Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ САПР ТП

Н.М. Тудакова, М.М. Деулин

 

САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
МЕХАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ

 

Рекомендовано Ученым советом
Нижегородского государственного технического университета
в качестве учебного пособия по направлениям подготовки
для бакалавров 15.03.05 и для магистров 151900
«Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств»

 

Нижний Новгород 2015

УДК 621.9:658.512:004(075.8)

ББК 34.63-64:30.2-5-05я73

Т816

Р е ц е н з е н т
доктор технических наук, профессор
Волжской государственной академии водного транспорта А.С. Курников

Тудакова Н.М., Деулин М.М

Т816 САПР технологических процессов механической и физико-техничес-кой обработки:учеб. пособие /Н.М. Тудакова, М.М. Деулин; Нижегород. гос. техн. ун-т. им. Р.Е. Алексеева. Нижний Новгород, 2015.- 125 с.

 

ISBN 978-5-502-00496-1

 

В учебном пособии рассмотрены вопросы технического обеспечения, информационного фонда, методов автоматированной разработки технологических процессов и др. Приведено описание программного обеспечения САПР ТП.

Учебное пособие предназначено для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения.

 

Рис. 43. Табл. 3. Библиогр.: 15 назв.

 

УДК 621.9:658.512:004(075.8)

ББК 34.63-64:30.2-5-05я73

 

ISBN 978-5-502-00496-1

Ó Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2015 Ó Тудакова Н.М., Деулин М.М., 2015

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ САПР ТП . . . . .
1.1. Общее представление о системах автоматизации . . . . . . . . . . . . . подготовки производства
1.2. Объект автоматизации в САПР ТП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Цели и задачи САПР ТП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. Техническое обеспечение САПР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Программное обеспечение САПР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Информационный фонд САПР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7. Автоматизированная классификация изделий . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8. Методы автоматизированной разработки ТП . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9. Интеллектуальная автоматизация проектирования ТР . . . . . . . . .
Глава 2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР ТП. . . . . . . .
2.1. Система Techcard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Система Вертикаль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Система ТехноПро . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. Система TechnologiCS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Система T-Flex Технология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6. Система СИТЕП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7. Система СПРУТ-Технология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8. Система SprutCAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .
2.9. Система SprutExPro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.10. САПР сложнофасонных поверхностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.11. Система QuickConcept удаленной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.12. Система ProCAST трехмерного моделирования . . . . . . . . . . . . . литейных процессов методом конечных элементов
2.13. Система LCAD втоматизации проектирования . . . . . . . . . . . . . . технологических планировок предприятий
Глава 3. МЕТОДОЛОГИИ САПР ТП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. CASE-методология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. CALS-методология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АРМ	- автоматизированное рабочее место
БД	- база данных
КТЭ	- конструкторско-технологический элемент
ЛВС	- локальная вычислительная сеть
МП	- модулей поверхностей
МПБ	- модули поверхностей базирующие
МПИ	- модули поверхностей интегральные
МПР	- модули поверхностей рабочие
МПС	- модули поверхностей связующие
МТИ	- модуль технологического изготовления
ОКП	- оперативно-календарное планирование
ОТП	- общие технологические процессы
ПО	- программное обеспечение
САПР	- система автоматизированного проектирования
СИТЕП	- система технологического проектирования
СИТЕП ГОШ	- СИТЕП ковки и горячей объемной штамповки
СИТЕП ЛШ	- СИТЕП листовой штамповки
СИТЕП МО	- СИТЕП механообработки
СИТЕП Сб	- СИТЕП сборки
СОТС	- смазочно-охлаждающая технологическая среда
СУБД	- система управления базой данных
ТП	- технологический процесс
УП	- управляющая программа
УТП	- унифицированный (групповой) технологический процесс
УТС	- универсальный технологический справочник
CAE	- Computer-aided Engineering – автоматизированное конструирование
VPD	- Virtual Product Development – виртуальная разработка изделия
CAD	- Computer-Aided Design – автоматизированное проектирование
CADD	- Computer-Aided Design and Drafting – автоматизированное проектирование и черчение
CAPP	- Computer Automated Process Planning – автоматизированное планирование производственного процесса
САМ	- Computer-Aided Manufacturing – автоматизированное производство
PPS	- Production Planning System – система планирования производства
CAQ или CAQС	- Computer-Aided Quality Control – автоматизированный контроль качества
PDM	- Product Data Management – управление данными об изделии
LCAD	- Layout CAD – автоматизированное проектирование планировки
MSA	- Measurement System Analysis – анализ измерительных систем
SPC	- statistical process control – статистическое управление процессами
FMEA	- Failure Mode and Effects Analysis – анализ видов и последствий отказов
MES	- Manufacturing Execution System – система управления производством
ODBC	- Open Database Connectivity – открытое взаимодействие с базой данных

ВВЕДЕНИЕ

Цель дисциплины: ознакомить студентов с вопросами развития и становления систем автоматизации проектирования технологических процессов.

Основные задачи дисциплины:

- изучить методологию автоматизации проектирования технологических процессов,

- алгоритмизацию процессов проектирования технологии,

- практическое освоение ряда САПР ТП, получивших широкое распространение в промышленности и являющихся характерными представителями отдельных классов систем,

- иметь кругозор и навыки выбора системы для условий конкретного предприятия,

- ознакомление с перспективами и основными направлениями совершенствования САПР ТП и получение навыков работы на ПК (персональный компьютер).

В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление:

- о методологии автоматизированного проектирования технологических процессов;

- об алгоритмизации процессов проектирования технологических процессов;

- о перспективах и основных направлениях развития САПР ТП;

Студент должен знать:

- основные термины и понятия в области автоматизированного проектирования технологических процессов;

- методы автоматизированного проектирования технологических процессов;

- особенности основных систем автоматизированного проектирования технологических процессов.

Уметь использоватьполученные знания в своей профессиональной деятельности, применяя современные универсальные средства и методы автоматизации проектирования технологических процессов;

Владеть навыками:

- пользования наиболее распространенными системами автоматизированного проектирования технологических процессов;

- алгоритмизации процесса проектирования технологических процессов.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ САПР ТП

Автоматизация подготовки производства основана на применении систем авоматизированного проектирования (САПР). САПР является совокупностью технических и программных средств автоматизированной обработки информации для решения инженерных задач определенного характера [1].

К техническим средствам относятся: компьютер, оснащенный средствами ввода (сканер, клавиатура) и вывода информации (принтер, плотер, монитор); локальная сеть, объединяющая несколько компьютеров для решения общих или различных задач.

К программным средствам относятся программы, которые решают системные и прикладные задачи САПР. Содержание и сложность прикладных задач определяют назначение и возможности САПР. Организация функционирования технических средств и прикладных программ определяют круг системных задач.

Автоматизированная обработка информации выполняется в режиме диалога между системой и пользователем. Под обработкой информации понимается прием, хранение, передача и вывод данных, а также их использование в решении инженерных задач.

1.1. Общее представление о системах автоматизации
подготовки производства

Характер инженерной задачи определяется содержанием этапа жизненного цикла изделия, для реализации которого предназначена САПР. Основные автоматизированные системы и связи между ними показаны на рис. 1.

 

Рис. 1. Пример структуры взаимодействия САПР

Проектирование изделия начинается с применения системы CAE – системы инженерного анализа (Computer-aided Engineering – автоматизированное конструирование). Подобные системы автоматизируют расчеты деталей на прочность, конструкций на жесткость, проводят динамический анализ механизмов, что позволяет выработать проектное решение относительно конструкции изделия.

Системы VPD (Virtual Product Development – виртуальная разработка изделия) реализуют технологии виртуального моделирования, сокращая затраты на физическое моделирование. Эти системы используются для проектирования сложных машин автомобиле-, судо- и авиастроения.

Системы CAD (Computer-Aided Design – автоматизированное проектирование) предназначены для геометрического моделирования и подготовки чертежей. Подобные системы еще обозначают абревиатурой CADD (Computer-Aided Design and Drafting – автоматизированное проектирование и черчение).

Системы CAPP (Computer Automated Process Planning – автоматизированное планирование производственного процесса), или САПР ТП, предназначены для разработки технологических процессов и составления технологической документации.

Системы САМ (Computer-Aided Manufacturing – автоматизированное производство) предназначены для разработки технологии обработки на оборудовании с ЧПУ и составления текстов управляющих программ.

Системы PPS (Production Planning System – система планирования производства). Системы CAQ, или CAQС (Computer-Aided Quality Control – автоматизированный контроль качества), используются при подготовке производства и управления деятельностью производственных подразделений. Система CAQ также связана с этапами жизненного цикла изделия, следующими после производства, позволяя собирать и анализировать информацию о качестве изделий на стадиях производства, эксплуатации и технического обслуживания.

Автономное (обособленное) использование CAD, САРР и CAM систем дает низкий эффект, который может быть существенно увеличен путем интеграции всех систем автоматизации подготовки и управления производством. Интеграция позволяет создать единое информационное пространство для конструкторского и технологического документооборота, что совмещает во времени процессы подготовки производства.

Основой информационной интеграции являются PDM-системы
(рис. 2).

Системы PDM (Product Data Management – управление данными об изделии) обеспечивают управление информацией об изделиях и связанных с ними процессах в пределах предприятия или в пределах жизненного цикла изделий. PDM-системы обеспечивают групповую работу над проектами в реальном времени через совместное использование фрагментов общих информационных ресурсов предприятия. С помощью PDM-систем осуществляется отслеживание массивов данных инженерно-технической информации, возникающих и необходимых на этапах проектирования и производства. PDM-системы интегрируют информацию любых форматов и типов, регулируют доступ специалистов отделов и служб предприятия. В среде PDM-систем создаются и отслеживаются задания и планы.

Рис. 2. Пример структуры интегрированной системы

Системы MSA (Measurement System Analysis – анализ измерительных систем) предназначены для учета, анализа и прогнозирования надежности и достоверности измерительных систем, используемых в технологических процессах. К измерительным системам относятся совокупности средств контроля и измерений, испытательные стенды и установки, методики измерений, испытаний и контроля, программное обеспечение, используемые для получения значений измеряемых величин, для контроля состояния измерений.

Системы SPC (statistical process control – статистическое управление процессами) предназначены для автоматизации мониторинга производственного процесса с использованием методов статистики с целью управления качеством продукции.

Системы FMEA (Failure Mode and Effects Analysis – анализ видов и последствий отказов) предназначены для автоматизации учета, контроля и анализа причин и последствий возможных несоответствий, возникающих в ходе технологических процессов.

Системы MES (Manufacturing Execution System – система управления производством) предназначены для автоматизации планирования процессов, загрузки производственных мощностей, потребностей в ресурсах, производственных затрат, моделирования выпуска готовых изделий, корректирования планов и заданий. С их участием решаются задачи автоматизации планирования и контроля потоков сырья, материалов, незавершённого производства, готовой продукции.