Б). Особенности формирования технологического процесса

При разработке техпроцесса он является объектом соответствующего про­ектного технологического решения, предназначенного для после­дующей реализации в производстве. Формирование такого реше­ния применительно к ТП имеет следующие особенности:

• процесс проектирования может быть разделен на стадии и уровни. Получение общего решения, связанного с разработкой единичного ТП, является результатом выполнения отдельных про­ектных задач и процедур (принцип декомпозиции). Любой ТП мо­жет быть разделен на этапы (см. табл. 1.2). Каждый этап состоит из отдельных операций. Каждая операция включает технологические и вспомогательные переходы. Принимая решения на каждом уров­не проектирования, последовательно детализируют его объект.

Таблица 1.2. Характеристика и задачи этапов технологического процесса

• связь между уровнями проектирования носит иерархический характер. Высшим уровнем является, например, уровень установ­ления стадий изготовления детали, низшим — уровень разработки содержания и последовательности выполнения рабочих и вспомо­гательных ходов. Принятие проектного решения ведут последова­тельно по соподчиненным уровням;

• существует приоритет решений, принятых на высших уровнях проектирования, по отношению к низшим. Решения, принятые на высших уровнях, обязательны для низших. Так, например, если на этапе разработки маршрутного ТП изготовления детали была выбрана схема установки заготовки при обработке, то на уровне определения содержания операции эта схема является основой для выбора варианта станочного приспособления;

• при невозможности на более низшем уровне проектирования исполнить решение, принятое на более высоком уровне, послед­ний информируют о необходимости корректировки решения (принцип обратной связи). Например, разработка содержания и последовательности выполнения переходов операции обработки на станке с ЧПУ может привести к превышению необходимого количества режущего инструмента над возможностями револьвер­ной головки. Возникает необходимость переноса части переходов в другие операции. Поэтому необходимо вернуться на более высо­кий (ранний) уровень проектирования и провести перекомпонов­ку операций;

• процесс проектирования носит итерационный характер. Этот принцип предполагает обязательно полное (пусть вариантное) решение задач каждого уровня, после чего возможен переход к следующему;

• действует принцип неокончательности решений. Он позволя­ет проектировщику получать не одно, а несколько решений, близ­ких к оптимальному. Это особенно важно для верхних уровней про­ектирования, где трудно использовать формальные критерии вы­бора рационального варианта;

• при проектировании ТП изготовления изделий некоторые ре­шения могут быть использованы повторно для аналогичных про­ектных ситуаций (принцип преемственности решений).

Традиционно используемые в практике ТПП изделий машино­строения обобщенные алгоритмы неавтоматизированного проек­тирования единичных ТП изготовления деталей и сборки пред­ставлены на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Обобщенные алгоритмы

неавтоматизированного проектирования единичных ТП.

По сути на рис. 1.5 укрупненно показаны после­довательности действий проектировщиков при разработке указан­ных ТП в рамках выполнения соответствующей функции ТПП и сохранении всех информационных связей и взаимодей­ствий. Цель, задачи и технологическое содержание каждого из эта­пов подробно рассмотрены в учебно-научной литературе. Остановимся лишь на основных аспектах неав­томатизированного проектирования единичных ТП.

Особенностью представленных на рис. 1.5 последовательностей действий является строгая обусловленность их этапов: нельзя ме­нять этапы местами. Например, нельзя разрабатывать маршруты обработки основных поверхностей (точнее — изготовления основ­ных поверхностей, см. этап 6 на рис. 1.5, а), если неизвестны техно­логические параметры исходной заготовки (см. этап 5). В принци­пе, допустимо не выполнять некоторые этапы. Например, если исходная заготовка задана директивно — в частности, будет получена от изготовителя, то ее конструктивно-технологические пара­метры известны и необходимость в выполнении соответствующего этапа проектирования отпадает. Однако нарушение порядка дей­ствий, что в равной мере относится к ТП изготовления деталей и сборки, неизбежно ведет к грубым ошибкам.

При выполнении отдельных этапов проектирования единичных ТП изготовления детали необходимо придерживаться некоторых специальных принципов. Например, при выборе технологических баз (см. этап. 7) следует соблюдать принцип совмещения устано­вочных и измерительных баз, а также принцип постоянства баз.

Разработка маршрутного ТП (см. этап 8) и операционной техно­логии (см. этап 9) безусловно, являются самостоятельными и слож­ными этапами проектирования, каждый из которых обладает собст­венной внутренней иерархией задач. Итоговые результаты их реше­ния оформляют самостоятельными документами.

Наиболее рациональной стратегией технологического проекти­рования следует считать такую, при которой одновременно разра­батывают несколько альтернативных и конкурирующих вариантов отдельных операций, или даже процессов в целом. Последнее не всегда делают при неавтоматизированном проектировании единич­ных ТП, предпочитая строить структуру последних из оптимизи­рованных вариантов технологических операций, что, впрочем, не является вполне оправданным и может даже привести к ошибоч­ным результатам.

Оптимизацию ТП можно выполнять на уровне операций, когда выбирают оптимальные структуры и параметры операций (напри­мер, режимы резания), и на уровне ТП, когда определяют содер­жание его основных этапов, их порядок и взаимосвязь (структуру ТП). В последнем случае оптимизация носит характер структурной оптимизации. Доказано, что структурная оптимизация эффектив­нее параметрической и позволяет получать более оптимальные решения. Например, эффективность операции обработки загото­вок на автоматизированном оборудовании во многом зависит от оптимальности состава и последовательности переходов и в меньшей степени — от оптимизации режимов резания. Структурную оптимизацию осуществлять сложнее, чем параметрическую.

При решении задач оптимизации в качестве целевых функций можно использовать заданное качество изделия, заданную производи­тельность процесса, минимальные затраты на изготовление изделия.

Решение большинства задач неавтоматизированного техноло­гического проектирования базируется на использовании профес­сиональных знаний и опыта проектировщика, т.е. обучаемого и постоянно совершенствуемого специализированного интеллекта человека. Это в значительной мере объясняется тем, что, как уже указывалось ранее, подавляющее большинство задач проектиро­вания являются трудно или неформализуемыми в их современ­ных постановках. Вместе с тем практически любое современное средство автоматизации проектных работ по своей сути представ­ляет интеллектуальный автомат, действие которого базируется на использовании в большей или меньшей степени формальных про­ектных процедур.

Под проектной процедуройпонимают составную часть процесса автоматизированного проектирования, направленную на получе­ние проектного решения, являющегося конечным описанием (ча­стью конечного описания) объекта проектирования. Под объек­том проектирования здесь понимают ТП в целом, или его отдель­ный, законченный фрагмент. Для решения проблемы автомати­зации технологического проектирования исключительно важен принцип формализации как отдельных проектных операций, со­ставляющих части любой проектной процедуры, так и процедур в целом.

Для того чтобы в автоматизированном режиме получить еди­ничный ТП, не уступающий по качеству процессу, разработанно­му специалистом, необходимо предварительно создать формаль­ные (формализованные) проектные процедуры. Комплексное ис­пользование этих процедур и должно обеспечить желаемый ре­зультат автоматизированного проектирования. При соблюдении общей последовательности этапов неавтоматизированного проек­тирования ТП (см. рис. 2.1), проектные процедуры могут по содер­жанию существенно, или даже принципиально, отличаться от со­вокупности действий, ведущих к получению аналогичного резуль­тата в неавтоматизированном режиме.

Создание формальных проектных процедур и их комплексов на базе корректного использования основных технологических прин­ципов и правил определяет сущность и сложность проблемы авто­матизации технологического проектирования. Без ее решения не­возможно обеспечить конкурентоспособность изделий машиностро­ения и прогресс в этой важнейшей отрасли.

1.2.2. Задачи, решаемые при технологическом проектировании

Примечание: Эти задачи излагаются по книге «Автоматизированное проектирование технологических процессов в машиностроении» (под редакцией Н. М. Капустина, М.: Машиностроение, 1985).