CC BY
32
УДК 658.512.012.011.56:621
В. Б. МАСЯГИН Н. В. ВОЛГИНА
Омский государственный технический университет
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ВЫЯВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ ТАБЛИЦАМИ КОДИРОВАННЫХ СВЕДЕНИЙ О ДЕТАЛИ И ЗАГОТОВКЕ И ЭЛЕМЕНТАМИ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКО!^____________________________________________________
Рассматривается задача исключения сложной, трудоемкой работы проектировщика по ручному кодированию конструкторско-технологической информации и сведения его работы к упорядочению и переносу исходной информации с чертежа и другой документации в таблицы.
Ключевые слова: конструкторско-технологический код, таблицы кодированных сведений проблемно-ориентированный язык, чертеж, деталь, заготовка, технологический процесс, модель, автоматизация.
Проектирование технологических процессов механической обработки связано с большим объемом неформализованных исходных данных и большим количеством принимаемых трудноформализуемых решений. Формализация технологической информации является одной из основных задач обеспечения автоматизированного технологического проектирования. В настоящее время задача формализации технологической информации да конца не решена и работа современных систем автоматизации проектирования ориентирована на использование прототипов технологических процессов, разработанных или разрабатываемых опытными технологами вручную. В то же время имеются значительные разработки в области автоматизации проектирования [ 11, позволяющие разрабатывать технологические процессы автоматически.
Главная причина сложившегося положения состоит в том. что при проектировании технологических процессов механической обработки на базе типовых правил применяется информационная модель, содержащая классификационные признаки конструкторско-технологического кода (КТК), вто время как сведения о размерах и других требованиях к детали удобно описать с помощью информационной модели в виде таблиц кодированных сведений (ТКС) |1).
При этом составление КТК и описание детали с помощью ТКС имеют коренное различие - при выявлении классификационных признаков КТК от проектировщика требуется выполнить очень трудоемкую и высококвалифицированную творческую работу - преобразовать исходную информацию (чертеж детали и заготовки) на основе формальных правил в конструкторско-технологический код т.е. вы-
полнить «перевод» с языка чертежа на язык конструкторско-технологического кода, а при заполнении ТКС от проектировщика требуется только упорядочить и перенести исходную информацию с чертежа и другой документации в таблицы. Причем и в первом, и во втором случае используется та же исходная информация - чертеж детали и заготовки.
Отсюда следует, что основной проблемой обеспечения автоматизированноготехнологического проектирования является формализация преобразования технологической информации. Наиболее сложной задачей является разработка методики, алгоритма и программы автоматического получения информации КТК но информации, содержащейся в ТКС. В результате разработки подобной методики станет возможным исключить сложную трудоемкую работу проектировщика по кодированию информации и свести его работу к анализу и корректировке дан них получаемых в диалоге с ПЭВМ.
Решение данной задачи базируется на выявлении информационной связи между элементами ТКС и КТК |2).
Конкретным примером ТКС является геометрическая модель детали типа тела вращения (4). включающая только основные поверхности - торцы и цилиндрические поверхности и описание детали и заготовки в виде набора таблиц: видов поверхностей, участков контура детали, шероховатости поверхностей детали, линейных конструкторских размеров, диаметральных конструкторских размеров, требований отклонений расположения, номеров поверхностей заготовки, их шероховатости и точности размеров.
В качестве основных исходных данных при заполнении ТКС используется чертеж летали (рис. 1),
Таблица кодиропаиных сведении о детали
Число поверхностей 20
Шероховатость поверхностей 1.2520 2 52 52.5 20 2 5202020 2020 20 2.5 1.25 1.25 1.25 1.25 1.252.5
Число участков контура 22
Последовательность участков контура 1 2 345267 89 10 11 129 13 14 15 16 17 18 1920
Число диаметральных размеров 8
Описание диаметральных размеров Но- мер Номинальный размер Верхнее отклонение Нижнее отклонение Номер поверхности
1 38 -0.080 -0.119 2
2 343 0 -0.039 4
3 22 0 -0.13 7
4 18 0.11 0 9
5 19.2 0.13 0 11
6 26 0.033 0 14
7 37 0025 0 20
8 35 0039 0 18
Число радиальных размеров 1
Описание радиальных размеров Но- мер Номинальный размер Верхнее отклонение Нижнее отклонение Номер левой границы Номер правой границы
9 3.5 0.12 0 16 18
Число линейных размеров 10
Описание линейных размеров Но- мер Номинальный размер Верхнее отклонение Нижнее отклонение Номер левой границы Номер правой границы
1 3.5 025 -0.15 1 19
2 35 0.1 •0.1 3 5
3 1.2 0.12 -0.12 12 10
4 0.5 0.3 0 10 8
5 14.14 0.11 0 19 8
6 5.5 0.1 -0.1 19 5
7 0.2 0.03 0 19 15
8 0.85 0.1 0 19 17
9 7 0.18 -0.18 6 8
10 1.5 0 12 •0.12 13 6
Число допусков отклонений расположения 3
Описание допусков отклонений расположения Но- мер Номера баз Номер поверхности Вид отклонения Величина допуска
1 2. 2.6 20 1 002
2 14. 14. 13 16 1 0.05
3 2.2.6 4 1 0.05
Таблица 2
Таблица кодированных сведений о заготовке
Параметр заготовки Значение параметра
Количество поверхностей в первой части заготовки 3
Номера поверхностей первой части заготовки 6. 7.8
Количество поверхностей во второй части заготовки 2
Номера поверхностей второй части заготовки 1.2
Номера пар границ линейных размеров заготовки в порядке нумерации 1.6; 1.8
Шероховатость поверхностей заготовки 160
Квалитет точности размеров заготовки 16
который является основным источником информации о детали.
При построении информационных моделей детали. заготовки и технологического процесса механической обработки используется не вся информация о детали, а только часть, связанная с расче том линей-
ных и диаметральных технологических размеров и отклонений расположения поверхностей.
Для деталей типа тел вращения информационная модельдетали представляет собой табличное описание геометрической модели детали (рис. 2а), которая отличается от реальной детали (рис. 1) тем, что вклю-
Описаній* конструкторско-технологического кодл
Элемент
1
____________Признак
Номер поверхности
_______________________________Значение_________
1.2,3-П, где п - количество поверхностей детали
Вид поверхности
1 - торец; 2 - цилиндр
Количество ступеней обработки
О - заготовка; 1 - одна обработка; 2 - две обработки и т. д.
4.5
Номер сектора детали
11. 12. 22. 23. 33.34.44.41
Сектор 1.2
Сектор
1.1
Сектор
2.2
Сектор4'1 / Сскт°Р 4.4
Сектор
2.3
Сектор
3.3
Сектор 3.4
Ранг поверхности
1 - получена в заготовке; 2 - вырезана на поверхности 1-го ранга; 3 - вырезана на поверхности 2-го ранга___________________________
Номер совокупности
1. 2. З...к. где к - количество совокупностей одного ранга внутри сектора
1.2.3
Локальный номер поверхности в совокупности
Количество поверхностей в совокупности___________
1.2.3
10
Количество совокупностей одного ранга внутри сектора
1. 2. З...к
11-14
Обозначение поверхности, на которой вырезана описываемая поверхность
Элементы 11,12 - номер сектора детали (11, 12, 22. 23. 33. 34. 44. 41);
13 - номер совокупности (1. 2. 3 ..к); 14 - локальный номер поверхности
(1.2.3)____________________________________________________________________
Описание поверхностей детали
Таблица 4
Элементы языка описания поверхностей
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 2 1 1
3 1 3 2 2 2 1 1 3 1 2 2 1 1
4 2 3 2 2 2 1 2 3 1 2 2 1 1
к 5 1 3 2 2 2 1 3 3 1 2 2 1 1
6 2 2 2 3 1 1 1 2 1 2 3 1 1
1 7 1 3 2 3 1 1 2 2 1 2 3 1
о 8 2 2 3 3 1 1 1 1 1 2 3 1 1
§ 9 1 2 4 4 2 1 1 1 1 3 3 1 1
X 8 10 2 2 4 4 3 1 1 3 1 4 4 1 1
X с 11 1 2 4 4 3 1 2 3 1 4 4 1 1
12 2 2 4 4 3 1 3 3 4 4 1 1
13 1 2 4 1 2 4 2 2 4 1 1 1 1
14 2 3 4 1 2 4 1 2 4 1 1 1 1
15 1 3 4 1 2 3 1 1 4 1 1 1 1
16 2 3 4 1 2 2 3 3 4 1 1 1 1
17 1 3 4 1 2 2 2 3 4 1 1 1 1
18 2 3 4 1 2 2 1 3 4 1 1 1 1
19 1 3 4 1 2 1 2 2 4 1 1 1 1
20 2 3 4 1 2 1 1 2 4 1 1 1 1
чает только торцы и цилиндрические поверхности, имеющие общую ось.
На рис. 2а показан эскиз геометрической модели детали с простановкой всех линейных конструкторских размеров, соединяющих торцы детали.
При переходе к геометрической модели необходимо преобразовать форму некоторых поверхностей, исключая или заменяя конические, сферические, резьбовые, фасонные поверхности, а также зубья, сочетаниями плоских и цилиндрических поверхностей.
На эскизе геометрической модели детали псе поверхности обозначаются номерами, указываемыми в возрастающем порядке при обходе всего контура детали по часовой стрелке. Контур детали должен быть замкнутым или начинаться от оси детали и замыкаться на ось.
Эскиз геометрической модели детали дополняется ТКС (табл. 1), содержащей следующую информацию о детали:
- о количестве и номерах поверхностей - участков замкнутого контура детали (число поверхностей детали, число и последовательность участков контура), шероховатость поверхностей;
- о диаметральных, радиальных (если есть) и линейных конструкторских размерах и допусках взаимного расположения поверхностей, составляющих модель детали (число размеров и их описание - номер размера, номинальное значение, верхнее и нижнее отклонения, номер поверхности -диаметра (для диаметральных размеров) или номера поверхностей - границ радиального или линейного размера (меньшего и большего диаметров для радиальных размеров и левой и правой границ для линейных размеров).
Радиальные размеры обозначаются номерами, являющимися продолжением нумерации диаметральных размеров.
В разделе описания допусков взаимного расположения в столбце номеров баз указываются номера трех поверхностей — баз при контроле отклонений расположения - первая поверхность исключает радиальное смещение детали, вторая — перекос, третья
— осевое смещение. Отклонения могут быть двух видов - радиальное и торцовое биение. Все другие виды отклонений (отклонение от соосности, отклонение от перпендикулярности, отклонение от параллельности) должны быть переведены в указанные два вида отклонений. Вид отклонения кодируется числовым обозначением.
Описание информационной модели заготовки (рис. 26) представляется в виде таблиц, содержащих перечень поверхностей, составляющих две части заготовки, и номера границ линейных размеров заготовки (табл. 2), причем для описания номеров поверхностей заготовки и границ линейных размеров заготовки используются численные обозначения из описания модели детали, чем обеспечивается информационная связьдвух моделей.
Конкретным примером КТК является проблемно ориентированный язык (3). содержащий 14 конструкторско-технологических признаков (табл. 3): номер поверхности, вид поверхности, количество ступеней обработки поверхности, номер сектора детали, ранг поверхности, номер совокупности, локальный номер поверхности в совокупности, количество поверхностей в совокупности, количество совокупностей одного ранга внутри сектора, а также четыре признака поверхности, на которой вырезана описываемая поверхность.
Рис. I. Чертеж детаан «Опора»
I Материал 20Х13 ГОСТ 4543-71. Твердость 21.. .34 НИС..
2. Неуказанные предельные отклонения размеров отверстий по Н14. валов по И14, остальные ±.ГТ1 4/2.
3.11а поверхности Т допускается зарез не более 0.2 мм
Описание поверхностей детали с помощью формализованного проблемно ориентированного языка начинается с 1 -го элемента языка для всех поверхностей, затем элементов языка со 2-го по 10-й для всех поверхностей. после чего осуществляется перенос соответствующих элементов языка с позиций 4,5 и 7.8 на позиции элементов языка, соответственно, 11,12 и 13.14.
Описание поверхностей рассматриваемой детали на формализованном языке представлено в таблице 4.
Информационная связь между ТКС и КТК представлена на рис. 3. Правила определения элементов второй модели по информации геометрической модели летали следующие |2|.
Первый элемент формируется последовательно возрастающими номерами от 1 доп, где п — количество поверхностей летали.
Рис. 2. Эскизы геометрической модели детали аОпора» (а) и заготовки (б)
2 Вид поверхности
Исходные данные (ТКС)
1. Количество поверхностсП детали
2. Таблица шероховатости поверхностей детали
3. Количество у»тсгков контура
4. Таблица последовательности участков контура
5. Количество диаметральных размеров
6. Таблица диаметральных размеров
7. Количество линейных размеров
8. Таблица линейных размеров
9. Номера поверхностсП
заготовки_______________
10. Шероховатость поверхностей заготовки
11. Точность размеров заготовки
3. Количество ступеней обработки поверхности 4.5. Номер сектора детали
6. Ранг поверхности 7 Номер совокупности
8. Локальный номер поверхности в совокупности
9. Количество поверхностей в совокупности
10. Количество совокупностей одного ранга внутри сектора
1I.1Z13.14. Обозначение поверхности, на которой вырезана описываемая поверхность_______
1. Номер поверхности
Рис. 4. Информационная (пял. между ТКС и КТК
Второй элемент формируется на основе данных о контуре детали и размерах детали.
Третий элемент - количество необходимых ступеней обработки поверхности - определяется шероховатостью поверхности, требованиями точности и другими требованиями, а также методом получения заготовки.
Четвертый и пятый элементы определяются на основе анализа размерной информации ТКС, в результате чего вначале определяются поверхности, относящиеся к основным секторам 1 1.22, 33,44. а затем и к остальным секторам детали.
Шестой элемент - для поверхностей заготовки устанавливаются значения, равные 1, и на основе
данных о последовательности участков контура детали определяется рангостальных поверхностей детали.
Седьмой элемент определяется в результате выявления сочетаний видов поверхностей для поверхностей первого, второго и других рангов с обозначением возрастающими номерами.
Восьмой элемент - локальные номера поверхностей назначаются одновременно с определением номера совокупности.
Девятый и десятый элементы - определяются по значениям седьмого и восьмого элементов.
По элементам с 10 по 14 для поверхностей первого ранга данные берутся по элементам 4 и 5, 7 и 8, а
для поверхностей второго и больших рангов по таблице последовательности участков контура аналогично тому, как при определении элемента 6.
Связи между ТКС и КТК показывают, какая исходная информация ТКС должна быть взята для получения соответствующего элемента КТК, но для получения каждого элемента КТК необходимо разработать алгоритм преобразования исходной информации, причем алгоритмы преобразования исходной информации будут связаны с задачами анализа размерной и другой информации ТКС.
Задача дальнейшего использования КТК в настоящее время формализована и алгоритмизирована -для того чтобы но КТК построить план технологического процесса механической обработки в виде формализованного описания операций в терминах КТК, применяется система общих правил проектирования. Общие правила проектирования задают последовательность обработки поверхностей детали и определяют назначение базовых поверхностей [5|. Эти правила разрабатываются для определенного типа деталей и представляются в виде набора таблиц обобщенных правил (ТОП) проектирования: обобщенной последовательности сочетаний ступень-ранг, обобщенной последовательности обработки секторов и обобщенных базовых поверхностей.
На основе полной формализации преобразования технологической информации открывается возможность автоматизации проектирования технологических процессов без использования прототипов и возможность многоварнантного инженерного анализа и оптимизации решений всего взаимосвязанного комплекса технологических задач в рамках САЕ-систе-мы проектирования технологических процессов механической обработки.
Библиографический список
I. Корчак, С. Н. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов |Текст| / С. И. Корчак. А. А. Котин, А Г. Ракович, Б И. Синицын.
- М. : Машиностроение, 1988. - 352 с.
2. Беккер, А. Особенности математического моделировании технологических процессов механической обработки с применением информационно связанных моделей |Текст| / А. Беккер, В. Б. Масигин // Всерос. науч.-техн. коиф. «Наука-производство-технологии-экология» : сб. матер.: в 8 т. / Витек, гос. ун-т. - Киров, 2006. Т. 5. - С. 147-151. - Бнблиогр.: с. 151.
3. Масягин, В. Б. Формализованный язык описания деталей по конструкторским и технологическим признакам |Текст) / В. Б. Масягин // Анализ и синтез механических систем : сб. науч. тр.; под ред. В.В. Евстифее-ва. - Омск : ОмГТУ, 1998. - С.17-21.
4. Масягин. В. Б. Применение геометрической модели детали и модели технологического процесса при расчете технологических размеров |Текст| /
B. Б Масягин // Динамика систем, механизмов и машин : матер. IV междунар науч.-техн. коиф. / ОмГТУ. -Омск. 2002. - С. 84-87. - Бнблиогр.: с 87.
5. Масягин. В. Б. Синтез модели плана механической обработки летали типа втулка-диск |Текст| / В. Б. Масигин // Динамика систем, механизмов и машин : тез. докл. III Междунар. науч.-техн. коиф Секция ««Производство авиационно-космической техники и изделий на основе ее технологии'*, «Производство изделий общего машиностроения» / ОмГТУ. - Омск, 1999. -
C. 70-71. - Бнблиогр.. с. 71.
6. Масягин, В. Б. Математическое моделирование плана технологического процесса механической обработки деталей типа тел вращения (Текст) / В. Б. Масягин //Совершенствование технологических процессов ремонта и эксплуатации подвижного состава : межвуз. темат. сб. науч. 1р. / Омский гос. ун-т путей сообщения.
- Омск. 2003. • С.27-31.
МАСЯГИН Василий Борисович, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры «Технология машиностроения».
ВОЛГИНА Наталья Владимировна, аспирантка кафедры ««Технология машиностроения».
Дата поступления статьи в редакцию: 10.02.2009 г.
© Масягин В.Б., Волгина Н.В.
Книжная полка
Шуляк, В. С. Литье но газифицируемым моделям [Текст] / В. С. Шуляк. - СПб.: Профессионал, 2007. - 405, (1) с.: рис., табл. - Бнблиогр.: с. 399-406. - 1БВЫ 978-5-91259-011 -5.
Книга посвящена технологическому процессу производства отливок по газифицируемым моделям, который в настоящее время считается одним из самых перспективных способов литья. В книге приведены характеристики материалов, применяющихся для получения газофицируемых моделей, а также технология их изготовления в условиях единичного и крупносерийного производства отливок. Излагается современная теория литья по газифицируемым моделям, анализируются физико-химическое взаимодействие модели с расплавленным металлом и влияние продуктов термодеструкции модели на формирование структуры и качества отливок из черных и цветных сплавов. Представлены теоретические основы механики литейной формы из сыпучих материалов, в том числе с применением вакуума. Излагается технология производства отливок различными способами ли гья с применением газифицируемых моделей. Подробно дана технология формовки при различной серийности производства, приводятся характеристики технологических, механических. тепловых и физических свойств формовочных материалов.
Книга предназначена для специалистов-литейщиков, работающих в промышленности, в научно-исследовательских и проектно-конструкторских организациях. Она также может служить учебным пособием дли студентов, обучающихся по специальности «Машины и технология литейного производства», и аспирантов.
