства ДУ и агрегатов JIA;

• разработать модель решения типовой задачи - проектирование технологиче-

ской оснастки, реализующую модульный принцип построения системы проектирования;

• разработать методику анализа принятия технических решений, в том числе методами имитационного моделирования.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ "Разработка модели информационной среды" рассматривается структура информационной среды подсистемы ТПП, представляющая собой совокупность следующих информационных моделей (рис. 1):

- информационной модели изделия;

- модели маршрутного технологического процесса, как объединения локальных задач технологического проектирования;

- технологической модели изделия;

- моделей технологических систем;

- модели операционного технологического процесса;

- модели технологической оснастки.

Все модели построены по единой методологии - средствами аппарата структурно-параметрического моделирования. Модель объекта проектирования представляется комбинацией четырнадцати структур

Я(А) = М, <3, Лр, 11ЛРХл, Я™), 0)

построенных на трех базовых множествах: А= { а\, ..., а„} - множество элементов моделируемого объекта; F= {/ь... ,/т) - множество контуров (свойств) элементов; И= { щ,..., и;} - множество параметров элементов; И - отношениях, определенных на множествах элементов, их свойствах и параметрическом множестве.

Для решения задачи построения информационной среды подсистемы проектирования более подробно исследовались структуры: - определяющая функциональные взаимосвязи между элементами объекта; - являющаяся отображением внешних процедур (р).

Анализ мелкосерийного и опытного производства деталей агрегатов и ДУ ЛА, позволил установить следующую специфическую особенность: в ряде случаев для обеспечения требуемого уровня надежности узлов и агрегатов вместе с заготовками деталей проходят обработку и специальные образцы, выполненные из одного и того же материала (из одного прутка, листа и т.д.), что и заготовка, для проведения в процессе изготовления механических испытаний, в процессе которых происходит полное или частичное разрушение образцов. При этом маршрутный ТП изготовления деталей имеет не линейную, а разветвляющуюся структуру, одной из ветвей которой является подпроцесс испытаний образцов.

Информационная модель изделия представляется в виде древовидной структуры, содержащей: конструкторскую, технологическую и функциональную информацию. Элементам модели изделия ставятся в соответствие технологические маршруты (маршрутные технологические процессы). Технологические маршруты объединяют модель решения задачи технологического проектирования. Модель задачи технологического проектирования включает: модель процедуры (проектирование ТП, проектирование СТО), технологическую модель изделия (ТМИ), модели технологических систем, модель технологического процесса, модели технологической оснастки.

Информационная модель изделия

ijAO] Двигатель изд 99 >

—■—íjA1] Компрессор милого давления)

—<(Л111 Ротор кнд")

i|a111| Узел передней цапфы у

—-—(JA1111) Передняя цапфе )

-'{А1113 Лабиринт)

--1^А1113] Штуфгы")

•-ijA112) Уэеп первой ступени])

-Диск napaoti ступени)

———Попутки ротора первой ступени)

4-(|А1123] Ьалансировошый груз)

——(|*113] Улёп второй ступени)

- t[AS] Коробка приводов двигзтепьны! агрегатов с агрегатами )

---—крышка

----f[AS2) корпус J

(|Л53)"

гаромитовая прокладка )

-—(|AS4J выход моймлТвКА) -

шестеренные передачи])

- {А56} фланец «релпииятогмвногр насоса высххсуо давЛ&ния^У —'¡А57] вал привода ДЦнГ)

—'{AS8) фланец крепления маслоегрегэта ) - ^ASfi) фланец крепления насоса-рвгупятрра^)-

Маршрутный технологический процесс (Решение задачи технологического проектирования)

^АО) Техпроцесс А56 )

—([Д1) Заготовительная") —уА2] Токарная) —рАЗ] Слесарная (маркировка)]) —{[А4) Транспортировочная)

-([А5) Термическая^

—([Аб] Контрольная (твераость)) —{[А7] Испытание образцов])

—^А71) Транспортировочная ^

-([А72) Фрезерная)

•-([а?3) Слесарная^)

-ffi^l Механические испытания^

-{"(Аб) Механическая обработка детали)

-(¡А31) Транспортировочная)

-(fAS2) Фрезерная}

-([А83] Коовдииатно-сверпильная"

■-^А84] Фрезерная}

■-(fAB5) Слесарная)

■-(|А86| Промывочная}

-([А87] Координатно-сверп ильная

•^АО) Техпроцесс А59~~])

-(jAl) Заготоеьл-ельная} -({А2] Слесарная) -([A3) Транспортировочная)

-([А10] Кооддинатн о-расточка я)

\

Технологическая модель изделия

/ [А1] Деталь )

-^мцэоп)

-(а12] базовые поверхности)

/ fol3] Поверхности фиксаций)

Модели технологических систем

Заготовительное пр-во Механическая обработка операции

оборудование инструмент

универсальные приспособления

Модель технологического процесса

-{[Д11 Технологический процесс )

-фм1] Операции

-^А12] Оборудование

-(Та13] Инструмент ^

Модель технологической оснастки

м

[А1] Приспособление

D

—<^А11] Установочные элементы)

-(А12] Корпусные элементы)

-(|А13) Зажимные элементы)

Рис. 1. Структура информационной среды

При реализации процедуры проектирования ТП в работе рассматривалась сетевая модель производственной системы с конъюнктивным выбором элементов входящих в решение, реализованная средствами СПМ. При этом структурные взаимосвязи между элементами производственной системы: операции, оборудование, инструмент, приспособления - описываются внутри объекта; а количественные взаимосвязи могут быть определены внутри элементов. Передача информации для расчета технологических параметров организуется между структурно-параметрическими базами, содержащими технологическую модель изделия и модель производственной системы (рис. 2).

Модель решения задачи технологического проектирования средств оснащения построена следующим образом: 1 - элементарно обрабатываемым поверхностям (ЭОП), для которых при проектировании ТП не удалось выбрать универсальную оснастку, сопоставляются наборы базовых и фиксирующих поверхностей, образующие схему базирования; 2 - элементам схем базирования соответствуют элементы конструкции приспособлений; таким образом, для каждой ЭОП получается некоторое множество вариантов решений; 3 - технологические ограничения на обработку и условия объединения элементарно обрабатываемых поверхностей по переходам устраняют недопустимые решения; 4 - выполняется объединение решений полученных для различных ЭОП как одной детали, так и однотипных деталей.

Таким образом, полученная модель приспособления может быть взаимосвязана с операциями не только одного ТП изготовления детали, а с операциями разных ТП.

Анализ схем базирования, применимых для 24 ЭОП позволил установить четыре комплекта баз, которые обеспечивают определенность базирования. Анализ деталей выявил 15 основных установочных схем. Функциональное (структурное) моделирование определило 56 допустимых вариантов конструктивных схем станочных приспособлений, реализация которых может быть осуществлена 114 элементами (типовыми деталями и узлами), в том числе 22 базовыми, 47 корпусными, 16 установочными, 4 направляющими, 25 зажимными.

Функциональное моделирование приспособления осуществлялось при помощи сетевой математической модели структурного проектирования. При этом анализ свойств решений проводится по смешанной конъюнктивно-дизъюнктивной модели. Фрагмент матрицы свойств, графа взаимосвязи элементов приспособлений и варианты получаемых решений представлены на рис. 3. Матрица состава контуров состоит из трех групп: первая (/1-/5) - контуры вида обработки, вторая (/6 -/ц) -контуры функциональных свойств базирования элементов приспособления и третья группа (/12 -/19) - контуры особенностей конструктивных схем приспособлений, технологических ограничений. Состав контуров, которые могут быть реализованы в оснастке, определяется как конъюнкция состава контуров первой группы и дизъюнкция состава контуров второй и третей групп элементов приспособления, входящих в проектное решение.

Вектор свойств, определяющий структуру приспособления для координатно-расточной операции с учетом особенностей вертикального координатно-расточного станка может выглядеть следующим образом Р(А)Х = 0100000000001010011.

89"«

£ иеми»« mm

J ТОВАРНАЯ ПОДРЦГА tORiAMtPHCSAfl

3 10мрная подкха тоща чисг0вая j т0«лж»я tcnchhc черновое • Э 'СМРМАЯ ючен« чистовое з ТОМРМЛЯ МСТ«ЧН(*НИС ЧЕРНОВОЕ

■ 10КАРНМ) мстдииин^ кисгсеое

- ^ тоогш проводке um

3 ЧЛ*0*«дНАЯ HWt JVMt Pt Jb6W

- jj томяна* ton toi точениЕ •досрлилымя uehipgbu

сдопипьная cs£w1cmh£ ошрстий

- j3 е»емипьн4« jf мчтекли! оперстий

- j аерлигиил рю8ерты&ание 0щрс1ий

чьрмовое 4HCToeof

jà шпиФОвдние ЧЕРНОВОЕ

шлифовал»««! цгмф0са»и( «mciowje 3 W3SPHbrtC4T -^сзсрлнлм<ыйсчп

] д риыисчпу вл»у

.эоерлилшыя с чти вчпз 5го

2гэк.счпдмо>/10/»

' _ЭР(эы0нде»40й-мльТРсш>г

Эапич>ов*лы4ый ÏJI*2 ■ .эзязеи подрезной т*к>

\жгиспособлениЯу/

* ттпт ,0" да, о а, с „о И®,.®

• о 0 4 О »-О Q G О • » О о •

♦ ЭЛЕМЕНТЫ ¡Я: О. О _f>.0. О », 0 О- J» *.Ш#,*..0;О J«L

OTIVS.W Ь КСД ЛМЛ впаял* «ер»тор 'Ь > Г S '¿0 iI jl':» Ш JL'H ПгаЪГ »Й M Î5 S

ЭЮММГ «03 ЛУЛ ЛА£» ТОКАРНАЯ ПОДРЕЗКА ТОРЦА 'si !■ - L"nÎ^rlvT i

1UUJSÏT оОЗ КОД ЯМ* ТОКАРНАЯ РОДОСА

Рис.2. Схема организации процедуры проектирования технологических процессов

Вид обработки Базы Технологические особенности

Точение Фрезерование, растачивание Сверление, эенкерование Плоское шлифование Круглое шлифование Установочная Направляющая Опорная Двойная направляющая Двойная опорная Зажимные элементы Неограниченная базовая плоскость Ограниченная базовая плоскость Базовая плоскость перпендикулярна плоскости стола Внешняя базовая цилиндрическая повеохность Базовая поверхность отверстие Поворот стола станка в процессе обработки детали Обеспечение выхода инструмента Закрепление заготовки по плоскости

и г-, и Г* Л Л Г, 0 Л. Г" (п Г» Г" Г,я г»

Плита прямоугольная <31 • • • • • • •

Плита круглая аг • • • « • <

Призма подкладная 0э • • • • • • •

Планка 04 • • • • • • • *

Призма подвижная аь • • • • • • •

Подкладка или набор подкладок а б • • • • • • •

Прижим 07 • • • • • • •

Прижим вильчатый 08 • • • • • • •

Угольник а9 • • • * *

Палеи, установочный, цилиндрический О\0 • • • • • •

Палец срезанный «II • • • • • • • *

а)

Рис. 3. Сетевая модель проектирования станочного приспособления

}юрмационный вектор, полученный после выбора элементов приспособления по вой и третей группе - Р'(А)у =0100010101101010011. Анализ второй группы по-ляет установить, что определенность базирования достигнута. Граф элементов уктурной схемы приспособления и геометрическая интерпретация конструкгив-[ схемы приведены на рис. 3, в. Технологические особенности аналогичной опе-[ии на многоцелевом обрабатывающем центре формируют следующий набор йств ^(^4)2 = 0100000000001101101. Полученное решение (рис. 3,г), обладает йствами Р'(Л)2 =0100010101101101101.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ "Методика проектирования средств технологического [ащения" проводится анализ задачи проектирования СТО.

Рассматривая процесс моделирования технологической системы «деталь -[способление», можно выделить следующие этапы (рис. 4):

1. Формирование технологической модели детали.

2. Выбор конструктивной схемы и состава элементов приспособления.

3. Компоновка приспособления.

4. Параметрическая увязка элементов приспособления и детали (заготовки).

На первом этапе происходит сопоставление ЭОП базовых и фиксирующих по-

хностей, т.е. осуществляется формирование схемы базирования.

Рис. 4. Схема формирования технологической системы "деталь - приспособление"

Технологическое оснащение производства

Аппарат СИМ Конструкторская

графическая система

а).

Конструкторская документация на деталь

Технологическое оснащение производства

Параметризованная модель приспособлен»

с)

Библиотека стандартных схем

Ф

Библиотека стандартных элементов приспособления

в).

Рис. 5. Модульный подход к построен

С1 Технологическое оснащение

М1

Аппарат СПМ

б).

М2

Конструкторская графическая система

Технологическое оснащение производства

С1

Библиотека типовых расчетных схем

М1

Аппарат СПМ

г).

темы "Проектирование приспособлений''

Этап "Выбор конструктивной схемы и состава элементов приспособления" з; ключается в сопоставлении схеме базирования конструктивной схемы приспособлс ния путем выбора элементов конструкции из существующих, по базам данных, синтезом оригинальных деталей приспособления.

На третьем этапе "Компоновка приспособления" проверяются допустимые сс четания между собой элементов выбранного варианта реализации приспособлена определяются пространственные взаимосвязи, подбираются крепежные элемент] для деталей приспособлений, выполняются функциональные расчеты (проводите анализ приспособления на удовлетворения условиям точности изготовления дет; лей, расчеты усилий фиксации и зажимных элементов).

Этап "Параметрическая увязка элементов приспособления и детали (загото! ки)" может выполняться параллельно второму и третьему этапам. Создаются мех; низмы обратной связи между изделием и приспособлением для передачи геометр! ческих, пространственных, функциональных параметров системы. Параметризаци модели приспособления особенно эффективна при разработке технологической ос настки для группы деталей.

Анализ задачи "Проектирование приспособлений" позволил выделить подз; дачи, оформленные в виде модулей подсистемы проектирования СТО (рис. 5). Пр определении структуры модулей системы проектирования средств технологическог оснащения наряду с логической завершенностью алгоритмов математического обе< печения рассматривалась независимость (самостоятельность) элементов информ; ционного обеспечения формируемых модулей. Это в целом позволяет при реализ; ции предложенного принципа построения подсистемы осуществить постепенную а! томатизацию процесса решения задачи, за счет объединения на начальных этапа создания подсистемы результатов "ручного" описания решений и решений получе! ных с помощью уже созданных модулей.

Модули подзадач «Расчет сил закрепления», «Размерный анализ» являютс наиболее важными с технологической точки зрения обеспечения точностных требе ваний обработки деталей и были рассмотрены в данной работе.

Расчет сил закрепления и зажимных устройств ведется по алгоритму как пр) мой, так и обратной задачи (рис. 6). При этом используются типовые модели расче' ных случаев в соответствии с выбранной схемой базирования.

В общем случае, момент режущей силы Р уравновешивается моментом си трения

М =М +М й

тр ,У1 тр.уст. т 1У1 тр.заж' V

где Мтруст - момент сил трения на поверхностях контакта заготовки с установо1 ными элементами; - момент сил трения на поверхностях контакта заготовк

с зажимными элементами.

^тр.уст.и А^трлаж суммируются из составляющих, соответствующих элемента "пятна контакта", в которых элементы моментов сил трения

М^ = Гч'\рс11' = П,'\\4х2 + у2скф, (:

Г Р

где /' - коэффициент трения, F - площадь "пятна контакта" поверхности заготовк с элементом приспособления, д' = - нагрузка на "пятно контакта" под действие!

жимной силы О, р = \хг + у2 - плечо сил трения между поверхностями заготов-I элементами приспособления.

Модели типовых расчетных схем реализованы аппаратом структурно-аметрического моделирования. Для расчета момента сил трения в элементе "пят-контакга" разработана внешняя процедура р^, позволяющая работать как с гном контакта" произвольной конфигурации, так и с типовым "пятном" (прямо-льник, круг, эллипс, треугольник, кольцо).

Лр(4)

- тип "пятна контакта", я/7 - множество параметров определяющих геометрию тна".

Результаты расчетов позволяют выбрать и оценить конструкцию зажимных ройств, откорректировать технологические параметры (режимы резания) из усло-: надежного закрепления заготовки приспособления и сохранения устойчивости костенных заготовок, сминаемости заготовки.

При решении задачи размерного анализа формируется модель размерных свя-приспособления, которая может быть использована для решения различных рас-ных задач. Например, для оценки точности ориентации обрабатываемых поверх-тей детали относительно установочных элементов приспособления на станке, с ью расчета припуска на обработку. Построена модель взаимосвязи поверхностей онтуров приспособления от установочных элементов приспособления на станке обрабатываемых поверхностей (рис. 7). В отличие от плоскопараллельных разных цепей, где легко определить состав увеличивающих и уменьшающих звень-данная размерная цепь является многосвязанной, линейно-угловой и пространст-ной. В векторной форме формулу для расчета величины номинального размера ыкающего звена можно определить следующим образом

¿л =¿2/, (5)

/=1

2^ - вектор замыкающего звена, 2-, - вектор составляющего звена, чет связанной пространственной размерной цепи может быть выполнен средст-:и имитационного моделирования. Анализ такой цепи позволяет выявить наибо-значащие элементы цепи, точность которых в наибольшей степени влияет на ентацию заготовки в пространстве.

Размерный анализ приспособления может проводиться в следующих целях: нка точности обработки заготовки (детали) в приспособлении, выдача рекомен-ий по назначению припуска на обработку, выдача рекомендаций по назначению ностных требований при изготовлении элементов приспособления.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ "Экспериментальная отработка методики" приводят-латериалы по разработке информационного и методического обеспечений систе-проектирования приспособлений.

Разработана модель базы технологических решений, являющаяся объединени-допустимых сочетаний вариантов реализации элементарно обрабатываемых по-хностей (уровень А), схем базирования (уровень В), конструктивных элементов ащения (уровень С) (рис. 8, а).

а) прямая задача

Рис. 6. "Укрупнений алгоритм расчета зажимных устройств

--Взаимосвязь поверхностей

---Взаимосвязь осей

2 - плита круглая; Сд - спецдеталь; Шт - шпонка Т-образная; 10 - палец установочный; Ш - шпонка; 11 - палец установочный срезанный; 9 - угольник корпусной; Зг - заготовка;

а) Слой модели "внутренние узлы'

@ @ ©

-Ж-Ж у

X У г

»1 ±0,01(Д5) 00 03

94 со со

94 00 00 ±о.о1(Д«)

00 00

М 00 со

97 со оо

ель размерных связей та "угольник корпусной"

X У г

Р., - г„ 00 Ю

Ь.-г» ±0.0065(Д,) 00 ±0.01(4,)

да 00 ±0,0065( Л,)

Р31 -р„ ±0.0065(4,) ф ±0.01(4.)

со 00 ±0,0065( Ли)

» ±0,01{Л|о) сс

Г„-Г„ со ±0,01(Л„) оо

а.

в) Модель размерных связей элемента "спецдеталь"

Рис. 7. Модель размерных связей приспособления

О)

Детали и умы (реализация конструктивных схем)

а).

Е)

Этап "Компоновка приспособления"

О)

Вспомогательные детали |

корпусные дет

агрегаты (привода)

> О арматур:

б).

Рис.8. Модель базы технологических решений

Модель элемента технологической оснастки включает: выбранный вариант лизации конструктивной схемы (урсрвень С), детализацию исполнения конструк-ной схемы (уровень D) и элементы решений по обеспечению компоновки при-собления в целом (уровень Е) (рис. 8, б).

Информационное обеспечение подсистемы проектирования средств техноло-еского оснащения составляют библиотеки типовых деталей и узлов, реализую-2 элементы конструктивных схем станочных приспособлений. Библиотеки орга-уются в виде структурно-параметрических баз технологических решений. Опре-ены четыре базы соответствующие основным группам операций по видам обра-ки (токарная, фрезерная, сверлильная) и база специальных решений. При проек-овании сложных приспособлений могут использоваться все базы одновременно.

Для реализации процедур проектирования приспособлений разработан проект ерактивного интерфейса.

Результаты решения задачи «Проектирование приспособлений» могут быть дставлены как в виде традиционных документов: сборочных чертежей, деталиро-, спецификаций, так и в виде 3D-cxeM, анимационных технологических роликов, воляющих определить порядок сборки приспособления, установки и закрепления уговок деталей в нем. Дальнейшее развитие разработанной методики позволит ейти на представление ТП изготовления деталей в виде графических схем.

Экспериментальная отработка элементов методики проводилась при опытной плуатации комплекса инструментальных средств конструкторско-яологического проектирования на трех предприятиях отрасли. Эффективность эаботок выражается в увеличении производительности труда при техническом ектировании, сокращении сроков технологической подготовки производства в 2,5 раза, что подтверждено технико-экономическими актами внедрения.

ВЫВОДЫ

Выполненные в работе исследования и их результаты позволили сделать сле->щие выводы.

1. Анализ производства деталей позволил установить, что маршрутные техно-лческие процессы могут иметь разветвляющуюся структуру. Особенности струк-ы маршрута обработки учтены в конфигурации информационной среды 'Hill, [ученные решения повышают гибкость (адаптивность) разработанной модели юрмационной среды к реальным производственным условиям.

2. Информационная среда подсистемы технологической подготовки производ-1, построенная на основе аппарата структурно-параметрического моделирования, :печивает единую методологию представления моделей исходного объекта, подающей среды и результатов проектирования.

3. Исследования структуры технологических решений при проектировании юлогических процессов и средств технологического оснащения определили воз-сность применения единых процедур технологического проектирования. Общ-гь процедур решения различных задач позволяет унифицировать инструменталь-

средства технологического проектирования, что сокращает затраты на автомашина процессов Hill и подготовку специалистов, уменьшает количество итера-при технологическом проектировании.

4. Результаты анализа схем базирования и типовых обрабатываемых повер.ш стей позволили построить классификационную схему элементов станочных присп соблений. Она содержит 24 элементарно обрабатываемых поверхности, 15 основнь установочных схем, 114 типовых деталей и узлов, что покрывает до 85% решеш при проектировании станочных приспособлений.

5. Предложены алгоритмы обработки информационных моделей, обеспеч] вающие основные этапы решения задачи проектирования средств технологическо] оснащения. Определена структура подсистемы проектирования приспособлени Выполнены экспериментальные исследования, подтверждающие адекватность ра работанных математических моделей и алгоритмов производственным объектам процессам

6. Разработана методика построения (создания) информационной среды по. системы технологической подготовки производства, допускающая модульный при] цип построения (наращивания) программных и технических средств. Методш обеспечивает: во-первых, уменьшение интенсивности затрат на автоматизацию пр цессов проектирования, за счет ускорения возврата вложенных средств; во-вторы возможность сохранения и адаптации технологических знаний в условиях гетер генной программно-информационной среды.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях :

1.Цырков A.B., Иосифов П.А., Аронович П.Б. Автоматизированное проект рование элементов технологического оснащения. Депон. рукопись № Д08755 - IV ВИМИ, 1998,- 11с.;

2. Цырков A.B., Иосифов П.А. Структуризация процесса разработки технол> гической оснастки при решении задачи распараллеливания информации при прое тировании. Научные труды МАТИ им. К.Э. Циолковского. Вып. 3(75) - М.: Изд-i "ЛАТМЭС", 2000. - с.260-263

3. Цырков A.B., Иосифов П.А., Торпачев A.B. Разработка подсистем интегр] рованной АСТПП: В сб. Информационные технологии в проектировании и прои водстве. Вып.4. - М.: ВИМИ, 1998. - с. 53-59.

4. Иосифов П.А. Интеграция программных комплексов технологической по, готовки производства. Новые материалы и технологии. Тезисы докладов Всеросст ской научно-технической конференции. - М.: Изд-во "ЛАТМЭС", 2000,- с.151-152.

5. Цырков A.B., Иосифов П.А. САПР универсально-сборных приспособлен для механической обработки. Новые материалы и технологии. Тезисы докладов Ро сийской научно-технической конференции. - М.: МАТИ-РГТУ, 1997. - с.27.

6. Иосифов П.А. Влияние технологической наследственности на свойства m верхности при комбинированной обработке. XX Гагаринские чтения. Тезисы докл дов молодежной научно-технической конференции. - М.: МГАТУ, 1994. - с.17.

Подписано в печать 25.10.2000 г. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз.

Ротапринт МАТИ им. К.Э. Циолковского, Берниковская наб., д. 14, стр. 2