Принятие решений при технологическом проектировании

Решение задачи технологического проектирования с помощью ЭВМ представляет собой моделирование деятельности технолога, проектирующего технологический процесс. Поэтому важно знать, каким образом технолог находит то или иное решение, и какие мето­дологические принципы заложены в его деятельности.

Множество частных технологических задач, которые решает технолог в процессе проектирования, можно свести в две группы. Первую группу составляют задачи, которые легко поддаются формализации. К таким задачам следует отнести расчет режимов резания, расчет припусков на механическую обработку, расчет норм времени и т.д. Решение этих задач сводится к выполнению расчетов по формулам. Для них легко составить формальный алгоритм, позволяющий для решения использовать ЭВМ. Однако таких задач при технологическом проектировании немного.

Большую часть – вторую группу – составляют задачи, которые условно называют неформализованными. К таким задачам относятся: выбор метода обработки, выбор оборудования, инструмента, на­значение схемы базирования, выбор вида заготовки, определение последовательности операций и т.д. Эти задачи объединяет то, что для них в технологии машиностроения нет формальных методов решения, т.е. не установлены функциональные соотношения, позво­ляющие формально получать решения с учетом исходных данных.

Например, рассмотрим задачу о выборе метода обработки отверстия заданных размеров и точности. Для ее решения технологу не нужно изобретать новые методы обработки отверстий, а следует использовать уже известное, апробированное решение. В технологии машиностроения применяется ряд проверенных на практике методов обработки отверстий: для черновых – сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание; для чистовых – растачивание чистовое, развертывание, протягивание, хонингование. Следовательно, имеется конечный набор известных методов обработки (типовых решений), и задача технолога состоит в обоснованном выборе одного из них.

Каждый из методов обработки (типовое решение) имеет область рациональ­ного применения. Например, при отсутствии отверстия в заготовке первым черно­вым проходом назначают сверление. Если окончательные размеры отверстия велики, сначала сверлится отверстие меньшего диаметра, а затем оно рассверливается. В крупносерийном и массовом производстве применяют более точные методы получения заготовок, поэтому в заготовке отверстие, как правило, имеется. Тогда в качестве типового прохода используют зенкерование. Однако зенкеры изготавливают диа­метром до 150 мм. Поэтому при больших размерах отверстия необходимо произ­водить растачивание.

Чистовая обработка отверстий по седьмому квалитету ведется развертыванием. Но стандартные развертки имеют диаметр до 80 мм, поэтому для получения боль­ших отверстий применяют чистовое растачивание. В массовом производстве часто используют протягивание.

Таким образом, основной принцип деятельности технолога при решении рассматриваемой задачи состоит в обоснованном выборе (принятии) типового решения с учетом комплекса условий.

Следует отметить, что одной из трудностей процесса формализа­ции является то, что существующие в технологии машиностроения эмпирические зависимости количественных отношений выражаются громоздкими таблицами, имеющими большое число значений, либо эмпирическими формулами, не охватывающими различных условий производства. В связи с этим очень важными являются работы, выполняемые в области теоретических и экспериментальных иссле­дований по установлению более точных количественных зависимостей, связывающих производительность, точность обработки и качество по­верхности с методами и режимами резания для различных условий обработки.

Основываясь на математическом анализе и статистическом иссле­довании, таблицы и эмпирические формулы можно заменить матема­тическими выражениями. В этом случае повышается эффективность и точность расчета многих параметров и уменьшается загрузка памяти ЭВМ.

Формализация процессов технологического проектирования не­разрывно связана с описанием количественных связей информацион­ной структуры детали с технологическими особенностями ее обра­ботки. Между конструкцией, геометрической структурой и другими характеристиками деталей и структурой технологического процесса существуют объективные связи. Так, геометрическая структура дета­лей предопределяет методы достижения требуемой точности, выбор технологических и измерительных баз, последовательность обработки элементарных поверхностей деталей и их измерения, межоперацион­ные размеры, припуски и допуски и т.д. Чтобы получить полное описание геометрии любой машиностроительной конструкции, необ­ходимо описать ее структуру, форму, размеры и взаимное располо­жение отдельных ее элементов.

Для этого достаточно представить весь набор типовых решений, а также условий, при которых может быть принято каждое из них, в формализованном виде. Тогда процесс выбора сводится к проверке соответствия исходных данных и условий применяемости типового решения. В случае выполнения всех условий соответствующее типо­вое решение принимается.

Рассмотрим задачу выбора шлифовального круга на операцию круглого наружного шлифования методом врезания. Для машинного решения этой задачи необходимо:

· сформиро­вать множество типовых решений;

· сформировать комплекс усло­вий применяемости;

· сформировать массив параметров применяе­мости;

· разработать алгоритм логической проверки соответствия исходных данных и условий применяемости.

Допустим, на некотором предприятии имеются шлифовальные станки трех моделей – они и составляют множество типовых реше­ний:

МТР = {ЗУ12В, ЗУ131М, ЗМ163В}.

Сформируем комплекс условий применяемости выявленных типовых решений. Комплекс условий применяемости – это мно­жество параметров, проверка которых с достаточной достоверностью позволит выбрать то или иное решение. Условиями применяемости в данном случае являются размещение детали в рабочей зоне станка и возможности обработки ее на данном типе оборудования. Первая группа условий регламентирует габаритные размеры детали – диа­метр вала D и длина L (рис. 2.1) должны находиться в пределах, допустимых рабочей зоной станка. Вторую группу условий сос­тавляют следующие требования: длина шлифуемой шейки l не долж­на превышать высоту шлифовального круга H; высота бурта h у шлифуемой шейки детали 3 не должна быть больше, чем перепад шлифовального круга 1 и закрепляющей его планшайбы 2.

Рис. 2.1. Схема установки детали на шлифовальном станке

Условия применяемости типового решения являются ограниче­ниями на параметры, характеризующие исходные данные рассматриваемой задачи. Это позволяет описать комплекс условий применяе­мости математическими средствами:

Совокупность параметров, регламентированных комплексом усло­вий применяемости, называют комплексом параметров применяе­мости. В данном случае

КПП = { D, L, l, h }.

В соответствии с комплексом параметров применяемости форми­руются исходные данные задачи и характеристики типовых решений.

Для решения задачи нужно выявить допустимые для каждого типового решения диапазоны параметров применяемости. Соответст­вующие характеристики шлифовальных станков и обрабатываемых деталей приведены в табл. 2.1.

Табл. 2.1. Условия применяемости шлифовальных станков

Модель станка	Параметры станков, мм
D	L	l	h
ЗУ12В	£200	£ 500	£40	£50
ЗУ131М	£280	£700	£50	£75
ЗМ163В	£280	£1400	£200	£75

Далее формируется массив условий применяемости:

В соответствии с комплексом условий применяемости для задан­ного набора исходных данных (параметров деталей) U _д = { D _д, L _д, l _д, h _д} из трех имеющихся принимается то решение, которое удов­летворяет неравенствам КУП.

Процедуру проверки этих условий можно описать при помощи формального алгоритма (рис. 2.2).

На основе этого алгоритма может быть составлена программа для ЭВМ, позволяющая для любого набора U _д выбрать модель шли­фовального станка.

Рис. 2.2. Схема алгоритма выбора шлифовального станка

Важнейшим этапом в разработке алгоритма решения задачи логического типа является формирование комплекса условий приме­няемости. В рассмотренном примере выделены лишь условия, опре­деляющие принципиальную возможность обработки. В производ­ственных условиях этот комплекс может быть расширен.

Итак, при решении любых технологических задач с применением ЭВМ необходимо в каждом случае сформировать множество типовых решений, комплекс условий применяемости каждого типового решения, массив условий применяемости, а также разработать правила проверки этих условий – алгоритм решения. Для всех частных технологических задач, которые являются составными элементами технологического процесса, также решается весь комплекс вопросов технологического проектирования. На основании полученных решений формируется полный технологический процесс.