Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96


Рис. 11.5. Выбор рациональной гибкости станочного оборудования:

/ - агрегатный станок; 2 - переналаживаемый агрегатный станок; 3 - многооперационный станон; 4 - станок с ЧПУ; 5 - станок с ручным управлением

товлять станки, и с условиями эксплуатации на том производстве, где станки будут работать. К важнейшим функциональным проектным ограничениям относят требования к точности обработанных на станке готовых изделий. Имеются в виду требования к точности размеров, правильности формы отдельных поверхностей и их шероховатости, к точности взаимного расположения обработанных поверхностей. Требования к точности обработки обусловливают соответствующие проектные ограничения на допустимые геометрические, кинематические, упругие, динамические, температурные погрешности всей системы станка и его отдельных частей.

Особенности того станкостроительного производства, на котором будут изготовлять станочное оборудование, накладывают проектные ограничения на технологичность изготовления и сборки. Возможности производства ограничивают допустимый и целесообразный набор технологических операций, обработки, режущего и измерительного инструмента, оснастки, технологии сборки.

На технологичность изготовления станка большое влияние оказывает унификация, которая связана с насыщением конструкции стандартными и унифицированными деталями и сборочными единицами. Стандартные детали или узлы станка должны соответствовать государственным, республиканским или отраслевым стандартам. К унифицированным частям станка относят изготавливаемые по стандартам данного предприятия и используемые в нескольких разных моделях, а также различные комплектующие изделия (за исключением крепежных и арматуры). Важные проектные ограничения могут быть связаны с условиями эксплуатации станочного оборудования. Проектные ограничения на гарантированный срок сохранения точности и на требуемую долговечность учитывают при конструировании станка и отдельных его узлов. К условиям эксплуатации относят требование учета взаимодействия станка с транспортом, манипуляторами и некоторыми другими вспомогательными устройствами. Ограничения накладывают иногда требования транспортирования, характер производственной площади.

Важными являются ограничения, связанные с эргономикой. Например, со всей тщательностью должны быть решены вопросые удаления абразивной пыли, мелкой стружки, смазочно-охлажда-ющей жидкости и ее регенерации. Для станков с ручным управлением и обслуживанием особого внимания заслуживает внешнее оформление станка, удобство и безопасность его обслуживания. К проектным ограничениям относят патентно-правовые вопросы,

которые требуют подробного обзора на начальных этапах проектирования и полной патентной чистоты вновь создаваемой конструкции.

§ 3. ПРЕДПОСЫЛКИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Процесс проектирования можно рассматривать как совокупность процедур переработки информации, в результате чего возникает конечный продукт этого процессав виде проекта технического объекта, например, металлорежущего станка, промышленного робота, автоматической линии и т. п. Таким образом, проект- это информационный аналог реального технического объекта.

Технический объект представляет собой систему, состоящую из элементов и характеризующуюся собственными структурой и параметрами. Например, такая ситема, как станок, состоит из элементов (узлов), которые, в свою очередь, можно.рассматривать как системы, элементами которых являются детали и т.д.

Структура системы - это совокупность элементов, из которых она состоит, и их связи между собой. Два шпинделя токарного станка, один - на опорах качения, другой - на гидростатических подшипниках - системы различной структуры. Также различную структуру будут иметь шпиндели, если применить подшипники качения, но смонтировать их по различным схемам. В первом случае различия порождаются различием природы элементов (гидростатические опоры и опоры качения), во втором - различием связей между элементами. В машиностроении результатом синтеза структуры обычно является эскизный проект системы.

Параметры системы - это некоторые характеристические, величины, определенные значения которых выделяют данный объект из совокупности ему подобных. Так, диаметр шпинделя, расстояние между его опорами, конус на переднем конце и т. п. - параметры системы шпиндельный узел .

Техническое решение всегда реализуется для достижения определенных целей. На пути к этим целям, как правило, имеются ограничения. Обычно цели и ограничения формулируются достаточно строго. Например: создать гидроцилиндр, развивающий усилие в 5000 Н и имеющий наружный диаметр не более 200 мм. Решение, которое обеспечивает достижение цели и удовлетворяет ограничениям, является допустимым. Нахождение хотя бы одного допустимого решения и есть основная задача конструктора.

Если ограничения не слишком жесткие, то можно обычно найти несколько допустимых решений и из них выбрать оптимальное. Различные допустимые варианты технического решения создают за счет варьирования структуры и параметров объекта. Выбор оптимального варианта возможен в том случае, если есть количественная мера оценки вариантов. Такой мерой могут служить проектные критерии -.характеристики качества работы объекта. Выраженные количественно через значения параметров технического объекта, их называют целевыми функциями; они служат основой для выбора



оптимального варианта. Например, применительно к шпиндельному узлу, величина жесткости на переднем конце шпинделя, представленная в виде зависимости от параметров узла, может выступать в качестве целевой функции. Автоматизация процесса проектирования технического объекта предполагает определение структуры и параметров элементов и всего объекта в целом в условиях систематического применения ЭВМ, что позволяет получить вариант проекта, близкий к оптимальному

Возвраш,аясь к упомянутым выше процедурам, переработки информации в процессе проектирования, отметим, что их можно разделить на две группы - формальные и неформальные процедуры. К первым (они могут быть полностью переданы ЭВМ) условимся относить такие, при которых переработка информации поддается алгоритмизации, т. е. производится по правилам, задающим строго определенную последовательность операций, приводящих к искомому результату. Ко вторым - все остальные процедуры.

Рассматривая любой проект и процесс его создания, легко видеть, что формальные процедуры занимают большую часть общей его трудоемкости. Например, при проектировании металлорежущего станка, согласно действующим нормам Минетанкопрома на выполнение конструкторских работ, трудоемкость формальных процедур (сор информации, различные расчеты, разработка рабочей конструкторской документации) ссютавляет около 60 % общей трудоемкости проекта.

Следует отметить, что, несмотря на существенную долю в общем объеме работ, эти процедуры не определяют основные качественные характеристики технического объекта, т. е. его проектные критерии, хотя и улучшают проект, главным образом, за счет существенного уменьшения ошибок. Большой объем формальных процедур при проектировании является первой объективной предпосылкой автоматизации процесса проектирования, хотя в силу неопределяющего, в смысле качества объекта, характера этих процедур указанная предпосылка сама по себе недостаточна для того, чтобы ожидать существенного эффекта от автоматизации проектирования. Действительно, резкое повышение качества проекта (кратное сокращение сроков проектирования, получение изделия, превосходящего уровень лучших имеющихся образцов, существенное сокращение сроков отладки опытной партии и т. п.) с помощью автоматизации только формальных процедур принципиально недостижимо. Подобные результаты могут быть получены лишь при построении автоматизированной системы проектирования, включающей как формальные, так и неформальные процедуры. Автоматизация последних при этом подразумевает диалог проектировщика и ЭВМ, в результате которогр находится оптимальное техническое решение. Возможность нахождения такого решения является второй, очень важной предпосылкой автоматизации процесса проектирования, так как только применение ЭВМ позволяет сравнить различные варианты решения на основе количественной оценки их качества.

Проектирование таких сложных технических систем, как станки, всегда ведется в условиях, когда и объект проектирования, и сам процесс проектирования расчленяются на иерархические уровни. Такими уровнями применительно к объекту являются агрегаты, узлы, детали и т. п. Уровнями процесса проектирования являются его стадии: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, рабочий проект. Указанные условия определяют такую специ(шку проектирования, когда на каждом уровне ведется работа по синтезу системы, элементы которой полностью не определены. Например, компоновка станка должна быть выбрана до того, как конструктивно разработаны его узлы.

Аналогичное положение имеет место на всех уровнях проектирования. Это приводит к тому, что при подробной разработке элементов, как правило, возникает возможность улучшения системы. Однако эта возможность чаще всего не используется из-за большого объема изменений проекта. Автоматизация проектирования позволяет вносить изменения в проект практически на любой стадии и без ограничения их объема. Это обстоятельство является третьей объективной предпосылкой автоматизации процесса проектирования. Наконец, в качестве четвертой предпосылки можно отметить тот факт, что хранение, переработка и использование огромного количества справочной ин(юрмации, которая при проектировании необходима конструктору, наилучшим образом могут быть организованы с помощью ЭВМ.

§ 4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Развитие автоматизированного проектирования происходит под влиянием, с одной стороны, бурного процесса совершенствования вычислительной техники, с другой стороны, лучшего понимания самого процесса проектирования и места в нем ЭВМ. Сегодня общепринятой является точка зрения, когда термин автоматизированное проектирование можно применять только к системам автоматизированного проектирования, которые характеризуются совокупностью следующих основных принципов их построения.

1. Постоянное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования, осуществляемое с помощью диалоговых средств. Речь идет о разделении функций между человеком и ЭВМ, когда человек решает не формализуемые задачи, а также задачи, которые он решает более эффективно, чем ЭВМ.

2. Реализация комплексного подхода к автоматизации всех уровней проектирования. Если этот принцип не выдерживается, то эффективность автоматизации проектирования резко снижается или может отсутствовать вообще. Неавтоматизированное проектирование плохо сочетается с автоматическим, сводя на нет преимущества последнего, от принцип требует также разрушения традиционно существующей границы между проектированием конструкции и разработкой технологии изготовления технического объекта. Си-



схема автоматизированного проектирования конструкции и техноло!-гического процесса ее изготовления должна быть единой.

3. Возможность совершенствования системы автоматизированного проектирования. Это необходимо обеспечить, так как ввод системы в эксплуатацию должен осуществляться по частям из-за большой ее стоимости и длительных сроков проектирования. Потому введение в действие последующих частей не должно приводить к проектированию заново введенных ранее. Совершенствование системы связано также с развитием вычислительной техники, математического обеспечения и проектируемых объектов.

4. Должна быть обеспечена информационная согласованность всех частей автоматизированной системы. Это означает отсутствие необходимости вмешательства человека в переработку информационных массивов при переходе от решения одной задачи или группы задач к другой.

Еще раз отметим, что только совокупность всех перечисленных принципов определяет автоматизированную систему проектирования.

Система автоматизированного проектирования строится на базе технических средств с соответствующим информационным и про- граммным обеспечением. Технические средства системы включают одну или несколько вычислительных машин, образующих центральный вычислительный комплекс, и связанные с комплексом автоматизированные рабочие места, представляющие собой комплект периферийных устройств, обеспечивающих связь человека и ЭВМ. К их j числу в первую очередь следует отнести алфавитно-цифровые и гра- * фические дисплеи. С их помощью осуществляется диалоговый ре- \ жим работы системы автоматизированного проектирования. Фиксация выработанных решений в виде документации требуемой формы осуществляется с помощью чертежных автоматов и алфавитно-цифровых печатающих устройств.

В состав автоматизированного рабочего места входит также -i мини-ЭВМ, управляющая работой дисплеев и используемая для решения относительно простых задач. Взаимодействие автоматизированных рабочих мест с центральным вычислительным комплексом осуществляется у. режиме разделения времени, так что один комплекс может включать Ш.-15 рабочих мест и более.

Таким образом, система автоматизированного проектирования является системой коллективного пользования.

Автоматизированные рабочие места обычно специализируются в соответствии с профилем решаемых задач. Например, рабочее место инженера-конструктора должно иметь более мощные средства графической обработки информации. Совокупность таких средств называют машинной графикой. Их применение облегчает создание конструкторской документации, уменьшает количество ошибок Современные системы машинной графики позволяют синтезировать на экране дисплея чертежи сборочных единиц и деталей, вносить в них изменения, получать необходимые разрезы, сечения, изотермические изображения, выполнять операции дублирования части чертежа, симметричного отражения, изменения масштаба и т. п, j

При этом синтез чертежа может вестись как универсальным способом, используя приемы геометрического черчения, так и сочетанием типовых чертежных фрагментов.

При необходимости документирования созданного чертежа может быть получена его копия с экрана дисплея либо осуществлено репродуцирование с помощью чертежного автомата. Сегодняшний уровень развития машинной графики позволяет конструктору работать, используя только средства вычислительной техники, сдав в архив традиционные чертежные приборы.

Информационное обеспечение автоматизированной системы проектирования включает разнообразные сведения справочного характера, а также результаты проектирования, которые могут быть использованы либо на последующих этапах, либо в других проектах. К числу справочных данных относятся информационные массивы, содержащие значения параметров стандартизованных и унифицированных изделий (крепежные детали, профили проката, подшипники и т. п.), сведения из ГОСТов и других стандартов, закодированные чертежи типовых изделий и т. п.

Совокупность всех информационных массивов системы называют базой данных. База данных совместно с программным обеспечением, реализующим управление ею, образует банк данных. Управление обеспечивает включение, хранение и выдачу информации по приказам пользователей или в соответствии с командами прикладных программ.

Программное обеспечение систем автоматизированного проекти-. рования состоит из операционной системы и прикладных программ. Операционная система предназначена для организации процесса ввода-вывода и управления данными, подготовки и отладки программ и других вспомогательных операций и, с точки зрения пользователя, является продолжением аппаратных средств.

Прикладные программы являются частью специального программного обеспечения наряду с инструкциями по их использованию и языками общения человека с ЭВМ и отражают специфику решаемых задач. Характеристики и возможности прикладных программ определяют качество системы автоматизированного проектирования, а их разработка - самый трудоемкий этап создания такой системы.

§ 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

Как уже отмечалось, важнейшей предпосылкой автоматизации процесса проектирования является возможность нахождения оптимального варианта технической системы. При этом структура такой системы синтезируется с помощью эвристических методов, так как в машиностроении в настоящее время автоматизация этих методов разработана крайне слабо. Эвристические подходы, естественно, не исключают применение вычислительной техники, так как при взаимодействии человека с ЭМ процесс синтеза структуры идет наиболее эффективно.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка