Юликов М.И. и др. Проектирование и производство режущего инструмента

Подождите немного. Документ загружается.

Задняя направляющая часть круглых, шлицевых, квадратных

и шестигранных протяжек выполняется цилиндрической формы

размерами а\,

„ = d

mln

, где d

mIn

—

наименьший диаметр протя-

нутого отверстия.

У протяжек с прямоугольным поперечным сечением (плоские,

пазовые) задняя направляющая часть должна иметь аналогичную

форму и размеры: Д,.

= B

mln

; //,.„ = #

mln

, где В

, Я

—

соответственно размеры задней направляющей; В

тп

, Н

та

—

соответственно размеры протянутого отверстия.

Размеры длин задних направляющих: а) для цилиндрических

и шлицевых протяжек /

. „ = 20-Г-70 мм в зависимости от длины

протягиваемого отверстия; б) для шпоночных и плоских протяжек

.„ = (1,5ч-2) t

, где t

— шаг режущих (рабочих) зубьев.

При протягивании двух соосных отверстий или отверстия с вы-

точкой длина задней направляющей /

= т + с + 20 мм,

где т — ширина выточки; с — большая ширина (глубина) от-

верстия.

Для инструмента, который имеет специальные цилиндриче-

ские направляющие, работающие по кондукторным втулкам,

диаметр передней направляющей назначается конструктивно

с учетом того, что он не должен превышать определенной вели-

чины, ограниченной работой последующей режущей части ин-

струмента. Диаметр задней направляющей d

= D + (1ч-2),

где D — диаметр рабочей части инструмента, мм (в случае ком-

бинированного инструмента — диаметр предшествующей ступени

инструмента).

Длина направляющей части принимается в зависимости от

расположения обрабатываемых поверхностей детали относительно

кондукторных втулок, длины и хода инструмента. Однако не-

обходимо соблюдать условие — в начале резания направляющие

инструмента должны войти в кондукторные втулки на величину

(14-1,5) da. н (а. в), где d

(а. н) — диаметр направляющей части

(передней или задней).

Для обеспечения требуемой точности обработки диаметры

цилиндрических направляющих инструмента выполняются по

посадкам q6.

2.4.2.12. Определение недостающих размеров (блок 15), назначение

допусков и технических условий (блок 16)

Размерные параметры определяются в каждом конкретном

случае проектирования по своим зависимостям и включают в себя

назначение различных выточек, фасок, переходных и технологи-

чески необходимых поверхностей.

При реализации блока 16 используют как отдельные расчеты

по определению допусков (на развертки, метчики, плашки, фа-

сонные резцы, зуборезный инструмент), так и практические ре-

комендации.

130

2.4.2.13. Отработка конструкции РИ на технологичность

Согласно ГОСТ 14.20183 ЕСТПП «Общие правила обеспечения

технологичности конструкций изделий», технологичность опреде-

ляется конструктором-разработчиком и технологом совместно.

Существует два метода оценки технологичности: качественный

(технологично или нетехнологично) и количественный. Качествен-

ную оценку рассматривают предварительно перед количественной.

Количественная оценка технологичности определяется несколь-

кими показателями, регламентируемыми ГОСТом. К ним отно-

сятся трудоемкость изделия, технологическая себестоимость,

коэффициенты точности обработки, шероховатости поверхностей,

унификации, стандартизации, использования материала и др.

Используемые формулы просты и легко поддаются автоматиза-

ции. Затруднения главным образом связаны с получением исход-

ной информации и необходимостью быстрого получения резуль-

татов расчета. Последнее затруднительно, так как в процессе

проектирования изделия отсутствует технологический процесс

его изготовления. В этих условиях, например при подсчете себе-

стоимости изготовления, используют специальные методики, осно-

ванные на данных, известных на исследуемом этапе проектирова-

рия и использование которых обеспечивает приемлемую точность

насчетов (ошибка не более 10—15 %).

3.. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИ

С созданием систем автоматизированного проектирования

(САПР) изменяется технология самого процесса проектирования

и соответственно функции и роль конструктора. Усиливаются

элементы творчества конструктора. Он должен уметь управлять

всем процессом проектирования и принимать решения в сложных

ситуациях, вводя их непосредственно в ЭВМ (без участия про-

граммистов).

В перспективе, в связи с реализацией гибких производствен-

ных систем (ГПС), стоит задача объединения системы техни-

ческой подготовки производства (всех процессов конструк-

торской и технологической подготовки) и процесса производства

в единую автоматизированную комплексную систему, управляе-

мую с помощью ЭВМ. Здесь оптимизация принимаемых решений

будет осуществляться более совершенно, что и обеспечит повы-

шение эффективности использования автоматизированного про-

ектирования и АСУ. При этом будет использоваться комплексная

инструментальная система, в которую войдут: 1) система автома-

тизированного проектирования РИ (САПРИ); 2) система автома-

тизированного проектирования технологии изготовления РИ

(САПР ТИ); 3) система автоматизированного обеспечения станков

РИ, включая транспорт, материалы, складирование и др. В данном

разделе рассматриваются лишь вопросы САПРИ.

3.1. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА РИ

Автоматизированная система технологической подготовки про-

изводства (АСТПП) и система автоматизированного проектиро-

вания (САПР). Развитие современного машиностроения немыс-

лимо без использования электронно-вычислительной техники.

Наиболее общей автоматизированной системой в машиностроении

является АСУ соответствующего министерства, включающая АСУ

предприятий (АСУП). В состав АСУП входит большая группа

функциональных подсистем управления по производственному

признаку [3]. Сюда входят задачи управления процессом формиро-

вания производственной структуры (отдел организации произ-

132

3.1. Ориентировочная трудоемкость решения технологических задач

при неавтоматизированном проектирования

Время

, в *

Технологическая задача

КННМЫаЛЬ>

шяксныаль-

нее

кое

Разработка маршрутной технологии

t 22

Разработка операционной технологии

Нормирование маршрутных карт

0,5

Разработка и вычерчивание полного комплекта операци-

онных эскизов к технологическому процессу

Конструирование приспособлений

140

Конструирование специального инструмента 1 40

Итого:

9,5

315

* Конкретные значения норматива зависят от группы сложности изделия.

водства), производством основной продукции (планово-экономи-

ческий и производственно-диспетчерский отдел), вспомогательно-

обслуживающим производством (инструментальное производство,

отделы главного механика и энергетика), материально-техниче-

ским снабжением, сбытом продукции и т. д. Одной из важнейших

подсистем является управление научно-исследовательскими и

опытно-конструкторскими работами (задачи отделов главного

конструктора и главного технолога).

Помимо различных подсистем АСУП, на предприятиях вне-

дряют систему технической подготовки производства (ТПП),

включающей в себя АСТПП — автоматизированную систему тех-

нологической подготовки производства. Частью АСТПП является

САПР ТП (технологического проектирования) и САПРИ (рис. 3.1).

Система автоматизированного проектирования (САПР) и ее

роль в народном хозяйстве. Известно, что между автоматизацией

в сфере проектирования и в сфере производства сложилась диспро-

порция. Как свидетельствует статистика, за последние 100 лет

производительность труда в мировой промышленности выросла

в 15 раз, а инженерно-управленческой деятельности — в 2 раза.

В связи с этим цель автоматизации проектирования — повы-

шение качества, снижение материальных затрат, сокращение

сроков проектирования и стабилизация количества ИТР, занятых

проектированием. Ориентировочная трудоемкость решения тех-

нологических задач при неавтоматизированном проектировании

приведена в табл. 3.1 (по данным ВПТИтяжмаша).

Под автоматизацией проектирования понимают систематиче-

ское применение ЭВМ в процессе проектирования при научно

обоснованном распределении функций между проектировщиком и

ЭВМ и научно обоснованном выборе методов решения задач.

133

АСУП

АСТПП

Проектирование средств технологического оснащения

Получение

чертежа режу-

щего инстру-

мента

САПРИ

Расчет параметров

специального режу-

щего инструмента

Исходные данные

из операционной

технологии

Поиск типоразмера

режущего инструмента

из имеющегося в

наличии

Разработка техпроцесса

изготовления режущего

инструмента

Расчет технико-эконо-

мических показателей

Чертежи

режущего

инструмента

Маршрутные и опера-

ционные технологи-

ческие карты

Ведомость технико-

экономических

показателей

Результаты проектирования

134

Рис. 3.1. Место САПРИ в АСУП

Человек должен решать творческие задачи, а ЭВМ — задачи,

хорошо поддающиеся формализации и решение которых с исполь-

зованием ЭВМ обеспечивает соответствующую эффективность по

сравнению с неавтоматизированным их решением.

Обоснованный выбор методов автоматизированного решения

задач проектирования подразумевает правильный учет возмож-

ностей вычислительной техники и вычислительной математики для

обеспечения приемлемого компромисса между требованиями вы-

сокой точности, степени универсальности, малых затрат машинного

времени, памяти и труда инженера-проектировщика для сбора

исходной информации.

В настоящее время наилучшая форма организации процесса

проектирования достигается при применении САПР — организа-

ционно-технической системы, состоящей из комплекса средств

автоматизации проектирования, взаимосвязанной с подразделе-

ниями проектной организации и выполняющей автоматизирован-

ное проектирование.

Автоматизации поддаются следующие виды работ [11: а) поиск

необходимой информации о материалах, оборудовании, оснастке,

инструментах, режимах резания и др. (15—20 % времени тех-

нолога); б) выполнение стандартных расчетов: припусков, раз-

мерных цепей, профиля кулачков для станков-автоматов, режимов

резаиия и норм времени, расхода материала, геометрических пара-

метров режущего инструмента, элементов приспособлений и т. д.

Плохо поддаются формализации творческие этапы работы,

к которым относятся выбор маршрута, структуры операции,

конструкции технологического оснащения и др.

Средствами обеспечения САПР является методическое, про-

граммное, техническое, информационное и организационное обес-

печение.

Эффективность автоматизированного проектирования воз-

растает с увеличением доли использования ЭВМ в общем цикле

проектирования. Это требует повышения научного уровня тех-

нических дисциплин, используемых при проектировании, т. е.

большей их математизации. С другой стороны, автоматизирован-

ное проектирование обеспечивает решение сложных многова-

риантных задач, а следовательно, реализацию системного под-

хода в процессе проектирования. Последнее обеспечивает более

качественные решения.

Понятие «система» включает в себя в качестве составляющих

такие понятия, как структура, функция, состояние, элемент,

отношение, управление и др. Это создает преимущества системного

подхода перед традиционными методами исследования. В связи

с этим системный подход служит методом комплексного изучения

сложных объектов и процессов. Однако полная реализация САПР

связана не только с организационными трудностями и большими

материальными затратами. Главные трудности заключаются в не-

достаточной разработанности как общей теории проектирования

135

технических устройств и систем, так и специальных разделов по

проектированию их конкретных видов. В связи с этим возникают

задачи разработки как общих закономерностей автоматизирован-

ного проектирования 1301, так и разработки САПР применительно

к конкретным объектам машиностроения (в том числе и к проек-

тированию режущего инструмента [1, 3, 33]).

Комплекс стандартов ЕСТПП по средствам механизации и

автоматизации инженерно-технических работ. Основные положе-

ния о назначении, структуре и порядке создания САПР изложены

в общеотраслевых руководящих материалах по САПР. При созда-

нии и развитии САПР рекомендуется применять следующие

общесистемные понятия:

принцип включения, предусматривающий определение требо-

ваний создания, функционирования и развития более сложной

(включающей данную) САПР;

принцип системного единства, предусматривающий на всех

стадиях создания, функционирования и развития САПР целост-

ность системы, обеспечиваемую соответствующими связями между

подсистемами, а также функционированием подсистемы управ-

ления;

принцип развития, предусматривающий САПР в качестве раз-

вивающейся системы, обеспечивающей наращивание и совер-

шенствование компонентов САПР и связей между ними;

принцип комплексности, предусматривающий связность про-

ектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на

всех стадиях проектирования;

принцип информационного единства, предусматривающий в под-

системах, средствах обеспечения и компонентах САПР единство

терминов, символов, условных обозначений, проблемно-ориен-

тированных языков, программирования и способов представления

информации;

принцип совместимости, предусматривающий согласованность

языков, символов, кодов, информационных и технических харак-

теристик структурных связей между подсистемами, средствами

обеспечения и компонентами САПР, обеспечивающий совместное

функционирование всех подсистем при сохранении открытой

структуры системы в целом;

принцип инвариантности, предусматривающий определенную

универсальность (типизацию) подсистем и компонентов САПР по

отношению к проектируемым объектам.

Четвертая группа стандартов ЕСТПП регламентирует правила

применения технических средств механизации и автоматиза-

ции инженерно-технических работ (ГОСТ 14.401—73—

ГОСТ 14.416—83).

Любой работе по автоматизации предшествует ряд подготови-

тельных мероприятий: выбор объекта и обоснование необходимости

автоматизации; установление оптимальной очередности решения

задач; определение целесообразного уровня автоматизации; ра-

136

ционализация потоков информации; анализ и совершенствование

методов решения задач.

Перечисленные мероприятия конкретизируются соответствую-

щими стандартами. Правила проведения работ по выбору объекта,

подлежащего автоматизации, учитывают следующее: снижение

трудоемкости работ по проектированию; сокращение сроков и

стоимости ТПП; повышение уровня организации и улучшение ка-

чества ТПП; создание предпосылок рациональной организации

основного производства; снижение или полную ликвидацию не-

производительных расходов.

Практика автоматизированного проектирования показала, что

при определенных условиях производства в качестве объекта

автоматизации выгодно выбирать режущий инструмент. Это объяс-

няется следующими причинами: а) большим типажом режущего

инструмента, используемого при оснащении технологического

процесса изготовления деталей машиностроения; б) часто повто-

ряющимися задачами в виде подбора требуемого типоразмера

инструмента и проектирования специального инструмента; в) на-

личием многовариантных задач, оптимизация решений которых

практически неосуществима без использования ЭВМ; г) наличием

определенного, минимально необходимого теоретического мате-

риала, поддающегося математической формализации.

В результате при правильном выборе объекта автоматизации

достигается снижение трудоемкости проектирования режущего

инструмента и улучшается качество его конструкции.

В настоящее время мы располагаем разнообразной вычисли-

тельной техникой, которая используется на различных уровнях

автоматизации решения задач ТПП. Порядок работ по выбору

уровня автоматизации регламентируется ГОСТ 14.404—73, а ме-

тоды расчета показателей приводятся в методике «Состав и поря-

док расчета показателей, определяющих уровень автомати-

зации».

При автоматизированном проектировании используются раз-

личные технические средства: ЭВМ разных типов, средства сбора,

подготовки, передачи и представления информации. Все это вместе

образует комплекс технических средств. Правила выбора техни-

ческих средств регламентируются ГОСТ 14.410—74.

Помимо указанных ГОСТов, регламентирующих работы в об-

ласти механизации и автоматизации инженерно-технических работ,

действуют ГОСТ 23501.0—79 — 23501.15—81, которые упорядочи-

вают проведение работ по созданию САПР. В них оговорены основ-

ные положения: цель создания САПР, его функции, состав, прин-

ципы создания, стадии создания, порядок организации работ на

различных стадиях (технического предложения, эскизного, тех-

нического и рабочего проектов и др.).

Основные этапы при решении любой задачи с использованием

ЭВМ: 1) постановка задачи; 2) разработка стратегий; 3) разработка

методики решения задачи; 4) разработка информационного обес-

137

печения; 5) выбор технических средств и конфигурации вычисли-

тельной системы. Отсюда вытекает, что состав САПР представляет

совокупность методического, лингвистического, математического,

информационного, программного, технического и организацион-

ного обеспечения.

Ниже кратко остановимся на указанных составляющих САПР

применительно к проектированию РИ (за исключением вопросов

лингвистического обеспечения).

Методическое и математическое обеспечение САПРИ. Основ-

ными этапами методического обеспечения являются: 1) постановка

общей задачи проектирования; 2) разбиение общей задачи на

части; 3) разработка стратегии проектирования и выбор методов

решения.

Основные этапы математического обеспечения: 1) моделирова-

ние объекта проектирования; 2) основы построения математиче-

ской модели; 3) блочно-иерархическое проектирование и мате-

матическая модель; 4) методы вычислений; 5) разработка алго-

ритма.

Таким образом, при разработке методического и математиче-

ского обеспечения разрабатываются соответствующая термино-

логия, теория и методы, способы, модели и алгоритмы. Исполь-

зуются нормативы, справочники и стандарты. При автоматизиро-

ванном проектировании РИ кроме общих теоретических положений

также используют методическое и математическое обеспечение,

характерное для инструмента (частично изложенное выше; см.

разд. 2).

Математическая модель — это совокупность математических

объектов (чисел, переменных, векторов, множества и т. п.) и

отношений между ними, которая адекватно отображает некоторые

свойства проектируемого технического объекта. Требования к ма-

тематическим моделям: точность, экономичность, степень уни-

версальности. Классификация математических моделей: функцио-

нальные (чаще всего в виде систем уравнений); структурные

(в форме матриц, графов, списков векторов); теоретические и

формальные (при рассмотрении объекта в виде «черного ящика»).

В процессе решения задачи с использованием ЭВМ можно

выделить несколько основных этапов, осуществляемых в следую-

щей последовательности: а) содержательная постановка задачи;

б) математическая постановка; в) поиск оптимального решения;

г) разработка алгоритма решения; д) программирование; е) от-

ладка программы на ЭВМ; ж) решение задачи.

Следует учесть, что в процессе решения возникает необходи-

мость в осуществлении итеративных процессов, т. е. необходи-

мость в возвратах на предшествующие этапы и повторное их

выполнение.

Ниже кратко рассмотрены перечисленные этапы, начиная

с содержательной задачи (в общем виде это связано с рассмотре-

нием СПРИ). Этапы д—ж здесь не рассматриваются.

138

3.2. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

РАСЧЕТА РИ

3.2.1. Алгоритмы и их свойства

Алгоритм —• это точное предписание, определяющее вычис-

лительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных

к искомому результату.

Свойства алгоритма: а) определенность, т. е. порядок реше-

ния задачи ие зависит от конкретного лица и представляет собой

детерминированный процесс, который может быть повторен в лю-

бое время другим лицом; б) результативность, т. е. способность

приводить к получению искомого результата после конечного

числа достаточно простых шагов; в) массовость, т. е. пригодность

для решения любой задачи из некоторого класса задач.

3.2.2. Способы изложения алгоритмов

Алгоритм может иметь три формы изложения: словесную,

операторную и в виде принципиальной схемы.

Словесное изложение — это общее описание процедур на

естественном языке. Степень детализации вычислительного про-

цесса низкая, формализация процесса практически отсутствует.

Положительным моментом является компактное представление

о ходе решения задачи в целом. Это описание используется на на-

чальной стадии разработки алгоритма, в технической документа-

ции, статьях и т. д.

Операторное изложение — это описание процесса решения

задачи, расчлененного иа отдельные операции со словесным или

символическим указанием последовательности действий. Такое

представление алгоритма сопровождается почти полной формали-

зацией, что упрощает программирование. Эта форма приемлема

для относительно простых задач, иначе алгоритм будет очень

объемным.

Принципиальная схема отражает этапиость алгоритмического

процесса в виде блоков (совокупность процедур решения задач)

с указанием их взаимной связи. Внутри каждого блока кратко

описывается содержание соответствующего этапа алгоритма с ис-

пользованием принятых в данной задаче условных обозначений.

Условные графические обозначения — символы в схемах ал-

горитмов и программ, отображающие основные операции процесса

обработки данных и программирования, — регламентируются

ГОСТ 19.003—80. Наиболее часто употребляемые символы при

составлении принципиальных схем алгоритма представлены

в табл. 3.2.

В принципиальной схеме указываются порядок и последова-

тельность ВЕОда входной информации, порядок выполнения расче-

тов и правила выбора для этих расчетов необходимой информации,

порядок и последовательность вывода выходной информации.

139