pronikov_a_s_2000_t_3 (830968), страница 106
Текст из файла (страница 106)
Упрадмющая Энертя ищормация 7влшпа Мраца Инуюрмаца а юбе ТП Рис. 16.1. Общая модель станочной системы Из рассмотрения общей системной модели СтС можно укрупненно выделить следующие вспомогательные и обслуживающие функции, которые должна осуществлять любая СтС при преобразовании вещества и материалов: подать сырье (полуфабрикат) в зону обработки; снять готовый продукт труда (полуфабрикат); принять и распределить по потребителям вспомогательные материалы; 547 принять и установить инструменты; удалить отходы, образующиеся в процессе функционирования СтС; воспринять и преобразовать (при необходимости) энергию извне; уменьшить воздействие на технологический процесс (его часть) сопутствующих ему вредных факторов (рассеять теплоту, погасить вибрацию и т.п.); воспринять и обработать входную управляющую информацию; собрать и выдать информацию о протекании технологического процесса и состояния СтС (ее элементов).
Характер перечисленных функций весьма разнообразен, и для его реализации, следовательно, необходимы различные методы и технические средства. Если рассматривать структурную схему СтС, то ее необходимыми подсистемами следует считать следующие (рис. 16.2): Рис. 16.2.
Структурная схема станочной системы ТМ вЂ” технологические машины для выполнения части технологического процесса (основное оборудование); Н вЂ” накопитель для временного хранения сырья или полуфабрикатов и полуфабрикатов или готовой продукции на входе-выходе СтС и ТМ; ТС вЂ” транспортная система для подачи сырья (или полуфабрикатов) к ТМ и снятие с них полуфабрикатов (или готовой продукции); СМ вЂ” средства жизнеобеспечения для подачи вспомогательных материалов, удаления отходов, отвода и рассеяния теплоты, гашения вибраций и т.п.; ИС вЂ” система подготовки и подачи инструментов для обеспечения ТМ рабочим и вспомогательным инструментом; СУ вЂ” система управления всеми элементами СтС для обеспечения заданного режима функционирования всех элементов СтС; ЭУ вЂ” энергетическая установка для подачи (и преобразования) энер- гии Функциональные элементы технологической машины (рис.
16.3), выполняющие заданную операцию технологического процесса, следующие: БРΠ— блок рабочих органов, осуществляющих рабочую функцию Н вЂ” накопитель для временного хранения объектов обработки на входе-выходе ТМ; ЗУ вЂ” загрузочное устройство для подачи объектов обработки к БРО и их снятия; С вЂ” устройство жизнеобеспечения ИМ вЂ” инструментальный магазин для хранения подготовленного инструмента; Эӄ— энергоснабжение для обеспечения ТМ энергией; Сӄ— система управления ТМ.
Наличие системной модели объекта проектирования (СтС) позволяет перейти к Рнс. 16.З. Структурная схема формулировке задачи автоматизации проек- технологической машины тирования СтС, которые определяются видами проектных работ и особенностями конструкции СтС. При автоматизации проектирования станочных систем выделяют технологическое и конструкторское проектирование.
Для технологического проектирования СтС основными исходными данными являются номенклатура и программа выпуска деталей. Различают три типа СтС в зависимости от степени детализации этих данных (табл. 16.1). 16.1. Исходные данные для проектирования станочных систем П о амма вы ска Номенкла а деталей Тип СтС Частично определена Частично определена Определена Определена П р и м е ч а н и е: (+) — да; ( — ) — нет.
Лишь у системы типа 1'имеются все условия для формализации процесса принятия решения, а следовательно, его автоматизации. Для систем типов П и Ш необходимо знание параметров случайных закономерностей, определяющих разброс номенклатуры обрабатываемых деталей и программы их выпуска. В этих случаях СтС создается с избыточной переменной структурой, либо возможно поэтапное наращивание структуры станочной системы с учетом изменяющихся требований производства. Конструкторское проектирование станочных систем (рис.
16.4) включает в себя компоновочное и геометрическое проектирование. Каждый из этих видов проектирования реализуется с помощью основной проектной процедуры: синтез — анализ — принятие решения. В результате компоновочного проектирования получаем структурно-компоновочную схему, т.е. схему размещения оборудования и транспортных потоков станочной системы. Геометрическое проектирование обеспечивает подготовку конструкторской документации СтС. Геометрическое проектирование в основном осуществляется методами структурного синтеза. Сначала разрабатывают элементы общей графи- 549 Рис.
16.4. Схема конструкторского проектирования станочных систем ки (синтез геометрических объектов) и на их основе формируют элементы схем, описывающих геометрию станочных систем, например, их планировку. Анализ при геометрическом проектировании станочных систем включает позиционные и метрические задачи. Типовые позиционные задачи: определение координат устройств СтС на плане, установление факта столкновения или касания узлов СтС, движущихся по траекториям, определение принадлежности точки плоской области или объему. Метрические задачи связаны с вычислением длин, площ щей, объемов, моментов инерции, периметров, центров тяжести деталей и узлов. Анализ при компоновочном проектировании (одно- и многовариантный) производится по моделям функционирования СтС. В основном процедуры анализа связаны с моделированием СтС для оценки их производительности.
Процедура одновариантного анализа сводится к однократному решению уравнений функционирования, т.е. применяются детерминированные математические модели СтС. Многовариантный анализ осуществляют, например, при использовании стохастических моделей СтС, что требует многократного решения уравнений функционирования 1см.
гл. 15). Синтез при компоновочном проектировании (см. рис. 16.4) включает процедуры синтеза элементов компоновки СтС (задачи покрытия, разбиения и поиска новых технических решений), геометрического синтеза компоновки (задачи размещения и трассировки). Кроме того, необходимо обеспечить взаимодействие с предыдущим этапом проектирования СтС ~технологическое проектирование). Задача покрытия заключается в переходе от структурной схемы СтС к ее компоновке с учетом характеристик конкретного оборудования. Задача 550 разбиения предполагает распределение операций обработки деталей по позициям СтС.
Если отсутствует стандартное оборудование для обеспечения требуемого набора операций, необходимо разрабатывать оригинальное оборудование (задача поиска новых технических решений). Задачи размещения и трассировки связаны с задачами размещения технологического оборудования и определения транспортных связей СтС (например, расчет оптимального маршрута робокара при обслуживании станков). Задачи размещения и трассировки, покрытия и разбиения обычно решаются совместно за несколько итераций.
Параметрический синтез СтС сводится к решению задачи назначения технических требований к технологическому оборудованию. При этом оптимизируются параметры СтС (число единиц оборудования), а также оптимизируются параметры самого оборудования. Взаимодействие процедур синтеза СтС показано в виде укрупненного алгоритма (рис. 1б.5). К процедуре внешнего синтеза относится задача коррекции технологического процесса в случае, если не удается обеспечить реализацию заданных технических требований (ТТ). ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 1 Рис. 1б.5.
Укрупненный алгоритм компоновочного проектирования станочных систем 551 1б.2. Математические модели и методы синтеза Анализ задач конструирования СтС показывает, что при автоматизации процесса их проектирования наиболее трудоемкими являются задачи структурного и параметрического синтеза компоновки СтС. Автоматизированное проектирование планировки СтС обычно производится в диалоговом режиме. Наиболее эффективные алгоритмы трассировки и размещения реализируются при использовании теории графов для формализации этих задач.
Задачи размещения оборудования можно решать с помощью имитационного моделирования. Модели синтеза компоновки станочной системы в зависимости от возможностей оборудования, выполняющего операции технологического процесса обработки деталей, можно разбить на три типа: модель выбора СтС с полной взаимозаменяемостью станков, модель с частичной заменяемостью станков и модель с взаимозаменяемостью технологических маршрутов обработки. Модель синтеза первого типа предполагает применение технологически взаимозаменяемых станков, различающихся по производительности, уровню автоматизации, стоимости и затратам на автоматизацию.
На каждом станке ~-го типа (~ = 1, 2, ... 1) производится полная обработка деталей А.-й группы (1 = 1, 2, ... г), где ~ — число групп деталей, составляющих годовую производственную программу выпуска. При этом число деталей каждой группы г~,. Станкоемкость обработки деталей Ьй группы на станке ~-го типа составляет ~;~,' фактический годовой фонд времени станка ~-го типа равен 4К„;, где А — эффективный фонд времени; К„; — коэффициент использования станка г-го типа. Приведенные затраты на приобретение и эксплуатацию станка составляют С;.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
