Koncepcja systemu wspomagania komputerowego projektowania procesów technologicznych części maszyn w obróbce ubytkowej

(1)

ZESZYTY NA UKOWE POLITECHNIKI ŚL ĄSKIEJ 1982

\

Seria t A U T O M A T Y K A z. 64 Nr kol. 736

Elżbieta W^TŁY, Stanisław KNAP Instytut O r g a ni za cj i Zarządzania Politechnika Warszawska

KONCEPCJA S Y S T E M U WS PO M A G A N I A KO MPUTEROWEGO PROJEK TO WA NI A PROCESÓW TE C H N O L O G I C Z N Y C H CZYŚCI M A SZ YN W OBRÓBCE UBYT KO WE J

S t r e s z c z e n i e . Idea systemu w s p o ma ga ni a komputerowego polegać bę

dzie na odciążeniu projektantów od wy ko ny wa ni a zrutynizowanych czyn

ności występ uj ąc yc h w pr oj ektowaniu pr ocesów obróbki. W pracy prze d

staw io no m i ęd zy innymi sf or ma li zo wa ny sposób opisu części maszyn oraz koncepcję określania czasów ich wykonania.

Pr ojektowanie op eracji te chnologicznych należy zaliczyć do najbardziej pracochłonnego a jednocześnie ni ez bę dn eg o i od powiedzialnego etapu tech

nicznego pr zy gotowania produkcji.

Zast os ow an ie elektronicznej ma szyny cyfrowej w tym'zakresie pozwala nai

- zmniejszenie pracochłonności prac projektowych;

- odciążenie pr oj ek ta nt a od wyko ny wa ni a czyn no śc i zr utynizowanych, takich jak: ok re śl an ie naddatków na obróbkę, dobór pa ra me tr ów skrawania, okre

ślenia s e kw en cj i czynności pomocniczych;

- skrócenia czasu przygotowania do ku mentacji technologicznej,

- polepszenie Ja kości projektowanych procesów te chnologicznych dzięki moż

liwości ich wariantowania.

W ni ni ej sz ym referacie zaprezentowano koncepcję Jednego z możliwych rozwiązać tego problemu dla w a r u nk ów produkcji jednostkowej i małoseryj- naj.

Cel gł ów ny pr zedstawianego systemu można ok reślić Jako usprawnienia projektowania pr ocesów te chnologicznych oraz usprawnienlo określania norm obróbki ubytkowej.

Usprawnienia polega na:

- stworzeniu w a ru nk ów do obiektywizacji de cyzji w zakr es ie podziału pro

cesu te chnologicznego na operacje;

- stworzeniu w a ru nk ów do ob ie ktywizacji de cyzji w za kresie podziału opera

cji na zabiegi;

■ stworzeniu w a ru nk ów do obiektywizacji decyzji w zakresie przydziału ope

racji do stanowisk pracy;

- stworzeniu wa ru nk ów do obiektywizacji decyzji w za kresie doboru n a r z ę  dzi obróbc zy ch i przyrządów pomiarowych;

(2)

156 E. Wątły, St. Knap

- osiągnięcie Jednorodnego napięcia norm»

- odciążeniu projektanta procesu te chnologicznego od czynności zrutynizo- wanych, a tym aamym zmniejszeniu pr acochłonności projektowanie.

Z A SA DY FU NK CJ ON OW AN IA SYSTEMU

Przy budowie systemu wy ko rz ys ta no następujące wł aś ciwości procesów te chnologicznych oraz części maszyn:

- Zbiór powierzchni elementarnych wy stępujących w częściach maszyn Jest ekoś cz on y i da się sklasyfikować.

- Każda z części maszyn da się w sposób Je dn oznaczny 'opisać przez zbiór powierzchni elementarnych,

f Każdą powierzchnię elementarną można obrobić za pomocą skończonej licz

by oekwencji zabiegów. Sekwencje te można dla poszczególnych grup po

wierzchni elementarnych sklasyfikować.

- Określona sekwencja za biegów wy wołuje określony podział naddatków obrób- ozych.

- Istnieje sk oń cz on y zbiór stanowisk pracy przystosowanych do realizacji określonych zabiegów obróbozych.

- Iętnieje skończony zbiór narzędzi i przyrządów pr zystosowany do obróbki określonych powierzchni.

System wy ko rz ys tu je te właściwości dla określenia na podstawie zadanych zmiennych we jś ci ow yc h zbioru zmiennych wyjściowych, niezbędnych dla zwy- miarowanla wszystkich parametrów operacji technologicznych. Zasadę dzia

łania. systemu przedstawiono na rysunku 1. Na podstawie danych wejściowych w postaci opisu geometrii części oraz opisów ws zy st ki ch jej powierzchni w pierwszym kroku system generuje dane ogólne o wy robie oraz oblicza naddat

ki na ob róbkę poszczególnych powierzchni. Następnie, zgodnie z założoną końoepcją obróbki w postaci ma rs z r u t y t e c h n o l o g i c z n e j ,- obliczane są cza

sy wykonania za biegów (zbiór w kolejnym kroku otrzymuje się zbiór czasów głównych operacji > a następnie zbiór czasów pomocniczych jrp^J. System zawiera niezbędną bazę danych, charakteryzującą używane zbio

ry.

imienne wejś ci ow e systemu określono w na st ępujący sposób:

- opis geometryczny części maszyn;

- opis podziału procesu technologicznego na operacje obróbcze;

x opia podziału operacji na zabiegi;

x przydział operacji do stanowisk pracy.

Ople geometryczny części maszyn składa eię z dwóch członów. Pierwszy z nich stanowi ogólny opis bryły części i zawiera następujące informacje:

- opis kształtu ozęści;

(3)

Koncepcja systemu ws po magania komputerowego,.. 157

6A ZA DANYCH ZMIENNYCH

WEJŚCIOWYCH Opis ksz/oY/zi r

m o/er/aPy w y  ro b u

Op/s p o w ie rz - ebm

'

ogranicza/g Cycb brykę wyroóe.

O p/s koncepcji w ykonon/a zy- b/eyoW

QUASI 8 A ZA SYSTEM U

zb /d r za/eznośa fun kcyjn ych o kreśla ją cych param ebry

o b ro b kr

A/góry/en obh'czaniq danych ogd/nych

A /gory/m o b b c z a n /iy cza só w pom ocn/czycb _

A /gory/m g e n e ro w o - n /a U onycA w y jś c io 

w y c h

i BAZA DA NYC U

\ZM/ENNYCH

]

GENEROWANYCH

PRZEZ SYSTEM

Done ogó/ne o wyrób/ó Uaddafkt na ob

róbkę c//o p o - w/erzchr?/ wyrobi.

8 A ZA DANYCH STA ¿A

D ane o przygo- Tdwkacn

Done o s/ono- w/skach robo - czycb

Z8/0RY GENE RO  MANĘ W SYSTEH/t Zbiór czasów wy

konań Aa zob/egbn

\ Łij}

Zb/ór czasów gfównycb operny

m

Łb/dr czasów pom ocniczych

Phi

Rys. 1. Schemat ideowy eystomu

(4)

- rodzaj materiału (w tym grupa i podgrupa materiałowa, rodzaj obróbki cieplnej, rodzaj półwyrobu);

- roczny program produkcji.

Drugi z członów za wiera op is y po wi er zc hn i elementarnych ograniczaj?- cych bryłę części w następującej postaci:

- opis kształtu powierzchni;

- dokładność położenia powierzchni wz gl ęd em baz pomiarowych;

- klasa chropowatości;

- klasa tolerancji;

- wy miary powierzchni;

- usytuowanie powierzchni obróbczych wz gl ęd em powierzchni bazowych i osi wyrobu.

Pozostałe zm ienne są elementami mars zr ut y technologicznej, stanowiącej opis koncepcji wyko na ni a zabi eg ów dla części.

Opis mars zr ut y technologicznej dla jednej części można określić nastę

pująco:

- w e kt or typów stanowisk pracy, na których będzie obrabiana część

s t ■ M i » gdzie: ji - ilość oparacji,

i ■

- macierz za bi eg ów niezbędnych do obrobienia części

ft

^ " [ ^ i j j m z n gdzie: m - ilość powierzchni elementarnych,

n - ilość operacji,

- macierz danych dotyczących na rzędzi obróbczych

^ " [N A ij]mxn - macierz danych dotyczących pr zy rz ąd ów pomiarowych

pp «

j^PPijJ

^mxn*

Zmienne wy jś ci ow a systemu są następujące:

- naddatki obróbcze dla po sz czególnych zabiegów;

- dane ogólne o części (ciężar, długość, ws pó łczynnik sztywności);

- parametry obróbki (szybkość skrawania, posuw poprzeczny i po dł uż ny dli z a b i e g ó w ) ;

- zbiór czasów głównych za biegów j t ^ j ; - zbiór czasów pomocniczych |Vpjj;

- zbiór czasów Jednostkowych dla operacji -{Tj}.

158 E. Wątły, St. Knap

(5)

Koncepcja systemu wspo ma ga ni a komputerowego.. 159

Naddatki obróbcze oraz paraaetry obróbki ustalane są na podstawie o b o

wiązujących w tym zakresie normatywów.

Na ddatki obróbcze zaleine od rodzaju półwyrobu okreólone a? w systemie Jako funkcja wymi ar ów powierzchni oraz gabarytów części.

Parametry obróbki w większ oś ci przypadków są funkcjami wymiarów po

wierzchni oraz jaj chropowatości 1 tolerancji, n i e k ie dy Jednak są funkcja

mi elementów, które nie występują w opisie części lub ich po wi er zc hn i. De

terminuje to sposób obliczania czasu głównego. Stąd też w systemie st o

suje się dwie metody.

Oedna z nich polega w pierwszym etapie obliczeń na określeniu pa rame

trów obróbki Jako funkcji wymiarów, klasy gładkości 1 klasy tolerancji po

wierzchni, Następnie na podstawia'tych obliczonych parametrów obróbki o- kreśla się czas główny według wzorów,

□ruga metoda została zastosowana w przypadku, gdy paramatry skrawania nie dadzą alę zapisać wyłą cz ni e Jako funkcje pa ra me tr ów powierzchni (gdyZ są równieZ funkcją innych parametrów nie występ uj ąc yc h we wz or ac h na czas główny) lub gdy są funkcją uwikłaną. W takim przypadku na podstawie badań symulacyjnych określono wa rtości czasu głównego w zaleZności od wa rtości Jego parametrów. Przyjęto, Ze dla każdego zabiegu moZna określić s e kw en

cję czynności pomocniczych, w zaleZności od rodzaju zabiegu występującego przed nim i po nim. Czasy trwania tych czynności są funkcją takich ele

mentów Jakj

- wiel ko śc i przestrzeni roboczej obrabiarki, - cięZaru części,

- klasy dokładności obróbki ltp.

W algorytmie czasy trwania tych czynności zostały zapisane w postaci funkcji matematycznych. Oprócz czynności pomocniczych, wy st ępujących przy wy ko ny wa ni u poszczególnych zabiegów, zapisano równieZ w postaci funkcji ma

tematycznych czasy pomocnicze związane z operację.

Czasy Jednostkowe są obliczane Jako suma czasu głównego, czasu pomo c

niczego oraz uzupełniającego. Czas główny operacji traktowany Jest Jako su ma czasów głównych zabiegów, a czas pomocniczy - jako suma czasów pomoc

niczych poszczególnych zabiegów, powiększony o wa rt oś ć czasu pomocniczego związanego z operacją. Czas uz up ełniający obliczany Jest Jako pewien oro- cent czasu głównego oraz pomocniczego.

Wy ni ki em działania systemu Jest karta technologiczna operacji technolo

gicznych, zawierająca ich parametry w zadysponowanym zakresie dla wszyst

kich za danych kombinacji zmiennych wejściowych.

PODSUMOWANIE

Do chwili obecnej opracowano i oprogramowano na e.m.c. OORA 1305 algo

rytmy określania pr acochłonności wykonania brył obrotowych na tokarkach i

(6)

160 E. Wątły, St. Knap

szlifierkach do produkcji jednostkowej i m a ł o s e r y j n e j . Otrzymane wyniki pozwalaj? przypuszczać, te system ten będzie mógł być wy ko rz ys ty wa ny w praktyce projektowej, a także przy sporządzaniu kalkulacji czasów Jednost

kowych technologii wersztstowej dla produkcji jednostkowej i małoseryj

nej.

Wykorzystując możliwość podziału całego zagadnienia projektowania tech

nologicznego na określone podprobleray oraz kojarząc klasy części z grup a

mi obrabiarek o odpowiednich charakterystykach te chnologicznych otrzymano szereg obszarów cząstkowych stanowiących osobne problemy pr ojektowe.Pozwa

la to na podział prac na etapy, dzięki czemu można osiągnąć afekty cząst

kowe możliwe do praktycznego wy korzystania przed opracowaniem całego s y  stemu.

LITERATURA

[1] CW IE TK OW W . D . : System automatyzacji projektowania procesów technolo

gicznych. PWN, Warszawa 1978.

[2] FELD M . : Projektowanie procesów te chnologicznych typowych części ma

szyn. WNT, Warszawa 1971.

[3j HANSEL H . 1 Podstawy rachunku błędów. WNT, Warszawa 1968.

[4J KORNBERGER Z.i Technologia budowy maszyn. WNT, Warszawa 1965.

[5] KUNSTETTER S. s Narzędzia skrawające do metali. W N T , Warszawa 1970.

[6] Normatywy ob róbki skrawaniem. Wydawnictwo WEMA, Warszawa 1973-1980.

[7] Ośrodek Konsultacji i Opiniowania Te ch no lo gi i Zjednoczenia PONAR przy PONAR-BIPRON "Technologiczne klasyfikacje stanowisk roboczych obró b

ki skrawaniem m e t a l i ” . Wydawnictwo SIMP-ZORPOT, Warszawa 1976.

[8] P O ŁO ŻY G.N. - (red.)s Metody przybliżonych obliczeń. WNT, Warszawa 1966.

[9j PUFF T.j Te ch no lo gi a budowy maszyn. Wy da wn ic tw o PW, Warszawa 1971.

[10] S I KO RA 3.: Optymalizacja pr ocesów obróbki skrawa ni em z zastosowaniem maszyn cyfrowych. WNT, Warszawa 1978.

[11] TYMOWSKI 3 .1 Technologia budowy maszyn. PWN, Warszawa 1966.

[12] WĄS A., IZDEBSKI R . , KOPCZYŃSKI L , : Au to matyzacja projektowania pro

cesów technologicznych w przemyśle maszynowym. WNT, Warszawa 1971.

[13] WO ŁK R , 1 Normow an ie czasu pracy na obrabiarkach do obróbki s k ra wa

niem, WNT, Warszawa 1972.

[14] WO ŁK R . : Podstawy normowania w przemyśle maszynowym. WNT, Warszawa 1966.

Recenzent« Doc. dr inż. Wojciech TARNOWSKI

Wpłynęło <\o Redakcji 15.05.1982 r.

(7)

Koncepcja systemu wsporoagania k o m p ut er ow eg o.. 161

ABTOHATHHECKAH CHCTEMA ITPOEKTHPOBAHHH nPOUECCOB OBPABOTKH PE3AHHEM

P e ' 3 b m e

B padoie pacoMaTpHBaeTCH npodjieMa aBTOMaTaaecKoB cacTesiu npoeKiapoBaHaa npoueccoB odpadoiKa pe3aHaeM.

KpoMe oToro padoTa npeflciaBjiaeT MeTOA onpe,nejteHHa Aeiajiefi a ax BpeMeaa oOpadoTKH..

COMPUTER S Y ST EM SUPPORTED DESIGN OF MACHINING PROCESSES

S u m m a r y

This report concerns the computer system supporting the design of ma

chining processes. Among-others this work contains the original method of description of the products and the concept of assesment of the parts pro

cessing time.