Основные задачи автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и технологических процессов

Системы автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и технологических процессов решают основные задачи конструкторской и технологической подготовки производства выпускаемых изделий.

К основным задачам конструкторской подготовки производства изделий относятся:

- управление процессом конструкторской подготовки;

- разработка технических заданий на новые изделия, узлы, детали;

- эскизное, техническое и рабочее проектирование изделий;

- стандартизация и унификация конструкций и конструкторской документации;

- изготовление конструкторской документации.

Система технологической подготовки производства осуществляет разработку технологических процессов изготовления изделий, подготовку программ для оборудования с числовым программным управлением, проектирование и разработку средств производства (оборудования, оснастки, режущих и мерительных инструментов и др.), необходимых для выполнения технологических процессов.

Технологическая подготовка производства изделий охватывает:

- управление технологической подготовкой производства, отработку изделий на технологичность;

- проектирование технологических процессов изготовления и сборки изделий;

- техническое нормирование;

- проектирование специальных инструментов и оснастки;

- технологическую подготовку производства специальных инструментов и оснастки;

- изготовление специальных инструментов и оснастки и их внедрение;

- расчет производственных мощностей и сводных технологических нормативов на изделия;

- подготовку программ для программно-управляемого технологического оборудования;

- типизацию и нормализацию технологических процессов и оснастки.

В результате выполнения своих функций системы конструкторской и технологической подготовки производства создают информационную базу в виде нормативно-технических данных, необходимых для организации управления всем предприятием в целом.

Задачи проектирования конструкций изделий и технологических процессов их изготовления являются наиболее сложными и ответственными в процессе конструкторской и технологической подготовки производства.

Исходными объектами производства машиностроительного предприятия являются выпускаемые изделия, каждое из которых определяется соответствующей конструкцией.

Конструкция (от латинского constructio — составление, построение) — это технический объект, имеющий определенный состав и взаимное расположение элементов, предназначенный для выполнения заданных функций.

Проектирование конструкции (конструирование) — это процесс создания модели предполагаемого (или возможного) объекта, результатом чего является конструкторская документация, необходимая для разработки технологического процесса изготовления объекта.

Известно, что изделия, выполняющие одинаковые функции, могут быть различными по конструкции. Так, например, модели автомобилей, имеющие одинаковые технические характеристики, различаются по конструкции сборочных узлов и деталей, используемым материалам и др. В связи с этим, они отличаются потребительскими характеристиками, такими как: надежность и долговечность в процессе эксплуатации, ремонтопригодность, привлекательность внешнего вида и др., - которые определяют потребительские свойства изделий и подразделяются потребителями на "хорошие" и "плохие". Очевидно, что основной задачей проектирования является разработка такой конструкции изделия, которая обеспечивает наилучшие потребительские свойства. Эта задача осложняется тем, что разработанная конструкция должна быть рациональной и с точки зрения изготовления изделия в конкретных производственных условиях. Конструкция изделия, удовлетворяющая данным требованиям, является оптимальной. Очевидно, что проектирование такой конструкции является сложной многовариантной задачей, причем в настоящее время, даже при использовании современных средств автоматизированного проектирования, можно лишь говорить о создании рациональных конструкций изделий, приближенных к их оптимальным вариантам.

САПР К решает основные задачи конструкторского проектирования:

- реализацию принципиальных схем проектируемых объектов;

- конструирование отдельных деталей, компоновку узлов и агрегатов;

- оптимизацию конструкций изделий;

- оформление технической документации: чертежей сборочных единиц, деталей, схем (электрических, гидравлических и др.), спецификаций и др.

При этом одна группа задач, определяющая геометрические параметры объектов, является задачами геометрического проектирования. Другая группа задач, обеспечивающая синтез структур объектов, представляет задачи топологического проектирования.

Задачами геометрического проектирования являются геометрическое моделирование и геометрический синтез.

Геометрическое моделирование - это решение позиционных и метрических задач на основе преобразования геометрических моделей объектов. Так, примерами позиционных задач являются, например: определение координат точек пересечения элементов геометрических объектов, касания, взаимного расположения объектов и др. Примеры метрических задач: вычисление длины, площади, объема, центра масс, моментов инерции объектов и др.

Геометрический синтез - это формирование изображений сложных геометрических объектов из более простых. Так, например, создание изображений сложных по конфигурации деталей осуществляется с помощью простых графических элементов, так называемых примитивов: отрезков прямых, окружностей, дуг, поверхностей и др.

Задачи топологического проектирования: компоновка, размещение и трассировка.

На основании решения задачи компоновки и размещения определяется рациональное пространственное расположение объектов, например: расположение валов, зубчатых колес и опор в приводе станка.

Трассировка позволяет определить пространственное расположение связей (соединений, коммуникаций) между элементами проектируемых объектов, например: траектории прохождения трубопроводов между элементами гидравлических, пневматических систем.

Оптимизация конструкции осуществляется с целью определения наиболее эффективного варианта конструкции изделия, обеспечивающего требуемые потребительские свойства и возможности эффективного производства этого изделия в конкретных условиях машиностроительного предприятия.

Технологический процесс – это часть производственного процесса, связанная с изменением формы и физических свойств объекта, представляющая собой последовательность выполняемых при этом технологических операций.

Разработка технологического процесса – это создание модели технологического процесса в виде технологической документации, необходимой для изготовления изделия: технологических карт, операционных эскизов, программ для обработки на станках с ЧПУ, технологических наладок.

САПР ТП решает задачи основные задачи технологического проектирования:

- разработку структур и определение параметров технологических процессов;

- оптимизацию технологических процессов;

- разработку программ для программно-управляемого технологического оборудования;

- оформление технологической документации.

При разработке структуры технологического процесса определяется последовательность и состав его элементов: операций и переходов.

Решение задачи определения параметров технологического процесса обеспечивает назначение размерных параметров обрабатываемых поверхностей в процессе выполнения технологических операций, выбор необходимого оборудования, оснастки, приспособлений, инструментов и др., выполнение необходимых расчетов (режимов обработки, трудоемкости и др.).

Оптимизация технологического процесса осуществляется с целью определения наиболее эффективного технологического процесса из возможного множества вариантов технологических процессов изготовления изделия в конкретных производственных условиях.

Автоматизированная разработка программ для программно-управляемого технологического оборудования осуществляется с помощью систем автоматизированной подготовки программ (САПП).

Для реализации разработанного технологического процесса в производстве зачастую необходимо использование специальных инструментов, приспособлений, оснастки и оборудования, проектирование конструкций которых осуществляется с помощью САПР К.