Московский государственный открытый университет им. В.С. Черномырдина
Опубликован: 13.03.2008 | Доступ: свободный | Студентов: 1228 / 282 | Оценка: 3.96 / 3.70 | Длительность: 15:45:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 12:

Алгоритмы проектирования технологических операций

< Лекция 11 || Лекция 12: 12 || Лекция 13 >
Аннотация: Приводится общий алгоритм проектирования операционной технологии. Рассматривается модель автоматизированной системы проектирования с накоплением и обобщением опыта проектирования на каждом уровне технологии

12.1. Исходные данные для проектирования технологических операций

Операционная технология включает уточнение характеристик технологической системы, полученных на предыдущем этапе, определение структуры операций и характеристики каждого перехода.

Проектирование операций является многовариантной задачей. Для построения операции необходимо знать маршрут обработки заготовки, схему ее установки, какие поверхности и с какой точностью обработаны на предшествующих операциях. Спроектированный с помощью ЭВМ маршрут включает содержание операций, модель оборудования, наименование приспособления и инструмента.

На построение операций оказывает влияние ряд факторов: конструкция изделия (размер, масса, конфигурация); технические требования на его изготовление (допуски на размеры и взаимное расположение обрабатываемых поверхностей); вид заготовки; программа выпуска; модель оборудования; конструкция приспособления.

Технологические операции дают сложную структуру, элементами которой являются технологические переходы. Эти компоненты ТП связаны между собой различными отношениями, основными среди которых являются временные, пространственные, логические и математические [69]. При оптимизации переходов определяют их количество и последовательность выполнения, режимы, припуски на обработку и промежуточные размеры, нормы времени, промежуточные (технологические) допуски, число наладок, настроечные и технологические размеры. В задачу формирования оптимальной операции входит упорядочение и разбивка общей совокупности переходов (множества) на подмножества с учетом наличия термической обработки, минимизации количества установок заготовки и холостых перемещений инструмента. На стадии формирования операций проводят расчет норм времени, уточнение выбора оборудования, приспособлений и инструмента.

Рассмотрим задачу проектирования с помощью ЭВМ ТП для станков с ЧПУ [67].

Исходными данными являются цифровая модель обрабатываемой поверхности изделия и объем его изготовления. Технологическими ограничениями, определяющими допустимые варианты ТП изготовления на предприятии, являются:

  1. Множество допустимых методов обработки

    M=\{m_1,m_2,...,m_n\}\le M,

    где М — множество известных методов обработки.

  2. Состав технологического оборудования

    CT=\{CT_1,CT_2,...,CT_к\}\le SO,

    где SO — каталог выпускаемого оборудования.

  3. Набор установочно-прижимных приспособлений

    ПР=\{ПР_1,ПР_2,...,ПР_m\}.

  4. Набор инструментов

    ИН=\{ИН_1,ИН_2,...,ИН_I\}.

  5. Набор типоразмеров заготовок

    З=\{З_1,З_2,...,З_р\}.

Информационная база процесса проектирования включает справочно-нормативные данные и технико-экономические показатели.

Для того чтобы определить оптимальный вариант многопереходной обработки, необходимо установить общие закономерности выбора различных вариантов, а также правила и последовательность действий при отыскании наилучшего из них. Множество возможных вариантов образует область допустимых решений, в которой необходимо найти наилучшее из всех конкретных условий обработки. Так как рассматриваемой задаче предшествует выбор заготовки и типа оборудования, то в допустимых решениях есть все возможные сочетания параметров обработки в их различной последовательности с учетом точности заготовки, изделия, характеристики оборудования и инструмента.

При многопереходной обработке каждый предыдущий переход существенно влияет на последующий. Это сказывается главным образом на точности обработки. Поэтому различные варианты выполнения последующего перехода могут рассматриваться только после того, как выбраны определенные параметры предшествующего. Необходимая исходная информация включает данные об изделии, заготовке, оборудовании и инструменте. Например, определение последовательности выполнения переходов обработки поверхностей изделия на многопозиционных станках (вертикальных, горизонтальных многошпиндельных токарных полуавтоматах и автоматах и др.) связано с распределением переходов по позициям.

Пусть количество переходов равно р, а число позиций на станке равно t. Для выполнения i -ro перехода ( i = 1, 2, ..., р ) на любой позиции требуется время t_i, а для выполнения перехода j -й позиции требуется время t_j, где j = 1, 2, ..., m.

Кроме того, прежде чем будет выполнен i -й переход, должны быть выполнены переходы I(i') (множество, составленное из индексов тех переходов, которые должны быть выполнены раньше i -гo перехода). Если

x_{ij} \begin{cases}
\text{1 — i-й переход выполняется на j-й позиции,}\\
\text{0 — в противном случае,}\\
\text{то равенство}
\end{cases}\\
\sum\limits_{j=1}^{m} X_{ij} =1 ( 12.1)

говорит о том, что хотя бы на одной позиции будет выполнен i -й переход.

Число переходов, выполняемых на j -й позиции, не превышает k, если

\sum\limits_{k=1}^{n} X_{ij} \le k ( 12.2)
.

Условие очередности выполнения переходов [61] может быть записано как

X_{ij} \le \sum\limits_{v=1}^{j=1} X_{i.v}^{.} ( 12.3)
,

где i \in l(i), т. е. переход с индексом i не может быть выполнен на j -й позиции, пока для всех i \in \int (i')_{xiv} не будет равен 1 (при v < j ).

Распределение всех переходов по позициям станка с совмещением нескольких переходов на одной позиции производят также с учетом технологических правил и опыта эксплуатации такого оборудования. Таким образом, существует несколько групп ограничений.

Первая из них связана с требованиями определенной очередности выполнения переходов

X_{ij} \le \sum\limits_{v=1}^{j=1} X_{i^{'}v}; \text{ } i' \in J(i) ( 12.5)

Другая группа ограничений оказывает влияние на возможность совмещения нескольких переходов на одной операции

\sum\limits_{i=1}^{P} X_{ij} \le k ( 12.6)

j = 1, 2, ..., m; О \le k \le P (здесь кцелое число).

Может быть предусмотрена группа ограничений по суммарному времени обработки на каждой позиции с учетом рабочих и холостых ходов инструмента

\sum t_iX_{ij} \le 1/R ( 12.7)

где R — регламентированное время обработки на каждой позиции. Все ограничения могут быть записаны в общем виде:

\sum a_{ij}X_{ij}=1\text{ (1-я группа ограничений)} ( 12.8)
;

\sum\limits_{i} \sum\limits_{j} b_{ijq}X_{ij}\le d_q(12.5)\text{ (2-я группа ограничений)} ( 12.9)
.

Здесь \sum\limits_{i} \sum\limits_{j} b_{ijq}X_{ij}\le d_q; i = 1, 2, ... , n; j \in Q(1) , где Q(i) — множество индексов позиций, на которых может выполняться i -й переход.

Оптимальное количество переходов на каждую поверхность и оптимальную последовательность их выполнения определяют на предшествующих уровнях построения операции. При формировании оптимальной операции необходимо объединить выполнение переходов того или иного количества поверхностей на одном станке. Для этого надо общую совокупность переходов упорядочить и разбить на множества с учетом ограничений, которые аналогичны ограничениям при распределении переходов по позициям многопозиционного станка.

< Лекция 11 || Лекция 12: 12 || Лекция 13 >
Лев Серебренников
Лев Серебренников
Россия, Москва
Олег Корсак
Олег Корсак
Латвия, Рига