Міністерство освіти Республіки Білорусь
Білоруський Національний Технічний Університет
Міжнародний Інститут Дистанційного Навчання
РЕФЕРАТ
на уроках:
«ВИРОБНИЧІ ТЕХНОЛОГІЇ»
на тему

ОСНОВИ І ПРИНЦИПИ Роботизація ПРОМИСЛОВОГО ВИРОБНИЦТВА

Виконав: студент

за спеціальністю 5.01.08
Шрифт 897533/2с
Мурашонок А.С.
Перевірила Дворовий А.Г.

МІНСЬК 2008

ЗМІСТ
ВСТУП 3
1. Автоматизація технологічної підготовки виробництва: об'єкт, сутність, основні вимоги 4
2. Система автоматизованого проектування уніфікованих технологічних процесів 6
3. Система автоматизованого проектування одиничних технологічних процесів 11

ВИСНОВОК 15

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ 17

ВСТУП
Роботизація промислового виробництва включає в себе, в тому числі і автоматизацію технологічної підготовки виробництва, впровадження якої, без сумніву, забезпечує високий техніко-економічний ефект.
Зважаючи на актуальність обраної теми видається необхідним більш докладно вивчити об'єкт, сутність та основні вимоги, що пред'являються до автоматизації технологічної підготовки виробництва, а також САПР як уніфікованих, так і одиничних технологічних процесів, що є метою даної роботи.
Для досягнення поставленої мети представляється необхідним вирішення таких найважливіших завдань:
q визначити об'єкт технологічної підготовки виробництва;
q виявити сутність даного явища;
q привести основні вимоги, які пред'являються до автоматизації технологічної підготовки виробництва;
q розкрити сутність САПР уніфікованих технологічних процесів;
q розкрити сутність САПР одиничних технологічних процесів.
У висновку передбачається зробити ряд прикінцевих положень про те, наявність яких факторів необхідно для автоматизації технологічного проектування.

1. Автоматизація технологічної підготовки виробництва: об'єкт, сутність, основні вимоги
Об'єктом автоматизації в області технологічної підготовки виробництва (ТПП), згідно стандартів системи обробки і поставлення продукції на виробництво (СРПП), є:
§ система технологічної підготовки виробництва в цілому як сукупність взаємодіючих функціональних підсистем;
§ функціональні підсистеми як сукупність завдань технологічної підготовки виробництва, що відносяться до розглянутої підсистемі;
§ завдання технологічної підготовки виробництва, вирішення яких необхідне для забезпечення функціонування системи технологічної підготовки виробництва.
Під автоматизованими системами технологічної підготовки виробництва (АС ТПП) розуміють сукупність методів, алгоритмів, програм математичного забезпечення, технічних засобів і організаційних заходів, об'єднаних з метою автоматизованого проектування технологічної підготовки виробництва [[1]].
Високий техніко-економічний ефект від впровадження системи АС ТПП може бути отриманий у тому випадку, якщо система відповідає наступним основним вимогам:
q забезпечує автоматизацію основних видів робіт у системі ТПП
q дозволяє раціонально розподіляти функції між людиною і ЕОМ
q забезпечує можливість впровадження на підприємствах з різним характером і масштабом виробництва, легко адаптуються при переході на випуск нової продукції;
q володіє високим рівнем уніфікації та стандартизації основних частин (методів, мов, математичного забезпечення, технічних засобів тощо).
q має можливість впровадження як спільно з системами автоматизованого управління виробництвом та автоматизованого конструювання, так і без них, автономно;
q дозволяє здійснювати поетапне введення в експлуатацію шляхом послідовного підключення нових підсистем у міру їх готовності або необхідності.
АС ТПП містить досить велику кількість функціональних підсистем, склад яких визначається функціями системи ТПП. Крім того, оскільки АС ТПП є проміжною ланкою між конструкторської підготовкою виробництва і виробничими цехами та службами, склад АС ТПП повинен містити спеціальні системи стиковки, що здійснюють переробку інформації, що надходить від попередніх систем, та підготовку даних для роботи подальших систем.
Функціональні підсистеми, що входять до складу АС ТПП, діляться на дві групи: проектування технологічних процесів та конструювання спеціальної технологічної оснастки. До складу першої групи входять підсистеми: технологія механічної обробки (типові, групові та поодинокі технологічні процеси, автоматні операції, програми для верстатів з ЧПК та ін); технологія зборки; технологія заготівельного виробництва (технологія ливарного виробництва), технологія ковальсько-штампового виробництва, технологія холодного штампування, технологія зварювання та різання металів, технологія виробів із пластмас); технологія хімічних, термічних та інших методів обробки металів; спеціальні технологічні процеси (технологія обробки деревини, виготовлення оптичних деталей, виробництва електроелементів та інші).
До складу другої групи функціональних підсистем - конструювання спеціальної технологічної оснастки - включені підсистеми: проектування спеціального обладнання, проектування спеціального оснащення для заготівельного виробництва і для механічної обробки заготовок, проектування спеціальних різальних інструментів, проектування спеціальних вимірювальним інструментом.
В алгоритмах і програмах функціональних підсистем при вирішенні всіх багатоваріантних завдань мають бути передбачені можливості аналізу та оптимізації рішень.
У майбутньому при створенні повністю автоматизованих виробництв АС ТПП будуть зливатися з автоматизованими системами управління технологічними процесами. Спроектований процес по каналах зв'язку буде передаватися ЕОМ які на основі інформації, що надійшла здійснюють управління верстатами, агрегатами, роботами, ділянками і цехами. З іншого боку, АС ТПП будуть зливатися з САПР з конструювання нових виробів. У цьому випадку вслід за автоматизованим проектуванням одразу автоматично здійснюється підготовка виробництва.

2. Система автоматизованого проектування (САПР) уніфікованих технологічних процесів.
Технологія машинобудування у своєму становленні і розвитку пройшла порівняно невеликий історичний шлях. Зародившись наприкінці XIX століття, основне своє розвиток машинобудівне виробництво отримало вже у XX столітті. Саме в цей час грандіозний стрибок масштабів машинобудування зажадав розвитку та чіткої організації проміжних ступенів між розробкою конструкцій та їх втіленням в дійсність. У ці роки широким фронтом розгорнулася робота по створенню і освоєнню різних методів і прийомів виготовлення деталей, накопичувався досвід їх застосування, тим самим закладався фундамент технології машинобудування як науки, що має прикладний характер.
Неухильне зростання масштабів випуску машин і механізмів, збільшення їх швидкодії і енергоозброєності дуже гостро поставили питання про підвищення якості та прискорення термінів розробки і впровадження процесів виготовлення найрізноманітніших деталей та збирання вузлів і агрегатів. Для цих цілей було необхідно залучити велику кількість кваліфікованих фахівців або створити методи, що дозволяють швидко і просто розробляти надійні технологічні процеси для різних виробничі умов.
В кінці 30-х років професором А.П. Соколовським була сформульована ідея типізації технологічних процесів, заснована на принципах класифікації деталей за спільністю конструктивно-технологічних ознак. Суть цієї ідеї яскраво виражено в словах А.П. Соколовського: «... Класифікацію як технологічних процесів, так і окремих технологічних завдань (ми) виробляємо на основі класифікації деталей. З іншого боку, класифікацію деталей ми проводимо таким чином, щоб в основі її лежала технологія, і подібні за методами обробки деталі потрапляли в одні і ті ж класифікаційні групи ».
Незважаючи на те, що ідея типізації спочатку розглядалася до аналізу, вивчення та систематизації досвіду, накопиченого машинобудуванням, надалі вона отримала свій розвиток як метод проектування на основі типових технологічних процесів. Типовий технологічний процес, складені з урахуванням наявного досвіду, освоєних і апробованих методів обробки, фактично являє собою канву, визначальну структура і склад робочої технології обробки деталей, що відносяться до одного типу.
Інший метод уніфікації технологічних процесів, заснований на спільності вживаного устаткування і оснащення, запропонований професором С.П. Митрофановим. Цей метод дозволяє використовувати ефективні засоби і форми організації крупносерійного і масового виробництва в умовах виробництва серійного і дрібносерійного. Групування деталей дозволяє створити спеціалізовані робочі місця і раціонально завантажити устаткування.
Проектування на основі уніфікації технологічних процесів відрізняється порівняльною простотою, так як необхідність строгої класифікації елементів процесів обробки приводить до систематизованому поданням процесу проектування, який в більшій частині зводиться до пошуку вже готового аналога технології у відповідності до класифікаційними кодами.
При розробці типових і групових процесів технологічні рішення, отримані в результаті великої підготовчої роботи, приймаються в якості нормалізованих. Типові та групові технологічні процеси містять відомості про заготовки, про необхідний обладнанні, про оснащення і інструменті, про зміст операцій, про основні переходах і послідовності їх виконання.
Переваги методів проектування на основі уніфікації технологічних рішень та розвиток програмних засобів обробки масивів інформації привели до широкого використання цих методів при механізації та автоматизації розробки технології виготовлення деталей шляхом механічної обробки заготовок.
Характерною особливістю таких систем проектування є те, що для формування конкретної технології використовуються тільки ті технологічні рішення, які заздалегідь розроблені та внесені до складу інформаційної бази системи. Впровадження таких систем передує робота, обсяг якої визначається трьома основними етапами:
1) уніфікацією і системним поданням деталей у відповідності з конструктивними і технологічними ознаками (складання класифікатора);
2) докладної розробкою технологічних процесів та їх елементів для кожного типу або групи деталей;
3) занесенням інформації, що характеризує процес обробки, у відповідні бази даних [[2]].
Відповідно до принципів уніфікації в нашій країні розроблено ряд діючих систем автоматизованого проектування технологічних процесів з допомогою ЕОМ.
Складовою частиною комплексної автоматизованої системи є підсистема проектування типових і групових технологічних процесів.
Незмінна частина типового технологічного процесу зберігається в інформаційно-пошуковій системі (ІПС) ЕОМ, викликається на підставі шифру деталі і видається на друк у вигляді операційної карти типового процесу. Змінна частина типового технологічного процесу визначається за допомогою стандартних програм доробки на підставі вихідних даних. Доопрацювання типового технологічного процесу полягає у виконанні наступних дій:
- Уточнення типорозмірів, марок і шифрів обладнання, пристроїв та інструментів у межах типів, передбачених технологічним процесом;
- Коректування змінних розмірів деталі, мінливих усередині одного типу, наприклад, довжини і діаметри шийок східчастих валів одного типу тощо;
- Знаходження розрахункових розмірів для визначення режимів обробки;
- Визначення режимів різання відповідно до уточнених, пристроями та інструментами;
- Підготовка даних для АСУ.
Вихідні дані у вигляді закодованої інформації на стандартному бланку готує технолог вручну або за допомогою автокодіровщіка вводить в ЕОМ.
Груповий технологічний процес для комплексної деталі за всіма своїми показниками збігається з типовим процесом. Однак для конкретної деталі групи він може містити надмірну інформацію у вигляді наявності та опису переходів і операцій, не потрібних для цієї деталі. Проектування технологічного процесу для конкретної деталі групи (на основні процесу для комплексної деталі) проводять таким чином:
- На підставі вихідних даних, технологічного шифру з ІПС викликається в оперативну пам'ять ЕОМ відповідний груповий технологічний процес;
- Задана деталь порівнюється з комплексною, і уточнюються їх спільні елементи;
- З групового технологічного маршруту вибираються тільки операції і переходи, необхідні для отримання загальних елементів заданої і комплексної деталі, і остаточно формується маршрут виготовлення заданої деталі;
- Маршрут виготовлення заданої деталі приймається як типового, і подальше проектування проводиться за методами і стандартними програмами для проектування типових процесів.
Доопрацювання типового (групового) технологічного процесу. У розглянутій системі доопрацювання типового (групового) технологічного процесу полягає в конкретизації значень вибраних елементів процесу обробки. При цьому визначаються міжопераційні та розрахункові розміри, а також вибирається допоміжний, ріжучий і міряльний інструмент.

3. Система автоматизованого проектування одиничних технологічних процесів
Автоматизоване проектування одиничних технологічних процесів має стати основним напрямком технологічного проектування в комплексних автоматизованих системах технологічної підготовки виробництва. Цей напрямок є універсальним. Воно застосовується для будь-якого типу виробництва і будь-яких деталей: певного класу, стандартних, нормалізованих і оригінальних, з різним ступенем уніфікації оброблюваних поверхонь. Одиничні технологічні процеси є джерелом створення і поповнення архівів типових технологічних процесів, тобто джерелом ще одного напрямку автоматизації технологічного проектування. Найбільшою мірою САПР одиничних процесів прийнятні в умовах дрібносерійного й одиничного виробництва, де типові і групові технологічні процеси виявляються неефективними внаслідок великих витрат часу на виконання підготовчих робіт (розробку класифікаторів, типових і групових процесів і їх елементів).
Автоматизація проектування одиничних технологічних процесів є найбільш складним і поки найменш розробленим питанням автоматизованого проектування. У проблемі створення САПР одиничних технологічних процесів (ЄТП) в даний час намітилося кілька напрямків. У кожному з цих напрямків вирішуються питання, пов'язані з розробкою загальної структури системи автоматизованого проектування, і питання, пов'язані з вирішенням окремих технологічних завдань. Як показала практика розробки САПР, ці групи питань проектування найтіснішим чином пов'язані між собою, і саме методи вирішення окремих технологічних завдань в основному визначають загальну структуру системи проектування.
Один з напрямків САПР одиничних технологічних процесів базується на традиційних методах проектування. При звичайному, неавтоматизованому проектуванні вибір структури технологічного процесу грунтується головним чином на досвіді та інтуїції технолога і на дуже невеликому числі формальних правил. Однак існують об'єктивні зв'язки між конструкцією, геометричною структурою та іншими характеристиками машинобудівних деталей і найвигіднішої структурою технологічного процесу їх обробки. Формальну геометричну модель деталі представляють у вигляді кінцевого графа її розмірних зв'язків. Граф розмірних зв'язків інтерпретується у вигляді матриці суміжності, яка будується на підставі таблиці кодованих відомостей про деталь.
Излагаемая методика проектування одиничних технологічних процесів передбачає використання типових рішень не у вигляді технологічних процесів, а у вигляді типових схем установки заготовок, типових планів обробки поверхонь та ін, тобто у вигляді типових елементів технологічного процесу. Тому при вирішенні технологічних завдань широко застосовується заздалегідь підготовлені і введені в ЕОМ таблиці відповідностей. Зокрема, на основі таких таблиць формуються плани (маршрути) обробки всіх поверхонь деталі.
Вихідною інформацією для синтезу технологічного маршруту обробки деталі є граф розмірних зв'язків і таблиця вибраних планів обробки. Технологічні методи обробки, що увійшли в плани обробки і належать різним вершин графа, об'єднуються за типами верстатів з урахуванням поділу операцій на чорнові, чистові, оздоблювальні та інші. При цьому зв'язки між вершинами графа не повинні бути порушені. У результаті формується операційний підграф, вершини якого містять однойменні методи обробки і з'єднані між собою ребрами. На цьому етапі практично закінчується проектування маршрутної технології. Далі слід проектування структури операцій і умов виконання технологічних переходів.
Існує ще один метод формування САПР одиничних технологічних процесів. Розглядаються три способи проектування процесів механічної обробки. Перший спосіб полягає в поділі загальної задачі проектування на ряд підзадач більш простих, ніж вихідна. При цьому структура та характеристики окремих частин технологічного процесу виражаються через вихідні дані в явному вигляді співвідношеннями, зручними для реалізації на ЕОМ. Другий спосіб полягає в розділенні процесу проектування на ряд рівнів, різних за ступенем деталізації, починаючи з рівня, що визначає найбільш загальні характеристики технологічного процесу, і закінчуючи рівнями деталізації, відповідними завданням на проектування. Третій спосіб поєднує в собі поділ процесу проектування на ряд різних за деталізації рівнів та розбиття на кожному рівні загальної задачі на ряд більш простих завдань.
Виділяються чотири рівні деталізації технологічних завдань. Перший рівень відображає принципову схему технологічного процесу, яка включає в себе склад і послідовність етапів виготовлення деталі.
Другий рівень - це проектування маршрутного технологічного процесу. Вихідною інформацією цього рівня проектування є отримані раніше принципові схеми технологічного процесу, відомості про деталі і про умови виробництва. Мета другого рівня - отримання найбільш раціональних варіантів маршрутного технологічного процесу.
Третій рівень включає проектування операційних технологічних процесів на основі отриманих раніше маршрутів обробки деталі. Ступінь деталізації маршруту доводиться до закінчення визначення складу і послідовності переходів в кожній операції, вибору інструменту, визначення оптимальних режимів різання.
Четвертий рівень деталізації характерний для технологічних процесів обробки деталей на верстатах з програмним управлінням. Ступінь деталізації процесу обробки доводиться до виявлення окремих елементів траєкторії різального інструменту та команд керування верстатом.
Зважаючи на різного ступеня деталізації проектованого технологічного процесу достовірність і точність оцінок при виборі проектних рішень на всіх рівнях різна. На першому рівні оцінка варіантів принципових схем процесу обробки полягає в дуже наближених евристичних критеріях, на другому та наступних рівнях оцінки більш точні. При цьому чим вище ступінь деталізації розробок, тим точніше оцінки.
На всіх рівнях проектування поряд з деталізацією здійснюється коректування і уточнення рішень, прийнятих на попередніх рівнях. Внаслідок цього виникають зворотні зв'язки між рівнями проектування. Крім цього виникають зворотні зв'язки між різними завданнями одного і того ж рівня. За допомогою цих зв'язків коректуються і уточнюються раніше прийняті рішення. Таким чином, проектування являє собою ітераційний багаторівневий процес послідовної деталізації та оптимізації рішень.
Одна з труднощів автоматизації проектування процесів механічної обробки полягає в тому, що технологічна наука досить часто має описовий характер, для деяких явищ відсутні суворі аналітичні залежності, використовуються складна логіка суджень і взаємозв'язок, а також спостерігається взаємний вплив окремих завдань. При технологічному проектуванні має місце велика роль емпірики, наявність потужних інформаційних потоків і великої кількості складових елементів технології (верстати, інструмент, оснащення, режими обробки, припуски і т.д.).
ВИСНОВОК
Отже, об'єктом автоматизації в області технологічної підготовки виробництва є: система технологічної підготовки виробництва в цілому, функціональні підсистеми, а також завдання технологічної підготовки виробництва.
Автоматизовані системи технологічної підготовки виробництва являють собою сукупність методів, алгоритмів, програм математичного забезпечення, технічних засобів і організаційних заходів, які об'єднані з метою автоматизованого проектування технологічної підготовки виробництва.
Для ефективної роботи система повинна забезпечувати автоматизацію основних видів робіт у системі технологічної підготовки виробництва, раціонально розподіляти функції між людиною і ЕОМ, забезпечує можливість впровадження на підприємствах з різним характером і масштабом виробництва, легко адаптуватися при переході на випуск нової продукції; володіти високим рівнем уніфікації та стандартизації основних частин, мати можливість впровадження як спільно з системами автоматизованого управління виробництвом та автоматизованого конструювання, так автономно, дозволяти поетапно вводити в експлуатацію шляхом послідовного підключення нових підсистем.
Слід також зазначити, що рішення будь-якої задачі за допомогою ЕОМ вимагає аналітичних (або будь-яких інших, але кількісних, а не якісних) залежностей. Тому для автоматизації технологічного проектування необхідно формалізувати вирішення технологічних завдань, тобто провести заміну змістовних пропозицій системою математичних залежностей. Формалізація перетворює процес технологічного проектування з процесу міркувань і побудови аналогій в процес суворого розрахунку.
Для створення системи автоматизованого проектування, в основі якої лежать принципи синтезу технологічних процесів, необхідно знайти загальні закономірності, які визначають процес механічної обробки заготовки, побудувати методологію емпіричної науки технології.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ
1. Горанскій Г.К., Бендерева Е.І. Технологічне проектування в комплексних автоматизованих системах підготовки виробництва. М.: Машинобудування. 1981.
2. Системи автоматизованого проектування технологічних процесів, пристроїв та інструментів / С.М. Корчак, А.А. Кошин, А.Г. Ракович та ін; За заг. ред. С.Н. Корчака: Підручник для вузів. М.: Машинобудування, 1988.
3. Технологія машинобудування: У 2-х книгах. Кн. 2. Виробництво деталей машин: Учеб. посібник для вузів / Е.Л. Жуков, І.І. Козир, С.Л. Мурашкін та ін; Під ред. С.Л. Мурашкіна. - Під ред. С.Л. Мурашкіна. - М.: Вищ. шк., 2003.
4. Цвєтков В.Д. Системно-структурний моделювання та автоматизація проектування технологічних процесів. Мінськ: Наука і техніка, 1999.