Классификация методов автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и технологических процессов

Автоматизированное проектирование основано на использовании созданных ранее конструкторских и технологических решений. Если же такие решения отсутствуют, то осуществляется проектирование оригинальных конструкций и технологических процессов. Поэтому методы автоматизированного проектирования (рис. 9.1) подразделяются на две основные группы: адресации и синтеза.

Рис. 9.1. Методы автоматизированного проектирования

Системы, основанные методе адресации, называют поисковыми или вариантными, а системы, основанные на методе синтеза - генерирующими.

Метод адресации основан на принципе унификации - рациональном сокращении количества вариантов проектирования конструкций и технологических процессов. Для использования этого метода в САПР К и ТП предварительно создают унифицированные конструкторские решения (например, комплексные детали) и унифицированные технологические решения (например, типовые или групповые технологические процессы).

В качестве примера на рис. 9.2 представлена унифицированная (комплексная) деталь, содержащая конструктивные элементы всех деталей данной классификационной группировки.

Метод заключается в нахождении для заданного конкретного случая подходящего унифицированного решения и его настройки в соответствии со структурой и конкретными параметрами проектируемого объекта. Поиск осуществляется с помощью поискового описания (адреса), которое является кодом, полученным в результате классификации и кодирования детали.

При этом возможны три варианта реализации метода адресации:

- если проектируемый объект создан ранее, то задача заключается лишь в его нахождении и соответствующем использовании (документировании на бумажных носителях, использовании для дальнейших этапов подготовки производства). Поэтому эта разновидность метода адресации называется полным заимствованием;

- если проектируемый объект отличается от найденного унифицированного только параметрами (размерами, моделями оборудования и др.) и полностью совпадает по структуре (топологии конструкции, количеству и содержанию операций и др.), то задача заключается в настройке (изменении) значений параметров унифицированного объекта (размерных, моделей оборудования и др.). Поэтому эта разновидность метода адресации называется заимствованием с параметрической настройкой;

- если проектируемый объект отличается от найденного унифицированного как структурой (топологией конструкции, количеством и содержанием операций технологического процесса), так и параметрами (размерами, моделями оборудования и др.), то задача заключается в изменении структуры унифицированного решения путем исключения из него отдельных фрагментов или элементов (элементов конструкции, операций технологического процесса и др.) и в настройке (изменении) значений параметров унифицированного объекта. Поэтому эта разновидность метода адресации называется заимствованием со структурной и параметрической настройкой.

Рис. 9.2. Пример деталей одной классификационной группировки

Метод синтеза основан на создании конструкции изделия или технологического процесса его изготовления из отдельных, более простых составляющих - фрагментов и/или элементов. Очевидно, что этот метод рационально использовать в тех случаях, когда отсутствуют унифицированные решения создания объекта, то есть невозможно применение метода адресации. Кроме того, этот метод используется для создания унифицированных решений, которые впоследствии будут использованы для проектирования методом адресации.

Различаются три варианта реализации метода синтеза:

- с использованием фрагментов;

- с использованием элементов;

- чистый синтез.

В том случае, если в базе данных САПР имеются ранее созданные унифицированные фрагменты (модули) конструкторских и технологических решений (например: совокупности элементов конструкций, операций технологических процессов и др.), то они объединяются с элементами конструкций и технологических процессов, в результате чего создается проектируемая конструкция изделия и технологический процесс его изготовления. Поэтому эта разновидность метода синтеза называется синтезом из фрагментов.

Если унифицированные фрагменты отсутствуют в базе данных САПР, то в качестве объектов, из которых осуществляется синтез, используются простейшие элементы (например, для проектирования графических изображений в качестве таких элементов используются: точка, отрезок, окружность, дуга, цилиндр, призма, конус, шар и др., а при проектировании технологических процессов в качестве элементов могут использоваться: технологические операции, переходы, модели технологического оборудования, инструменты и др.). Поэтому эта разновидность метода синтеза называется синтезом из элементов.

Обычно методы синтеза из фрагментов и элементов используются совместно. В качестве примера на рис. 9.3 показана гидравлическая схема, синтезированная из составляющих фрагментов – условных изображений входящих в нее гидравлических аппаратов (эти фрагменты, в свою очередь, состоят из элементов: отрезков, дуг, окружностей и др.). Причем, объединение фрагментов (изображений гидравлических аппаратов) осуществляется с помощью элементов, в данном случае - отрезками, представляющими линии связи.

Рис. 9.3. Пример синтеза гидравлической схемы из фрагментов и элементов

Метод чистого синтеза, обобщенная схема которого представлена на рис. 9.4, основан на использовании логических правил и аналитических зависимостей между входными (исходными) данными для проектирования и возможными вариантами проектных решений проектируемого объекта.

Рис.9.4. Обобщенная схема метода синтеза

В качестве исходных данных выступает техническое задание на проектирование объекта. Например, для проектирования конструкции изделия задаются его основные технические характеристики, такие как: мощность, частоты вращения выходного вала, динамические характеристики и др. При проектировании технологического процесса изготовления детали или сборки изделия в качестве исходных данных используются соответственно рабочий чертеж детали и сборочный чертеж изделия. Причем, на проектируемое изделие могут накладываться дополнительные ограничения (например: предельные габариты, масса и др.). В процессе проектирования технологического процесса ограничениями являются технологические возможности конкретного предприятия, на котором изделие будет изготавливаться, определяемые имеющимся оборудованием, оснасткой, инструментами и др.