Лекция: Оптимизационные задачи в автоматизированных системах технологической подготовки производства.

оптимизационных задач при ТПП:

Найти материал детали, обеспечивающий минимум ее стоимости при выполнении заданных требований.

Найти форму и метод изготовления заготовки, обеспечивающие минимум потерь материала.

Определить последовательность технологических переходов, обеспечивающую минимальное время изготовления партии деталей.

Выбрать оборудование, обеспечивающее:

а) минимальную стоимость при удовлетворении требований техпроцесса;

б) минимальные приведенные затраты на выполнение технологического контроля;

в) минимальный период окупаемости оборудования.

Оптимизационные задачи также могут быть поставлены при:

-программировании станков с ЧПУ;

-выборе метода обработки;

-выборе методов и средств контроля;

-определении требований техники безопасности и обеспечения устойчивости экологической среды и др.

Кроме отдельных оптимизационных задач, рассмотренных выше, в АСТПП, как правило, решается и обобщенная оптимизационная задача: получение ТП, имеющего минимальные затраты на производство единицы продукции. При решении обобщенной задачи учитываются все отдельные критерии путем их суммирования, обобщения, выбора главного критерия и т.д.

Оптимизационные задачи, решаемые при автоматизации метода нового планирования.

Автоматизация этого метода наиболее трудоемка, т.к. при его использовании осуществляется проектирование и документирование ТП на основе введенных данных. По исходным данным (описанию детали и программе выпуска) осуществляется выбор заготовки, построение технологического маршрута, выбор оборудования, осуществляются временные расчеты. Рассмотрим отдельные задачи метода нового планирования.

Выбор вида заготовки и методов ее изготовленияВиды заготовок: отливки; прокат; поковки; штамповки; сварные заготовки. В качестве критериев оптимизации выбора заготовок используют:

– себестоимость изготовления заготовки Сз → min;

– себестоимость механической обработки заготовки для получения детали См → min;

– стоимость отходов металла Со → min.

Алгоритм выбора оптимального метода получения заготовки состоит из следующих шагов:

– выбор возможных видов заготовки по материалу детали. В зависимости от вида материала (сталь, чугун, сплавы и т.д.) выбираются методы получения заготовок – отливки, штамповки, прокат, поковки;

– выбор возможных методов изготовления заготовок исходя из серийности детали (единичная, серийная,

крупносерийная, массовая); конструктивной формы детали (цилиндрическая, дисковая, пространственная, корпусная и т.д.); массы и размеров детали;

– определение технических характеристик для выбранных видов заготовок (точность, коэффициент использования материала и др.);

– определение себестоимости изготовления заготовки;

– определение себестоимости механической обработки заготовки;

– определение стоимости отходов материала;

– выбор оптимального метода изготовления заготовки для конкретных условий производства.

Выбор технологических базАлгоритм выбора технологических баз заключается в следующем. После ввода конфигурации детали осуществляется автоматический расчет площадей всех поверхностей детали и их ранжирование в порядке убывания. В качестве основной базы пользователю предлагается поверхность с наибольшей площадью. Если пользователя устраивает данный вариант, то осуществляется переход к выбору вспомогательных баз, если нет – пользователю предлагается следующая по размеру площади поверхность. Выбор вспомогательных баз осуществляется аналогично из поверхностей, оставшихся после выбора основной базы.

Проектирование технологического маршрутаДанная задача — главная и наиболее трудная. В методе нового планирования используют различные диалоговые подсистемы формирования технологического маршрута. Исходная информация о детали:

– общие сведения;

– сведения о заготовке (поступают из подсистемы выбора заготовки);

– описание наружных и внутренних поверхностей;

– допустимые отклонения.

Вся исходная информация кодируется.

База данных подсистемы – наборы последовательностей технологических операций; значения параметров для расчета режимов резания и времени обработки. В диалоговом режиме осуществляется подбор технологических операций, расчет и оптимизация режимов резания, расчет затрат времени на изготовление детали, расчет какого-либо критерия оптимальности (например, себестоимости изготовления детали), оптимизация технологического маршрута по выбранному критерию.

Проектирование технологических операцийКаждая технологическая операция, выбранная на этапе проектирования технологического маршрута, проектируется в виде последовательности переходов. Одну и ту же операцию возможно реализовать различной последовательностью отличающихся переходов. Выбор наилучшего варианта осуществляется по критериям: себестоимость операции; время выполнения операции и другим.

Выбор основного оборудованияОборудование для выполнения операций выбирается в зависимости от намеченного состава операций, габаритов и конфигурации детали, требуемой точности обработки, программы выпуска деталей. Состав операции (т.е. перечень поверхностей, обрабатываемых на операции) зависит от возможностей оборудования, и наоборот, оборудование выбирается в зависимости от состава операции, поэтому эти задачи решаются параллельно. База данных о станках содержит следующую информацию: код оборудования в соответствии с классификатором; мощность станка; максимальные размеры сечения резцов, которые можно установить в резцедержателе (для токарного станка); максимальное количество инструментов, которые можно одновременно установить на станке; числа оборотов и др. Выбор оборудования обычно оптимизируется по критерию стоимости.

Выбор инструментаВыбор режущего инструмента осуществляется для каждого технологического перехода. Исходные данные:

– геометрия детали;

– сведения о заготовке;

– технологические характеристики применяемого оборудования.

Инструмент выбирается из справочной базы, охватывающей все его разновидности.

Последовательность выбора инструмента следующая:

– по коду технологического перехода определяется код группы инструмента;

– по модели станка выбирается код подгруппы инструмента;

– уточняются размеры и другие характеристики инструмента по размерам и форме удаляемого металла, чистоте обработки, материалу заготовки и т.д.

– ищется нужный инструмент в базе данных (по сформированным размерам и другим характеристикам).

Оптимизация проектирования сборочных процессовСборочные работы являются многовариантными как по возможному составу и последовательности операций техпроцесса, так и по составу применяемой оснастки, оборудования, инструмента. В качестве критериев оптимизации используются:

– трудоемкость процесса сборки;

– технологическая себестоимость;

– цикл сборки (время);

– затраты на сборочную оснастку.

Последовательность проектирования:

– выбор схемы базирования сборочной единицы;

– выбор оптимальной последовательности установки элементов сборочной единицы;

– выбор состава и последовательности выполнения операций соединения, доводочных работ;

– выбор состава оснастки, инструмента, оборудования;

– расчет технико-экономических показателей;

– выбор оптимального варианта технологического процесса сборки;

– вывод документации.