Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (831035), страница 50

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 50)

Таким образом, функция технической системы илиотдельного ее элемента-это такое их отношение (связь) с другими элемен­тами, которое определяет взаимозависимость части и целого, делает функци­онирование системы направленным и целесообразным.Следовательно, каждый элемент системы характеризуется своей функци­ей, а сложные объекты-как правило, несколькими функциями. Например,функция шпиндельного блока агрегатного станка заключается в передачевращения от вала электродвигателя к нескольким шпинделям, а функцияшпинделя-в закреплении инструмента и сообщении ему вращения.

Функ­ции объекта проектирования в полной мере определяют его структуру и, какследствие, структуру процесса проектирования. Структура объекта представ­ляет собой совокупность его элементов, определенным образом взаимодей­ствующих между собой посредством связей различного вида. Каждому видусвязи соответствует своя структура. Виды и число связей между элементамисистемы во многом зависят от их природы. Каковы сами элементы и их вза­имное относительное расположение, таков и характер связей и взаимодей­ствия между ними. В сложном объекте, например в механическом узле, су­ществуюткинематические,конструктивныеиразмерныесвязимеждуегоэлементами и соответствующие им три вида структур.

В технологическом жепроцессе можно вьщелить функциональные, временные и пространственныесвязи между его структурными элементами.В зависимости от характера решаемых задач возможны разные реализа­ции структуры одного и того же объекта. Цели и задачи проектированияопределяют вид и форму представления структуры объекта. Например, в ме­таллорежущем станке по функциональному признаку можно выделить шпин­дельный узел, коробку подач, суппорт, станину и пр. По другому признаку втом же станке можно рассмотреть механические, электрические, гидравличе­ские и другие узлы и компоненты.Всякая система допускает деление ее на подсистемы.

Объекты, принад­лежащие к одной подсистеме, можно рассматривать как составляющие окру­жения другой подсистемы. Поведение подсистемы необязательно подобноповедению всей системы. Разделение системы на подсистемы приводит киерархичности структуры. В зависимости от постановки и цели решаемойзадачи один и тот же объект, рассматриваемый как системаиерархической системе может быть рассмотрен как подсистемаей-как элементS3 •S 1,S2,в другойа в треть­Так, при проектировании принципиальной схемы по­строения компоновки станка шпиндельная бабка выступает как элемент ниж­него уровня иерархииS2по отношению к станкуS 1,но как элемент верхнего23 715.1. Автоматизация проектно-конструкторских процессов ...уровняS1 при решенииS4, ...частных задач проектирования составляющих узловстанка Sз,Выбор способа разбиения системы зависит от типа решаемых задач.Правильноеисходноепредставлениеобъектаилипроцессапозволяетнаиболее просто решать задачи анализа и синтеза технических систем, в товремя как нерациональная модель сильно усложняет или делает невозмож­ным их решение.Такимобразом,структура выступает какопределенныйзакон вза­имосвязи частей сложных объектов и процессов.

Одной из операций си­стемного анализа является определение границы системы и ее структурныхсоставляющих. Эта операция относится к категории качественных. Чтодолжно войти в систему и что образует окружающую среду, следует из по­становки задачи. В систему включают конечное число элементов, необхо­димых для ее функционирования и обеспечивающих достижение постав­ленной цели. Исходя из этого можно представить границу между системойи окружающей средой.

Например, рассматривая конструкцию станка каксистему, следует принять, что с позиции его эксплуатации внешней средойявляются условия, в которых станок будет работать, а с позиции изготовле­ния-условия производства.Системный подход дает возможность формализовать знания об объектепроектированияи представитьих ввиде,пригодномдляиспользованиявсреде САПР.15.1.5. Функциональныйанализ и структурный синтезкомпоновок станковПри решении задач автоматизации проектно-конструкторских процессови в первую очередь процессов поискового конструирования большую рольиграет принцип разделения объектов проектирования на составляющиеэлементы, каждый из которых имеет вполне определенную функцию.

Кор­ректное определение этих функций, а также поиск оптимальных способових реализации представляют собой достаточно сложные задачи, решениекоторых часто определяет успех всего проекта в целом. Несмотря на широ­кое использование понятия «функции объекта проектирования», его четкоеопределение отсутствует и часто формулируется и описывается интуитивно.Существуют две формы описания функций: формализоват-тая и есте­ствеююя. В первой под функцией объекта проектирования подразумеваютопределенное действие, производимое данным объектом для преобразованиянекоторого начального состояния в конечный результат.

Обобщенная струк­турная форма формализованной функцииF 1 рассматриваемоготехническогосредства имеет видF1 = ((1 -О), Н).Здесь стрелка указывает на преобразование начального состоянияный результат О при заданных условиях и ограничениях Н.1вконеч­15. Автоматизированное проектирование металлоре;1,сущих станков238Вторая форма может быть определена как естественный способ описанияфункции на языке специалистов.

Она обеспечивает более полное, точное иоднозначное описание функций технических средств и их элементов и можетбыть достаточно легко преобразована в первую форму. Естественная формаописания функциигдеD-F 2 состоит из трех компонент:F2 = (D, G, Н),указание действия, производимого техническим средством и приво­дящего к желаемому результату;рый направлено действие; Н -G-указание объекта (объектов), на кото­указание особых условий и ограничений, прикоторых выполняется действие.Таким образом, общее служебное назначение металлорежущего станкаможет быть представлено в видеF 1 = (заготовка, деталь,F2 =чертеж);(размерная обработка, металлические заготовки,путем снятия материала).Любая сформулированная функция соответствует некоторому классу тех­нических систем, реализующих или способных ее реализовать.

Причем опи­сание функции может соответствовать более или менее широкому классутехнических средств. В зависимости от точности и полноты модели заказчикавозможны разные формы формулировки функцииF. Если заказчикдетального представления о требуемом объекте, то компонентыDине имеетGимеютобобщенные выражения, а компонента Н может вообще отсутствовать. Приконкретизации описаний компонентDиG,увеличении числа условий иограничений Н описания функций будут соответствовать более узким клас­сам технических средств.

Если исходное задание состоит в проектированиитехнологической машины для обработки твердых тел, то разработчик начи­нает решение задачи с поиска наиболее эффективного физического принципадействия, на основе которого будет функционировать объект проектирова­ния, а затем переходит к технической реализации выбранного принципа. Ес­ли исходные данные достаточно конкретизированы, например необходимосоздать станок для полной токарной обработки ступенчатых стальных валовдиаметром30 ...

70мм, длиной150 ... 200мм для работы в составе автомати­ческой линии в двухсменном режиме, то задача проектирования будет сведе­на к поиску и обоснованию оптимальных значений параметров заданноготехнического решения.В основу анализа функций объекта проектирования положен принципвыделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией: любой объ­ект проектирования может быть разделен на несколько конструктивных эле­ментов, каждый из которых характеризуется определенной функцией, обес­печивающей работу объекта проектирования в целом. При этом сам объектпроектирования находится на верхнем уровне иерархии, а составляющие егоэлементы расположены ниже. Если анализ необходимо продолжить дальше,15.1. Автоматизация проектно-конструкторских процессов.

. .239то каждый элемент нижнего уровня рассматривается как самостоятельныйобъект проектирования, который также может быть разделен на определен­ное число элементов.Целью анализа функций объекта проектирования является иерархическоеконструктивноеразделениеобъекта проектирования нафункциональныеэлементы, описание их функций и построение функциональной структуры-графа функционального взаимодействия между элементами.Порядок анализа функций проектируемой системы следующий.1.Уточнение описания функций системы и определение объектов, на ко­торые направлено ее действие.2.Определение функциональных элементов первого уровня(относитель­но небольшое количество укрупненных компонентов в соответствии с уста­новившейся практикой конструктивного разделения систем) с формулиров­кой их функций. Среди элементов текущего уровня выбирают исходный эле­мент Е и его функцию3.ОпределениеF.функциональных элементовнизшегоипоследующихуровней, т.

е. каждый обозначенный элемент Ео, Е1 , Е2 , ••. рассматривают каксамостоятельную систему и разделяют на свои подэлементы в соответствии собобщенной формулой E;-k-1- ...-w и F;-k-J- ...Таблица-,vдля функции элемента.15.2Анализ функций элементов агрегатного станкаЭлементФункцияПервый уровеньмеханическая обработка поверхностейЕ-агрегатный станок;F-V-окружающая средав соответствии с заданиемВторой уровеньЕ0 -узел главного движенияF0 = F -механическая обработка поверхностейв соответствии с заданиемЕ1-узел подачиF 1-сообщение движения подачи узлам глав-ного движенияЕ2 - станинаF2 -обеспечение взаимного расположенияв пространстве элементов станкаЕ3 -приспособлениеЕ4 -система управленияF3 F4 -позиционирование заготовки на станкеуправление работой станкаТретий уровеньЕо-1инструментFo-1 =FЕо-2 -шпиндельЕо-з -приводF 0_2 F 0_3 --закрепление инструментасообщение инструменту вращательногодвиженияЕо-4 -корпусFo-4 -обеспечение определенного положенияшпинделя в пространстве15.

Автоматизированное проектирование металлоре;11сущих станков2404.Составление обобщенной таблицы результатов анализа функций проек­тируемой системы с указанием объекта, на который направлено действиерассматриваемой системы (подсистемы). Разделение проектируемой системыведут до неделимых или условно неделимых элементов в зависимости от тре­бований решаемой задачи. В табл.15.2представлен вариант обобщеннойтаблицы анализа функций агрегатного станка.5.

Построениеграфа функциональной структуры на основе анализа функ­ций, позволяющего выделить задачи проектирования элементов объекта про­ектирования. Для случая агрегатного станка это выбор металлорежущего ин­струмента, проектирование узлов главного движения и подачи, а также ста­нины, системы управления и приспособлений.6.Формирование технических заданий для дальнейшей разработки про­екта.Синтез рациональной конструкции проектируемого станка основываетсяна рассмотрении вариантов функциональных структур по заранее определен­ным критериям.

Характеристики

Список файлов книги