Информационные системы

Обеспечения работоспособности ГПС

Рабочая программа. АСУ ее структура и подсистемы технического и организационного управления. Структура системы управления ГАП. Увязка и корректировка всех структурных элементов АСУ по общим критериям, возникающим в результате принятия решения об ориентации на специальные аппаратные средства вычислительной техники и их возможности в части математического обеспечения. Модули АСУ. Контроллеры управления технологическим процессом.

Определение функций и разработка требование к АСК. Контролируемые параметры в ГПС перед обработкой в процессе обработки и по ее завершению. Модули АСК. Адаптивное управление. Техническая диагностика состояния систем ГАП.

Функций и требование к АСТПП. Связи АСТПП с другими системами. Требования современного производства к автоматизации проектирования. Назначение и характеристики различных систем САПР ТП. САПР механической обработки. САПР технологической оснастки. САПР технологических чертежей. САПР технологических процессов сборки.

АСНИ ее назначение, функции, структура построения. Требования к АСНИ. Методы и сбора и обработки статистических данных. Методы, программы и алгоритмы управления качеством выпускаемой продукции.

К информационным системам обеспечения работоспособности ГПС относятся:

АСУ – автоматизированная система управления;

АСК – автоматизированная система контроля;

САПРТП – система автоматизированного проектирования технологических процессов;

АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства;

АСНИ – автоматизированная система научных исследований.

Автоматизированная система управления. Система управления состоит из средств вычислительной техники в виде управляющего вычислительного комплекса со средствами программного обеспечения и реализует следующие функции:

1. оптимальное управление работой ТС;

2. управление системами транспортной, складской, инструментообеспечения, технического обслуживания, контроля качества, охраны труда;

3. оперативное планирование загрузки оборудования - разработка оперативных заданий для станков и систем обслуживания (переработка, передача и накопление информации, относящейся к согласованию перемещения в пространстве и времени заготовок, инструментов, оснастки и др.);

4. оперативный учет выполнения плановых заданий;

5. управление технологическим и вспомогательным оборудованием (переработка, передача и накопление информации, относящейся к технологическим режимам обработки, маршрутам и др.);

6. хранение управляющих программ в долговременной и оперативной памяти ЭВМ;

7. автоматизация контроля и корректировки управляющих программ;

8. сбор, первичную переработку и хранение технической и технологической документации в ЭВМ;

9. расчёт технико-экономических показателей работы ГПС.

Требования к АСУ:

1. автоматизация выполнения всех указанных функций с помощью ЭВМ;

2. наличие диспетчерского центра на случай аварийного управления производства;

3. линейность всех систем управления и точность отработки сигналов;

4. технически обоснованная скорость срабатывания всех приёмников;

5. модульность конструкции СУ, что позволяет быстро устранять отказы и реализует принцип гибкости;

6. удобство обслуживания.

Реализация вышерассмотренных функций с соблюдением предъявленных требований осуществляется на основе иерархического построения структуры АСУ. Под иерархией структуры управления понимается многоступенчатый пирамидальный принцип её построения с подчинением низших уровней высшим. При такой структуре функции контроля и управления производством распределяются на несколько уровней с приоритетом управляющих сигналов старших уровней.

Кроме того, структура АСУ предполагает перераспределение различных функций по различным уровням (рис.16).

Рисунок 16 – Структура АСУ

Верхний уровень обеспечивает технологическую подготовку производства и календарное планирование, что предполагает моделирование и разработку планов запуска продукции, прихода, перемещения и ухода материальных и информационных потоков, по результатам чего осуществляется управление ТПП.

Средний уровень заключает в себе функции оперативного контроля и управления (диспетчирование), что предполагает диагностирование подсистем ГПС, отображение информации, учёт и документирование. На основе прогнозов от АСНИ собранная информация обеспечивает принятие решений и реализацию функции управления объектами на среднем уровне.

Нижний уровень обеспечивает отработку не только программ ЧПУ. Здесь отрабатываются программы управления всех технических систем. Объектами управления являются металлорежущие станки, накопители, роботы и т.д. На этом уровне осуществляется контроль их жизнедеятельности (время отработки на отказ и пр.), результаты которого передаются на верхние уровни вместе прогнозами от АСНИ.

Управление и обратные связи обеспечены наличием датчиков обратной связи и приёмников управляющих программ.

С целью увязки структурных элементов АСУ при принятии решений об ориентации на конкретные средства информационного обеспечения разрабатываются схемы информационных потоков, которые отражают состав, объём и маршруты движения информации между средствами АСУ.

Основой для построения схемы информационных потоков кроме планировочного размещения всех элементов ГПС служат схемы материальных и энергетических потоков. Информационную связь осуществляют в числовом, текстовом или графическом виде. Числовая информация передаёт количественные параметры, полученные при расчётах и измерениях. Текстовая информация выражает качественные свойства производственного процесса и отражает условия, при которых происходит описываемый процесс. Графическая информация представляет собой графики, схемы и чертежи.

Для составления математической модели ГПС помимо материальных, энергетических и информационных потоков требуется знать и временные связи, определяющие момент поступления материалов, энергии и информации на каждый объект ГПС.

Разработанная схема информационных потоков наносится на планировку ГПС (рис. 17).

Схема информационных потоков (см. рис.17) позволяет оценить требования к элементам системы управления:

1.число входов и выходов устройства сбора и переработки информации;

2.характеристики периферийных устройств;

3.быстродействие процессоров управляющих ЭВМ;

4.объём оперативной памяти и ёмкость носителей информации.

На основе анализа выбираются элементы АСУ с оптимальными техническими характеристиками. Параллельно с разработкой системы управления производством проводится проектирование программного обеспечения системы.

На базе процессов изготовления изделий задают данные для проектирования автоматизированной системы управления ТС, в которых указывают функции системы, режимы её работы, способы вывода оборудования из сбойных ситуаций. В техническом задании указывают число управляющих программ, необходимых для изготовления изделий, время их выполнения на оборудовании, допустимое время задержки при передаче кадров на устройства ЧПУ оборудования и объём информации по коррекциям.

Современные АСУ предполагают модульное построение и включают:

1. Модуль управления диагностикой и контролем (АСУ СК).

2. Модуль управления транспортно-складской системой (АСУ ТСС).

3. Система управления инструментообеспечением (АСУ СИО).

4. Управление системой технического оснащения (АСУ СТО).

5. Управление системой охраны труда (АСУ СТО).

1-1 – программы управления станками; 1-2 – сигнал готовности к работе; 1-3 – сигнал «Работа»; 1-4 – запрос о загрузке станка; 1-5 – сигнал «Переналадка»; 1-6 – сигнал «Простой»; 1-7 – запрос о разгрузке станка; 1-8 – сигнал об окончании обработки; 1-9 – сигнал «Конец простоя»; 1-10 – сигнал о количестве обработанных деталей; 1-11 – сигнал о вводе коррекции в ЧПУ станка; 2-1 – сменное задание участку инструментальной подготовки производства (УИПП); 2-2 – информация о готовности инструментов; 2-3 – запрос об инструменте; 3-1 – сигнал о бракованных деталях; 3-2 – информация о работе контрольно-измерительной машины (КИМ); 4-1 – сигнал датчиков стола накопителя; 4-2 –сменное задание участку подготовки транспортной партии (УПТП); 4-3 – сигнал датчиков о загрузке склада; 4-4 – запрос о загрузке накопителя; 4-5 – запрос о разгрузке накопителя; 4-6 – информация о готовности транспортной партии; 5-1 – информация от светолокационных датчиков; 6-1 – управляющая команда крану-штабелёру; 6-2 – сигнал датчиков крана-штабелёра; 6-3 – информация о работе крана-штабелёра; 6-4 – сигнал «Сбой в работе»; 7-1 – сигнал «Отказ»; 7-2 – сообщение о причине простоя.

Рисунок 17 – Схема информационных потоков автоматизированного участка

Управление диагностикой и контролем (АСУ СК). Диагностирование подразделяется на функциональную диагностику, при которой производится измерение параметров, характеризующих состояние оборудования, и статистическую, при которой регистрируется изменение состояния оборудования и производится расчёт эксплуатационных показателей его работы. Для диагностирования система оснащается датчиками, определяющими готовность оборудования к работе, производящими поиск места и причин отказа и др.

Назначение системы диагностики – обеспечить функционирование оборудования путём оперативного определения критических и аварийных ситуаций. Это выполняется путём сбора информации о состоянии ответственных узлов основной и вспомогательной систем, переработки этой информации по алгоритму и принятия решений о возможности дальнейшего функционирования элементов этих систем и вывода информации о неисправностях.

Управления транспортно-складской системой (АСУ АТСС). Исходными данными для определения характеристик этого модуля является номенклатура изделий, периодичность их выпуска, размеры, масса, характеристики штабелёров, автооператоров, подъёмных столов и т.д., количество захватных устройств в ПР и позиций на поворотных столах, количество стеллажей и число ячеек.

При разработке АСУ транспортными и складскими потоками необходимо:

1. определить приоритетность обслуживания оборудования;

2. разработать режимы «Запуск» и «Плановый останов»;

3. организовать потоки заявок на доставку к месту назначения подвижных устройств;

4. защиту системы и выход из сбойных ситуаций;

5. подготовку информации для исполнительных устройств, устройств отображения и передачу её при необходимости в другие подсистемы.

Существуют два уровня управления складской и транспортной системами. На первом уровне решаются такие задачи: управления приводами транспортных средств; точного их позиционирования; останова транспортных средств в аварийных ситуациях; загрузки и разгрузки накопителей и склада. На втором уровне производится управление материальными потоками, оценка причин, вызвавших отклонение процесса транспортирования и складирования от заданного, учёт движения и хранения груза.

Управления инструментообеспечением (АСУ СИО). Реализуется на основе информации о номенклатуре инструмента, его стойкости, маршрутах перемещения, параметрах СИО, определяющих размеры информационных и моделирующих потоков с учётом условий и параметров связи с другими вспомогательными системами.

Управление системой технического оснащения (АСУ СТО). Предусматривает контроль работы автоматических систем удаления стружки, раздачи СОЖ, подачи электроэнергии и сжатого воздуха. Информация о работе этих систем поступает на ЭВМ, где определяется их состояние.

Управление системой охраны труда (АСУ СТО). Работа системы сводится к проверке датчиков, контролирующих безопасную работу обслуживающего персонала и санитарные условия труда; различных блокировочных устройств, а также к отработке сигналов с датчиков на аварийное отключение оборудования.

Общее программное обеспечение и общее специальное программное обеспечение чаще всего не разрабатываются, так как они поставляются вместе с вычислительной машиной. При разработке технического задания на проектирование специального программного обеспечения указывают все необходимые данные, полученные в ходе технологического проектирования ГПС, а также язык и структура управляющих программ, возможность их редактирования.

Автоматизированная система контроля. Система контроля реализует следующие функции:

1. контроль технических средств ГПС и деталей;

2. диагностика работоспособности автоматического оборудования, входящего в состав технологической, транспортной, складской систем и системы инструментообеспечения, контроля;

3. контроль положения заготовок и деталей;

4. контроль положения рабочих органов технологического и вспомогательного оборудования;

5. хранение информации об изготовляемых изделиях (их конфигурации, технических требованиях и др.);

6. настройка контрольно-измерительных устройств;

7. своевременное обнаружение брака;

8. операционный и приемочный контроль качества;

9. выдача информации по результатам контроля в АСНИ и систему управления.

Номенклатура основных контролируемых параметров в ГПС и применяемость технических устройств контроля может быть систематизирована по трем периодам контроля:

ü контроль, производимый перед началом цикла обработки с целью определения исправности и готовности к работе технологического оборудования, наличия и надежности закрепления приспособления, заготовки и инструмента, проверки заданного положения и идентификации всех технологических объектов, участвующих в обработке;

ü контроль, производимый во время цикла обработки (или при прерывании цикла), имеющий целью проверку параметров технологического процесса – усилия резания, температуры в зоне резания, точности обработки перемещений, диагностику состояния инструмента, контроль основных размеров детали по переходам;

ü контроль, проводимый после окончания цикла обработки, задачей которого является проверка конечных положений рабочих органов станка (возврат в заданную точку), контроль состояния инструмента и размеров обработанной детали.

Номенклатура основных контролируемых параметров ГПС на различных этапах обработки и применяемость устройств контроля приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Этапы контроля в ГПС и их содержание

Примечания: 1. В таблице приняты следующие обозначения: А – устройство контроля исправности основных систем технологического и вспомогательного оборудования; Б – устройства определения наличия объекта на заданной технологической позиции; В – устройства контроля положения контролируемых объектов в пространстве; Г – устройства идентификации технологических объектов; Д – устройства контроля состояния режущего инструмента; Е – модули контроля качества продукции.

2. Устройства контроля по п. А, Б, В и Г могут быть использованы для контроля аналогичных параметров других составных частей ГПС – промышленных роботов, транспортных и загрузочных устройств, автоматических складов и др.

Технические устройства контроля ГПС в общем случае включают:

· информационные устройства, представляющие собой первичные измерительные преобразователи (датчики) для сбора информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном положении контролируемых объектов, а также о состоянии технологической среды;

· промежуточные преобразователи, приборы или вычислительные устройства, осуществляющие анализ полученной информации и сравнение полученных фактических значений с заданными.

· управляющие вычислительные устройства, вырабатывающие сигналы оповещения, индикации или управления, необходимые для своевременного введения коррекции или принятия других мер.

Рассмотрим основные модули АСК, их характеристики и функциональное назначение.

Устройства контроля исправности основных систем технологического и вспомогательного оборудования. Системы технологического и вспомогательного оборудования ГПС, включающие станки, промышленные роботы, транспортные и загрузочные устройства, автоматические склады, являются сложными объектами контроля и диагностирования, имеющими в своем составе устройства, в которых происходят физические процессы различного вида, характеризуемые как непрерывно, так и дискретно изменяющимися параметрами.

Заключение о техническом состоянии таких систем и их элементов может основываться на контроле достаточно большого количества как статических, так и динамических характеристик, например, напряжений и токов в цепях электроприводов и блоков их управления, частот вращения роторов двигателей, крутящих моментов, давления и температуры масла в гидросистемах, расхода рабочей жидкости, температуры ответственных механических узлов, скоростей и ускорений рабочих органов, точности линейных и угловых перемещений, усилий и деформаций в механизмах, шума и вибраций при работе узлов, времени срабатывания реле или муфт, спектральных характеристик колебаний упругой системы и др.

Средства получения информации о характеристиках элементов систем можно разделить на три группы:

1. штатные устройства, как правило, уже имеющиеся в оборудовании для обеспечения его циклов работы (реле, электромагниты, путевые переключатели, датчики скорости и перемещений);

2. дополнительные устройства, встраиваемые в соответствии с выбранными параметрами диагностирования (вибродатчики, реле давления, расходомеры, датчики температуры, тока и т.д.);

3. специальные контрольно-измерительные устройства, работающие автономно или подключаемые по запросам (контрольно-измерительные системы, измерительные роботы-манипуляторы, виброизмерительные стенды и т.п.).

Устройства для определения наличия технологических объектов, их положения в пространстве и идентификации. Устройства определения наличия объекта (инструмента, приспособления, заготовки, детали и пр.) на технологической позиции, предназначенные для сигнализации о наличии объекта в поле зрения системы излучатель-приемник, могут применяться как в модулях обработки, так и транспортно-накопительных складских системах, а также в промышленных роботах в качестве элементов их очувствления.

Принцип действия основан на обнаружении инфракрасного излучения, отраженного объектом, и прерывание объектом потока инфракрасного излучения, поступающего от излучателя на приемник.

В качестве устройств для определения положения технических объектов в пространстве используют индикаторы контактов типов, которые позволяют определить координаты заданных точек объектов в системе координат станка и осуществить контроль размеров заготовок, деталей и инструмента на станке перед циклом обработки, в период прерывания обработки и после ее окончания. С помощью индикаторов может быть также определено наличие повреждений кромки инструмента.

Основным элементом индикаторов является щуповая головка, работающая по принципу электроконтактного датчика и выдающая электрический сигнал при касании наконечником щупа поверхности детали или инструмента.

В комплект индикатора входят щуповые головки для детали, хранящиеся в магазине инструментов и при измерении устанавливаемые в шпиндель станка, щуповые головки для инструмента, закрепляемые на базовой поверхности станка, передатчики сигналов, приемники, электронные блоки и некоторые вспомогательные элементы.

Щуповые головки для детали имеют бескабельную связь с электронным блоком. Питание и передача сигнала щуповой головки осуществляется через воздушный трансформатор, либо сигнал преобразуется в оптическое излучение инфракрасного диапазона, которое принимается фотоприемником и в виде сигнала поступает в электронный блок.

Щуповые головки для инструмента имеют штепсельный разъем, позволяющий осуществлять их кабельную связь с электронным блоком. Идентификация технологических объектов – инструмента, приспособления-спутника с заготовкой или деталью, грузового контейнера и других объектов – осуществляется с помощью специальных устройств, состоящих из носителей информации (кодовых гребенок), закрепляемых на объектах, и считывающих головок, устанавливаемых на позициях контроля материальных потоков ГПС.

Считывание кодов, определяющих шифр инструмента, детали или груза может осуществляться либо при установке объекта на позиции контроля (например, на столе станка или в ячейке склада), либо в динамическом режиме – при перемещении объекта мимо считывающей головки, установленной неподвижно.

Устройства контроля состояния режущего инструмента. Существует несколько типов устройств, основанных на различных принципах действия.

Фотоэлектрические устройства контроля режущего инструмента предназначено для определения поломок инструмента, контроля предельного износа инструмента типа резцов, а также идентификации типа заготовки, поступающей на станок. Устройства работают на принципе машинной обработки изображения рабочей зоны технологического оборудования.

Оптоэлектронные датчики положения (ОДП-1), вырабатывающие электрические сигналы при совмещении поверхности объекта с фиксированной точкой пространства, могут применяться для определения поломки инструмента, измерения геометрических размеров инструментов, контроля, позиционирования рабочих органов технологического оборудования, обнаружения технологических объектов в заданных зонах.

Лазерные измерители объектов предназначены для определения размерного износа резца перед началом обработки. Могут использоваться для контроля координатных перемещений суппорта станка.

Измерители работают на основе дифракции Фраунгоффера в зоне отверстия, образованного диафрагмой прибора и режущей кромкой резца.

Контроль состояния инструмента в процессе обработки в настоящее время производиться косвенными методами. К ним относятся контроль тока, потребляемого главным приводом, измерение усилия резания и его составляющих, температуры в зоне резания, электрических характеристик в зоне контакта «инструмент - деталь», характеристик механических колебаний, возникающих в зоне резания.

На измерении мощности или тока, потребляемых электродвигателем главного привода, основан принцип действия устройств активного контроля режимов резания и состояния режущего инструмента. Такие устройства позволяют также поддерживать постоянной мощность резания за счет коррекции скорости подачи для токарной и фрезерной обработки при совместной работе с УЧПУ модуля обработки.

Модули контроля качества продукции. В СКК ГАП (средства контроля качества) входит ОТК, включающий измерительную лабораторию, которая разрабатывает схемы и планы контрольных проверок средств измерений и выполняет наиболее сложные из них, контрольно-проверочные пункты (КПП), цеховые контрольные пункты (КП) и испытательные отделения.

Способы контроля качества изделий классифицируют по назначению – приемочный, профилактический, прогнозирующий; взаимодействию с объектом изготовления – активный (прямой и косвенный), пассивный (после каждой операции или через несколько операций), параметрический (количественный, допусковый), и функциональный; конструктивному решению – внутренний (самоконтроль) и внешний; реализации во времени – непрерывный (в процессе изготовления) и периодический (тестовый).

Перспективным является активный контроль при обработке, позволяющий исключать брак путем своевременной коррекции процесса изготовления и повысить производительность за счет совмещения времени изготовления с временем контроля.

При проектировании СКК следует уделять внимание вопросам снижения трудоемкости контрольных операций путем использования автоматических контрольных устройств, позволяющих проводить контроль широкой номенклатуры изделий.

Классификация СКК в ГАП представлена на рисунке 18.

Рисунок 18 - Классификация СКК

Выбор контрольных средств и методов контроля зависит от точности измеряемых изделий, их номенклатуры, формы и размера, числа контролируемых параметров, условий измерений, требуемой производительности и экономичности. Каждый метод и используемые при этом методе средства измерения обладают собственной погрешностью и эффективной областью использования. При выборе средств измерения погрешность измерения принимается не более 10…15% допуска контролируемого параметра. Контрольно-измерительные средства действуют по одному из трех методов: прямому, косвенному и комбинированному.

При прямом методе используют средства, имеющие контакт с измеряемой поверхностью и бесконтактные средства, определяющие контролируемый параметр как при обработке, так и после нее.

Косвенный метод не обладает указанным свойством, но позволяет получать информацию о контролируемом параметре по характеристике одного или нескольких элементов оборудования, например по величине перемещения рабочего органа станка, несущего режущий инструмент. При комбинированном методе измерения одновременно происходит контроль параметров изготавливаемого изделия и элементов оборудования.

Большое влияние на выбор средств контроля оказывают условия протекания процесса обработки, в частности возможность доступа контрольно-измерительных средств в рабочую зону, температура в зоне обработки и др. При механообработке важным фактором, оказывающим влияние на выбор средств контроля, является тип стружки.

Перспективным путем сокращения трудоемкости контроля качества изделий является использование систем адаптивного управления процессом обработки изделий, повышающих качество изготавливаемой продукции. Разработаны системы адаптивного управления: упругими перемещениями ТС за счет изменения размера статической и динамической настройки; скоростью изнашивания режущего инструмента, относительным положением деталей и усилиями при сборке, а также многомерные адаптивные системы, позволяющие управлять одновременно несколькими параметрами.

По техническим требованиям некоторые изделия должны проходить контроль параметров качества не только в статическом состоянии, но и в динамическом, для чего в ГПС применяют испытательные станции. Испытания подразделяют на производственные и испытательные.

Производственные испытания обычно входят в процесс изготовления изделия и, в свою очередь, подразделяются на обкатку вхолостую и испытание под нагрузкой. Экспериментальные испытания не связаны с производственной программой и проводят в экспериментальных цехах.

Контроль качества изделий может быть организован на рабочей позиции и в контрольных отделениях. Контроль на рабочей позиции осуществляют на технологическом оборудовании или около него. Контроль качества при обработке с помощью средств активного контроля не удлиняет цикл изготовления изделия, а контроль изделия на оборудовании после изготовления приводит к его простою. Причем точность проведения контроля в этом случае ниже по сравнению с внешним контролем.

Применение пассивного контроля качества часто не оказывает влияния на продолжительность производственного цикла, так как контроль изделий может быть проведен при транспортировании или складировании изделия. Контроль качества на КП организуется, если: применяют разнотипные или крупногабаритные средства контроля, которые неудобно доставлять к рабочим позициям; средства контроля на рабочих позициях не обеспечивают необходимую точность из-за температурных деформаций, вибраций и др.; проверяют большое количество изделий, удобных для транспортирования; проверяют продукцию после последней операции перед ее сдачей на склад.

Основные этапы технологического процесса контроля качества изделия представлены на рисунке 19.

Рисунок 19 – Основные этапы технологического процесса контроля качества изделия

При входном контроле заготовок проверяют их соответствие по размерам массе физико-химическим параметрам, внешнему виду. Контролируются геометрические размеры поверхностей, используемых в качестве баз.

Контроль при установке заготовок в тару производится для обеспечения ориентации заготовок при их автоматической установке.

Контроль заготовок на механическом оборудовании предполагает измерение размеров соответственных поверхностей и их положение на станке, что снижает погрешность установки.

Контроль точности готовых деталей проводят на КП. Здесь же контролируют точность, шероховатость и др. Заключительный этап – испытание готовой продукции.

Детали машиностроения, особенно корпусные, изготовленные в ГПС, являются достаточно сложными объектами контроля. Как правило, в структуре технологического процесса механической обработки предусматривается транспортирование деталей к месту их измерения и точная установка в приемном устройстве модуля контроля качества.

Модуль контроля качества осуществляет входной, межоперационный и окончательный контроль размерно-геометрических параметров деталей. После обработки результатов контроля на ЭВМ может быть выдано заключение о годности детали, определены возможные отклонения размеров, и, при необходимости, внесена коррекция в технологический процесс.

Модули контроля качества корпусных деталей строятся на базе программируемых координатно-измерительных машин (КИМ) с использованием контактных и бесконтактных измерительных устройств (щуповых головок) различного назначения. Управление модулем осуществляется в автоматическом режиме – от собственной ЭВМ. Модуль может контролировать следующие параметры: внутренние диаметры отверстий, длину внутренних и наружных поверхностей, ширину канавок, точность цилиндрических, конических и сферических поверхностей, отклонения расположения и формы, углы, радиусы, резьбы и пр.

Модули контроля качества деталей тел вращения могут быть построены с использованием специальных прецизионных стендов, обеспечивающих точную установку, центрирование, зажим и перемещение деталей, индикаторов контакта или измерительных роботов. Контролируемыми параметрами являются внутренние и наружные диаметры, длина внутренних и наружных поверхностей, ширина и глубина канавок, отклонение формы и расположения поверхностей, радиусы, углы и пр.

Компоновочные схемы модулей контроля качества продукции для корпусных деталей и деталей типа тел вращения показаны на рисунке 20.

а) б)

1- координатно-измерительная машина; 2 – управляющая ЭВМ; 3 – устройство связи с АСНИ; 4 – фотосчитывающее устройство; 5 – АЦПУ; 6 – дисплей; 7 – устройство перегрузки деталей; 8 – транспортная тележка; 9 – паллета с деталью; 10 – измерительное устройство; 11 – промышленный робот; 12 – система управления роботом; 13 – стол-накопитель; 14 – транспортный робот.

Рисунок 20 – Схемы компоновки модулей контроля качества продукции ГПС корпусных деталей а и деталей типа тел вращения.

Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП). АСТПП предусматривает решение технологических задач в объёме более 60% в автоматизированном режиме человек-машина.

АСТПП является первичным звеном в структуре ГПС (см. рис. 2), куда изначально поступает информация об объекте изготовления, включающая конструкторскую документацию, программу, сроки выпуска и др.

После обработки входных данных АСТПП выдаёт задание в САПРТП на проектирование технологии и разработку управляющих программ. На базе входных данных и результатов САПРТП формируется поток информации в АСУ, что обеспечивает прямую СВЯЗЬ АСТПП с другими системами ГПС.

Качественные и количественные результаты функционирования ГПС поступают в автоматизированную систему научных исследований (АСНИ), которая производит анализ и передаёт коррективы по изменению параметров технологического процесса в АСТПП. В результате формируется обратная связь АСТПП со всеми подсистемами ГПС.

Наличие двусторонней связи АСТПП с другими системами обеспечивает гибкость функционирования ГПС, возможность оптимальной организации технологического процесса и оперативное изменение его параметров на всех уровнях.

Таким образом, АСТПП предназначена для приведения производства в исходный режим и обеспечивает 4 группы функций.

1. Определяет технические возможности ГПС (возможно ли вообще изготовление детали на том или ином ГПУ):

· Контроль конструкторского чертежа (чаще всего размерных цепей - возможно ли изготовление размеров с заданными допусками);

· Система технологической оценки процессов механической обработки и сборки (возможна ли обработка деталей с такими габаритами и т. д., насколько удобна обработка такой детали на данном оборудовании).

2. Функция проектирования технологий:

· системы проектирования технологических процессов сборки и механической обработки;

· проектирование и сборка оснастки;

· разработка операционных карт;

· разработка управляющих программ.

3. Функция, направленная на моделирование и рациональное структурно-компоновочное построение участка:

· математическое моделирование;

· имитационное моделирование.

4. Функция, направленная на сервисное обслуживание:

· контроль исходных данных;

· диагностика хода решения;

· диалог для обеспечения вмешательства человека в ход решения.

В современном производстве к автоматизации проектирования предъявляют следующие требования:

1. информационная увязка с другими системами ГПС;

2. использование прогрессивных методов автоматизированного проектирования;

3. рациональное распределение функций между технологом-проектировщиком и ЭВМ;

4. функциональная взаимосвязь САПР конструкторской и технологической документации;

5. модульность построения САПР ТП с выделением отдельных подсистем технологической подготовки производства.

Последнее требование предполагает деление САПР ТП на подсистемы, функции и содержание которых представлены ниже.

Подсистема управления. Выполняет функции оперативного регулирования деятельности всех технологических служб.

Подсистема отработки конструкции на технологичность. Содержит сведения о типовых конструкциях деталей и нормализованных элементах, типовые технологические процессы, сведения о материалах, точности и качестве обработки поверхностей, видах химико-термической обработки и пр. Основные функции подсистемы:

1 оценка конструкции на технологичность на основе количественных и качественных показателей;

2 прогнозирование технологичности конструкции на стадии проектирования новых изделий;

3 снижение номенклатуры изделий путём их унификации и стандартизации;

4 развитие конструктивного подобия и унификации поверхностей для типизации технологических процессов;

5 проработка конструктивных форм изделий, позволяющих с необходимой точностью и жёсткостью устанавливать изделия на оборудовании при изготовлении, транспортировании, складировании и контроле качества;

6 обеспечение минимального количества операций за счёт использования единых технологических баз;

7 изменение конструкции изделия с целью использования стандартного инструмента, унифицированной оснастки, транспортных и др. средств.

Подсистема проектирования технологических процессов. Включает информацию о типовых технологических переходах, операциях, содержит базы данных оборудования, технологической оснастки, режущего инструмента, мерительного инструмента, подпрограммы определения и оптимизации режимов резания. На систему возлагаются следующие функции:

1. проектирование маршрутных технологических процессов;

2. проектирование операционных технологических процессов;

3. формирование типовых и групповых технологических процессов.

Подсистема технического нормирования. Представляет собой пакет программ расчёта норм времени на основе баз данных по нормированию технологических процессов. Основной функцией является расчёт времени обработки, что формирует основу для календарного планирования и контроля в АСУ. Существует два типа систем: опытно-статистического и расчётно-аналитического нормирования.

Подсистема разработки управляющих программ. Обеспечивает автоматизированную разработку управляющих программ для станков с ЧПУ и систем обеспечения ГПС.

Подсистема проектирования оснастки. Функционирует параллельно с проектированием технологического процесса. Основывается на базах данных, содержащих классификаторы приспособлений, режущего и мерительного инструмента, типовые схемы базирования, библиотеки нормализованных и унифицированных элементов приспособлений, нормативные материалы и др. Подсистема предполагает:

1. ориентацию на унифицированную оснастку, выбор стандартных приспособлений;

2. доработку универсальных и нормализованных приспособлений;

3. проектирование спецоснастки;

4. обеспечение требуемой точности изготовления изделия;

5. возможность закрепления широкой номенклатуры заготовок – гибкость;

6. обеспечение свободного доступа режущего, слесарно-сборочного и контрольно-измерительного инструмента;

7. возможность использования её для транспортирования и хранения полуфабрикатов.

Автоматизированная система научных исследований (АСНИ). Предназначена для сбора и обработки внутренней и внешней информации

Функции АСНИ:

1. сбор технологической информации (внешней и внутренней);

2. сбор организационной информации (о запасах заготовок, количестве деталей, персонале и т.д.);

3. хранение информации;

4. переработка информации.

Приведём пример функционирования АСНИ. При обработке валов, диаметры колеблются в определённом диапазоне значений. Нецелесообразно хранить информацию по результатам обработки каждого вала, лучше составить уравнение регрессии и хранить только его. Анализируя уравнение, мы можем прогнозировать точность обработки в будущем.

Первоначально собираются дискретные данные, которые обрабатываются для получения уравнения регрессии, распределения случайной величины разброса размера или др. По прошествии обработки первой партии дискретные данные вытираются, вместо них остается математическая модель. В результате в памяти хранятся не сами результаты обработки, которые занимают большой объём, а только их математические модели. При изготовлении других партий деталей математическая модель корректируется.

Рассмотренные функции характерны для нижнего и среднего уровня ГПС. Функции верхнего уровня ГПС направлены на обеспечение связей с другими предприятиями или поиск необходимой информации.