Структурная оптимизация в САПР ТП.

Расчетные задачи многовариантность которых невозможно решить методами параметрической оптимизации, т.к. предусматривается ее комплекс нерасчетных технологич.задач, а именно выбор об-я и т.д.

Так же применяют метод направленного поиска,который сокращает количество рассматриваемых вариантов.

 

Билет №10

1. САПР ТП в условиях единичного и серийного производства

Единичное производство имеет в качестве материальной базы универсальное оборудование, работники высокой квалификации, маленький объём партии, номенклатура меняется, поэтому предприятие находится непрерывно в стадии ТПП. Основная цель применения САПР в единичном производстве – резкое сокращение сроков решения задач технологического проектирования.

Серийное производство – более крупные партии до 6400 шт., большая стабильность. В этих условиях выгодно применять спец. реж. инстр., требуется более глубокая проработка проектных технологических решений. В проектирующей системе САПР ТП входят не только подсистемы проектирования ТП, но подсистемы проектирования спец. реж. инструмента, тех оснастки.

Виды задач, решаемые при компьютерном проектировании технологической подготовки производства(примеры задач из технологического проектирования)

Задачи:- разработка тех. процесса изготовления детали

          -разработка и наладка тех. оснастки

          -организация рабочих мест и всего тех. процесса

          -разработка и проведение мероприятий

 

2. Взаимодействия пользователя с CAD.

Существует 2 вида взаимодействия пользователя с системой:

    -пакетный режим

    -интерактивный режим

Пакетный режим -  пользователь не общается с ЭВМ, вводит только данные и получает ответ

процесс обработки выполняется автоматически

Интерактивный режим – предполагает взаимодействие пользователя с системой в сочетании с исполнением технического меню и режима интерактивной обработки команды

Сущность метода заключается в следующем

1 пользователю предлагается определённый набор команд

2 система извещает пользователя через экран о готовности к обработки этих команд

3 пользователь выбирает нужную команду из набора команд и сообщает её системе

4 система проверяет команду, если правильно она написана, то выполняет, если нет, то сообщает пользователю об ошибке.

Пользователю представлена свобода выбора команды из набора

Техника меню является дополнением к входному языку.  различают меню на динамическое, может быть в виде набора команд, чисел и символов.

Билет №11

1. Формализация описания технической информации на базе классификаторов – примен. для укрупнённого описания деталис целью …. в базе данных аналога типового или групп. тех. проц..

Языки эти по разному наполнению, но все построены на базе 2-х классификаторов:                        1- общесоюзный класифик. промышлен. и сельскохоз. промышленности, 2 -технологический классифик. деталей машин и приборостроения.

Конструкторский код состоит из 14 знаков:

ХХХХ-индекс предприятия разработчика. ХХХХХХ – высшая класификац. группировка ОКП. ХХ- класс(тела вращ). Конструкторского кода недостаточного для выбора типового тех. проц..Необходима информ, связанная с техническими признаками детали, эти пункты кодируются.

1.Техн. код состоит из 2-х групп кодов: ХХХХХХ – признаки основного техн. кода детали. ХХХ – размерная характеристика представляет собой обобщённый признак. ХХ – гр. материалов явл. обобщённым признаком. Х – вид детали по тех. проц..

2.доп. техн. код описывающ. 6 признаков: ХХ – вид исходн заготовки, ХХ – степень точности, Х – параметр шероховатости, Х – хар-ка элементов зубчатого зацепления, Х – характеристика термообработки, Х – характеристика массы. Этот код служит ключом к типовому тех. процессу, но его не достаточно, создают таблицы кодированных сведений. Которые описывают структуру типовой детали, размеры, погрешности формы, заимное расположение.

2. Параметрическая оптимизация в САПР ТП - расчёт оптимальных режимов резания, набором параметров оптимизации являются параметры режимов резания. Математическая модель задачи оптимизации определяет функциональные связи параметров оптимизации с техническими требованиями к детали. В качестве критерия оптимальности используются локальные критерии

- стойкость реж. инструм., t_шт и т.д. Пример: обраб. детали на чистовой токарной операции 1-м инструм.. Параметр оптимизации здесь частота вращения шпинделя и подача суппорта.

Определение состава ограничений: 1. Режущ. Способность инструмента. 2. Шероховатость обрабатываемой поверхности. 3. Точность обработки. 4. Жёсткость инструмента, точность обраб. уменьшается из за деформации прогиба резца. 5. Кинетическое ограничение, Обусловлено возможностью станка по частоте вращения шпинделя. 6. Мощность привода главного движения станка, Эффективная мощность на резание не должна превышать мощности эффективности станка. 7. Прочность механизма подачи станка, Сила резания не должна превышать предельны х значений по прочности механизма подач. 8. Прочность инструмента, Используется эмпирическая зависимость, которая ограничивает давление на твёрдосплавную пластину. 9. Организационные ограничения, Связь производительности с тактом работы первого станка в соответствии с тактом работы другого станка. 10. Реактивная способность инструмента.

 

Билет № 12

1. Структурированная информация – информация объединённая его осмысленными согласованным правилам. Обработка данных – процесс преобразования данных через желаемую информацию при помощи ЭВМ. ЭВМ не может мыслить, она выполняет продуманные человеком его вопл.

Систему обработки данных можно разделить на 2 вида.

1 Технические средства:-центральный процессор; -устройство ввода; -устройство вывода; -память.

2 Программные средства: -операционная система; -транслятор; -пользовательские программы; -служебные программы

2. Оптимизация структуры операции  - Задачи проектирования ТП являются многовариантными, поэтому необходимо выбирать оптимальную.

Существует 3 основные элемента оптимизации: -математич модель процесса; -функции цели; -метод оптимизации

Математические модели и функции цели описывают все естественные для проектирования связи и организационные ограничения на искомые решения ТП назыв. оптимальным, если он обеспечивает:

1 выполнение системы ограничений, отражаемых условие протекание ТП и требований предъявляемых к нему и детали

2 Экстремум целевой функции.

Важным моментом при постановке задачи оптимизации ТП является выбор критерия оптимальности. Например для выбора оптимального ТП можно использовать: -штучное время(t_шт-min-целевая функция);-производительность (Q-max);-себестоимость(С-min)

Для постановки задачи оптимизации ТП необходимо сформулировать матем. модель ТП которая должна включать в себя:

-критерий оптимизации; -целевую функцию; -входные и выходные внутренние параметры; -управляемые параметры; -систему ограничений

Критерий оптимальности, выраженный как функция от оптимизированных параметров и прочих характеристик процесса назыв. функцией цели.

Оптимизированные параметры- параметры процесса для которого в результате решении задачи должны быть найдены оптимальные решения.

Есть 3 метода оптимизации: 1 Структурная оптимизация-выбор структуры ТП, выбор маршрута, вида заготовки, типа оборудования, инструмента и т. д. 2 Параметрические- заключающие в расчёте оптимальных технических параметров(припусков, режимов резания). 3 Структурно параметрический – комбинация первых двух.

 

Билет 13

1 Формализация процесса проектирования операции на токарно – револьверном станке.

На ток-но рев-х ст-х обраб-ся группа дет. кот объед. в группу по определенным конструкторско-технологичкеским признакам, а процесс обработки деталей базируется на групповой техн. обр-ки. Выделим эту группу и закодируем поверхности.

Создадим комплексную дет.- виртуальную деталь, которая объед-т множество элемент-х поверх-й дет., входящих в группу

Матрица состава контуров группы деталей

Для представления исходной инфо-ии дет-й входящих в группу необход. Создать матрицы связей контуров каждой детали: а1,а2,а3,а4. Установим множество переходов необходимых для обработки элем-х пов-й комплексной детали. Объединим элем-е переходы в инструментальные (если возможна уст-ка в револьв-й головке сразу неск-ко инст-в).

Составим библиотеку переходов обр-ки комплексной детали, присвоим им коды и составим временную последов-ть переходов в виде графа

код	Создание элемеy-го перехода
τ1 τ2 τ3 τ4 τ5 τ6 τ7	Точить элем-ю пов-ть F3 Точить пов-ть F2 Подать пруток в упор Подрезать торец F1 Отразать деталь F9 Сверлить пов-ть F5 Расточить пов-ть F6

 

Граф временной последовательности выполнения переходов. – направленный граф

По построенному графу строим матрицу, кот. определ. временную послед-ть переходов. «1»- если есть путь из одной вершины в другую, «0»- если нет пути

 

Берем за первый переход τ3 и вычеркиваем строку τ3 и столбец τ3.

Получим новую матрицу,из которой так же вычеркиваем нулевые строки и столбцы и получим.

Таким образом мы получили временную последовательность переходов обр-ки комплексной детали формально

 

2 Создание твердотельной модели монитора РС в системе CAD.

 

Трехмерное пространство CAD предст-ся виртуальной областью, называемой раб-м пространством. Раб-е прост-во – это куб, в центре которого находится начало координат декартовой системы. Любая точка рабочего пространства определяется тремя коор-ми. Каждая из кот-х измеряется относительно начала коор-т. Начало коор-т имеет коор-ты 0,0,0.

Шаг 1. Сначала создайте прямоугольный параллелепипед который образует основное тело

Шаг 2. Затем соз-те прям-й паралл-д, котор поможет построить выемку для экрана. Этот прям-й паралл-д будет представлять нишу экрана

Шаг 3. Следом соз-те другой прям-й паралл-д для задней части рабочее странции

Шаг 4. Эти три прям-х паралл-да составляют верхнюю часть раб-й станции. Теперь созд-те сферу, для нижней части стойки раб. станции. Сфера будет представлять соединение между верхней части станции и основания

Шаг 5. Затем созд-те цилиндр, который будет подставкой для сферы. Как только будет создан цилиндр, на экране появиться следующее изображение.

Шаг 6. Следом соз-те прям-й паралл-д, который исполизуется для вырезания основания стойки.

Шаг 7. Отсеките от основания выемкук экрана и соедините все детали вместе для получения рабочей станции

 

        Билет 14

1 Средства обработки данных в CAD.

Структурированная информация- это инф-я объед-я по осмысленным и согласованным правилам

Обр-ка данных- процесс преобразования данных в желаемую инфо-ю при помощи ЭВМ. ЭВМ не может мыслить, она выполняет продуманные человеком, его волю

Систему обр-ки данных можно разделить на 2 вида

1. Технические средства

- центральный процессор

- устр-во ввода

- устр-во вывода

- память

2. Программные средства

- опер. система

- транслятор

- пользовательские программы

- служебные прог-мы

 

2. Топологическая модель обработки детали на токарно-револьверном станке.

На ток-но рев-х ст-х обраб-ся группа дет. кот объед. в группу по определенным конструкторско-технологичкеским признакам, а процесс обработки деталей базируется на групповой техн. обр-ки. Выделим эту группу и закодируем поверхности.

Создадим комплексную дет.- виртуальную деталь, которая объед-т множество элемент-х поверх-й дет., входящих в группу

Матрица состава контуров группы деталей

Для представления исходной инфо-ии дет-й входящих в группу необход. Создать матрицы связей контуров каждой детали: а1,а2,а3,а4. Установим множество переходов необходимых для обработки элем-х пов-й комплексной детали. Объединим элем-е переходы в инструментальные (если возможна уст-ка в револьв-й головке сразу неск-ко инст-в).

Составим библиотеку переходов обр-ки комплексной детали, присвоим им коды и составим временную последов-ть переходов в виде графа

код	Создание элемеy-го перехода
τ1 τ2 τ3 τ4 τ5 τ6 τ7	Точить элем-ю пов-ть F3 Точить пов-ть F2 Подать пруток в упор Подрезать торец F1 Отразать деталь F9 Сверлить пов-ть F5 Расточить пов-ть F6

 

Граф временной последовательности выполнения переходов. – направленный граф

По построенному графу строим матрицу, кот. определ. временную послед-ть переходов. «1»- если есть путь из одной вершины в другую, «0»- если нет пути

Берем за первый переход τ3 и вычеркиваем строку τ3 и столбец τ3.

Получим новую матрицу,из которой так же вычеркиваем нулевые строки и столбцы и получим.

Таким образом мы получили временную последовательность переходов обр-ки комплексной детали формально

 

Билет 15

1 Системы координат.Получение двумерной и трехмерной геометрии в системе CAD.

При построении модели используеся система координат, начало которой выбир-ся произвольно, но осмысленно.

Известные системы: полярная, декартовая и цилиндрическая.

Получение двумерной геометрии. Геометр-е элементы для решения конструк-х задач ограничивающихся плоскостью, получают с помощью следующих команд:

Команда ВЫПОЛНИТЬ ТОЧКУ. Точечный элемент явл-ся вспомог-м сред-м для маркировки и послед-го нахождения определенной позиции в сис-ме коор-т. Такой эл-т на экране графич-го дисплея изображ-ся или в виде ярко светящ-ся точки, или креста, или малого квадрата и т.п. при выводе содержимого экрана на бумагу точечный элемент, как правило, не вычеркиваеся.

Команда ВЫПОЛНИТЬ ПРЯМУЮ. Прямые явл-ся наиболее часто использ-ми графич-ми элем-ми. Опорные точки прямых при вводе могут опред-ся различ-м образом, например значением коор-т, или точечными элементами.

Команда ВЫП-ТЬ ОКРУЖНОСТЬ. Геом-й элем-т окр-ть может пред-ть собой одну из модификаций: полную окруж-ть или дугу окр-ти. Различие м/у этими модифик-ми существенно лишь для использ-я, так как полная окр-ть явл-ся особым случаем дуги окр-ти, у кот-й начальная и конеч-я точки совпадают.

Команда ВЫП-ТЬ КРИВУЮ. Кривые произ-й формы могут быть получ-ны заданной послед-тью точек. С помощью CAD через эти точки по опред-м матем-м законам проводят сглаживающую кривую. Некоторые кривые произ-й формы имеют только огранич-ю крутизну или радиусы кривизны, другие могут быть предст-ны а любой форме. Некот-е кривые склонны к «выбрасам» или волнистости. Кривые произв-й формы использ-ся для представления аналитически не описываемых форм, которые отлич-ся от простых основ-х элем-в (прямой, окруж-ти и т.д.), например обводы капота автомобиля, прорисованные дизайнером.

КОПИРОВАНИЕ ГЕОМЕТ-Х ЭЛ-В. С копиров-м почти всегда связанна одна из фун-й, например, сдвига. Поворота или зеркального отображения. Спец-й формой копир-я явл-ся эквидистантная функ-я, которая обеспеч-ся формиров-е нового геометрич-го элемента путем исходного элем-та с постоянным шагом.

ИЗМЕНЕНИЕ ДВУМЕРНОЙ ГЕОМЕТРИИ. Существенным св-м CAD явл-ся их способ-ть изменять элем-ты изображения непосред-но на экране дисплея. То есть, сущ-т фун-ии, позволяющие по одной команде изменять или создавать новую геометрич-ю форму эл-та, напр-р растянуть или сжать отдельный элем-т модели изделия.

2 Лингвистическое обеспечение САПР ТП.

    Одной из основных задач проектирования САПР, является формализация технологической информации как переменной, так и условно-постоянной, и представление ее с помощью набора формальных правил, позволяющих всю информацию записать на языке ЭВМ. Если условно-постоянная информация достаточно легко преобразуется к формализован-ному виду (справочные таблицы, таблицы решений, таблицы соответствий), то для переменной информации эта задача значительно сложнее. Линг-вистическое обеспечение – совокупность языков, используемых в процессе разработки и эксплуатации САПР. Под «языком» понимается любое средство общения, любая система символов и знаков для представления и обмена информацией. Лингвистическое обеспечение образуется следующими языками:    

 ° программирования;                                                                 

 ° управления;                                                                     

 ° проектирования.                                                                   

     Языки программирования необходимы для создания программного обеспечения при разработке САПР. В принципе языки программирования относят и к программному обеспечению САПР. Здесь мы их подробно рассматривать не будем, информация о них приведена в специальной лите-ратуре. Напомним лишь, что к наиболее распространенным языкам программирования относятся Раsса1, Fortran, Basic, Си (различных версий). В настоящее время на их базе разработаны и повсеместно используются среды программирования такие, как, соответственно, Delhhi, Vi-sual Fortran, Visual Basic, Visual Си (также различных версий). Языки управления служат для управления ЭВМ периферийными устройствами. Это операционная система Windows, драйверы принтеров и т.д. Эти языки также относят к программному обеспечению САПР. Они в требуемом в данном курсе объеме были описаны ранее. Языки проектирования ориен-тированы на пользователей - проектировщиков и предназначены для эксплуатации САПР, в том числе и САПР технологических процессов (САПР ТП). Эта группа языков делится на:      

 ° входные;                                                                      

 ° внутренние;                                                                       

 ° выходные.                                                                         

     Входные языки являются средством взаимодействия конечного пользователя с САПР, например, в ходе подготовки и ввода исходных данных или формирования проблемы. Внутренние языки обычно скрыты от ря-дового пользователя и служат для представления информации, передаваемой между различными подсистемами САПР и ЭВМ. Выходные языки обеспечивают оформление результатов проектирования в текстовом или графическом виде. В различных САПР ТП они могут применяться с различной степенью развернутости и в различном исполнении (рис.2.34).

       В вопросе формализации описания технологической информации можно выделить два принципиальных методических подхода:

· разработка комплекса кодировочных ведомостей;

· использование специального формализованного языка.                

Рисунок 2.34. Преобразование информации в САПР

   При проектировании на базе типовых технологических процессов сначала необходимо найти соответствующий типовой технологический процесс. Для этого вместо чертежа детали достаточно указания, к какому типу она относится. Это можно сделать при помощи классификации деталей и задания классификационных признаков типа. Таким образом, можно описать самую трудную часть сведений о детали (ее геометрию). Сведения о размерах и других требованиях можно описать с помощью специальных кодировочных таблиц, разрабатываемых для каждого типа деталей.

 

Билет 16