Проектирование операционных технологических процессов на основе автоматизации анализа размерных связей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Белашов, Максим Владимирович

• Белашов, Максим Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белашов, Максим Владимирович

Содержание

Введение

Список сокращений и обозначений

1. Анализ состояния вопроса, задачи исследования

1.1. Объект и задачи проектирования операционного технологиче- 10 ского процесса

1.2. Методы проектирования структуры технологических операций

1.2.1. Метод таблиц решений

1.2.2. Аксиоматический метод

1.2.3. Продукционный метод

1.2.4. Метод семантических сетей

1.2.5. Метод на основе искусственных нейронных сетей

1.3. Размерный анализ технологических процессов

1.4. Описание геометрии и свойств качества детали и заготовки

Выводы

Задачи исследования

2. Автоматизация размерного анализа технологического процесса

2.1. Общие вопросы размерного анализа технологических процес- 32 сов

2.2. Порядок решения размерной цепи

2.3. Размерная схема технологического процесса

2.4. Выявление размерных связей при анализе технологического процесса

2.5. Особенности выявления размерных цепей с симметричными размерами

2.6. Особенности анализа размерных цепей с диаметральными размерами

2.7. Построение схемы размерного анализа

2.8. Язык описания размерных схем 2.8.1 Структура описания

2.8.2. Описание поверхностей

2.8.3. Средства описание в направлении оси детали

2.8.4. Средства описание в поперечном (диаметральном) направлении

Выводы

3. Система формального описания объектов производства

3.1. Основные требования к системе описания свойств

3.2. Модель объекта производства

3.3. Библиотека элементов формы

3.4. Заимствование геометрии детали Выводы и заключение

4. Проектирование структуры технологических операций на основе эволюционного подхода

4.1. Генетический алгоритм построения и анализа схем операционных размеров

4.1. Сравнительная оценка эволюционного механизма с методом полного перебора

4.2. Методология и средства проектирования операционной технологии

4.2.1. Описание проблемной области

4.2.2. Обучение системы

4.3. Средства для описания общего технологического процесса

4.3.1. Графическое представление типового технологического процесса

4.4. Язык описания общих технологий 4.4.1 .Структура описания

4.4.2. Операторы

4.5. Процесс проектирования единичного технологического процесса на основе типового

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектирование операционных технологических процессов на основе автоматизации анализа размерных связей»

Для любого машиностроительного и приборостроительного предприятия, его успехи в рыночной конкурентной борьбе в значительной мере определяются уровнем технической подготовки производства. Центральное место среди прочих составляющих в технической подготовке производства отводится технологической составляющей.

Специалистам проектных организаций очевидна необходимость ускорения технологической подготовки производства для повышения конкурентоспособности продукции, что реально осуществить лишь на основе автоматизации принятия проектных решений с использованием средств вычислительной техники. В этом направлении уже сделаны значительные шаги, что позволило разработать различные методики принятия проектных решений, на основе которых стало возможным разработать программные компоненты автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП). Реальные разработки АСТПП с успехом применяются в производстве, принося значительный экономический эффект и уверенность в успехе на рынке.

Возрастающие требования к эксплуатационным характеристикам изделий являются отличительной особенностью современного машиностроения. Увеличиваются такие эксплуатационные характеристики, как скорости и ускорения, допустимые температурные поля при уменьшении массы, объема и вибраций изделий. Поэтому машиностроители вынуждены все быстрее решать проектно-конструкторские и технологические задачи. В рыночных условиях быстрота реализации принятых проектных решений имеет определяющую роль.

Важнейшим показателем качества при изготовлении машиностроительной продукции является точность. Сложность решения задачи достижения требуемой точности изготовления деталей связана с необходимостью учета одновременного действия многих факторов. Многовариантность разработки технологических процессов требует учесть не только многие одновременно действующие факторы, но и выработать единое решение за короткое время. Для решения многовариантных задач успешно используют компьютерные технологии, при этом разработчик должен владеть различными методами решения технологических задач для принятия рациональных, обоснованных проектных решений за короткое время.

На современном рынке программных средств представлено значительное число разнообразных систем проектирования технологических процессов. Однако их многообразие далеко не означает, что все задачи автоматизации проектирования полностью решены.

Проблемный характер носит задача автоматического построения операционных технологий. Размерный анализ, являющийся неотъемлемой частью процесса построения операционных технологий, в современных системах проектирования либо не представлен вообще, либо представлен автономным компонентом, который можно применить только в полуавтоматическом режиме уже после определения структуры технологического процесса.

Такое положение вполне объяснимо, так как до настоящего времени не разработана четкая методология проектирования операционного технологического процесса на основе размерных связей, которая могла бы стать основой для создания компонентов полноценного автоматического построения операционного технологического процесса в АСТПП.

Отсюда следует, что тема диссертационной работы, посвященная разработке нового метода принятия проектных решений при проектировании операционных технологических процессов обработки заготовок на основе анализа размерных связей, является актуальной.

Список сокращений и обозначений

А - описатель А заголовка операции Б - описатель Б заголовка операции

АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства

БЗ - база знаний

ГИН - геометрическая информация

ИНС - искусственная нейронная сеть

ЕТП - единичный технологический процесс

ЕОТП - единичный операционный технологический процесс

ЕСКД - единая система конструкторской документации

ЕСТД - единая система технологической документации

ЕСТПП - единая система технологической подготовки производства

О - описатель содержания перехода

ПК - персональный компьютер

ПОБ - программное обеспечение

Р — описатель режимов резания

СЕ - сборочная единица

СФОД - система формального описания детали

Т} - множество средств оснащения перехода

ТК - технологический класс деталей, для которого создан ТТП

ТП - технологический процесс

ТРЦ - технологическая размерная цепь

ТТП - типовой технологический процесс

ЭФ - элемент формы

А — функция ассоциативности

BG — библиотечный графический элемент, связанный с переходом

D - вид дополнительной обработки

DT- деталь, для которой создан документ

DIM} - множество координирующих размеров е — функция кодирования е-\ - функция декодирования

F - вид отклонения формы fc(r) - функция цели

FZ - значение отклонения формы

G - геометрия (вид) поверхности

Gd - геометрия поверхности детали gfn — наружная формообразующая поверхность

GFN} - множество формообразующих наружных поверхностей

GFV} - множество формообразующих внутренних поверхностей

GKi - множество графических элементов г-го контура

GN} - множество вторичных элементов формы, наложенных на формообразующие поверхности

Gpl, Gpi - геометрия промежуточного состояния поверхности Gz — геометрия поверхности заготовки IT - квалитет

LzdOP} - множество операций и связанных с ними логических условий {LzdPR} - множество переходов и связанных с ними логических условий т - функция оценки представлений М- функция морфинга (изменения формы) О - описатель номера и содержания операции { ОР} - множество операций ор Р - вид покрытия

РВ - правила выбора схем базирования и элементов формы, являющихся базовыми поверхностями

PG - правила анализа положения элемента в детали

PR} - множество переходов рг

PS - толщина покрытия

РТ— пояснительный текст к операции

R - параметр шероховатости

RZ - значение параметра шероховатости

SR - пространство представлений

Т} — множество средств оснащения операции

Т - вид термической обработки

ТН - шкала твердости tp - технологический переход

TP - множество переходов

TS - толщина закаленного слоя

TZ - значение твердости материала детали

W - вид отклонения расположения поверхности

WZ - значение отклонения расположения поверхности

Х - вид химико-термической обработки

XS - толщина упрочненного слоя

Z - описатель общих параметров (заголовок)

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Белашов, Максим Владимирович

7. Результаты работы внедрены при разработке технологических проектов на ОАО «Пензкомпрессормаш» и ООО «СТМ-Технологии», а также используются в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» Пензенского государственного университета.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Белашов, Максим Владимирович, 2009 год

1. Автоматизация проектирования технологических процессов / Под. общ. ред. Н.М. Капустина. - М.: Машиностроение / Берлин : Техник, 1985.-304с.

2. Аляев Ю.А. Дискретная математика и математическая логика / Ю.А. Аляев, С.Ф. Тюрин М.: Финансы и статистика, 2006. - 368с.

3. Антонов А.В. Системный анализ / А.В. Антонов — М.: Высшая школа, 2008. 454с.

4. Астахова И.Ф. Системы искусственного интеллекта. Практический курс / И.Ф. Астахова, А.С. Потапов, В.А. Чулюков М.: Бином, 2008. - 292с.

5. Биба И.Г. Представление знаний в системах решения задач / И.Г. Биба, Н.Д. Ващенко, Н.И. Галаган, В.П. Гладун // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1982. №6. с. 170-175.

6. Боброва И.В. Автоматизированные системы технологической подготовки производства / И.В. Боброва, Б.Е. Челищев М.: Энергия, 1975. -136с.

7. Белашов В.А. Использование нейронных сетей в размерном анализе технологического процесса / В.А. Белашов, А.В. Белашов, М.В. Белашов // «Вестник Курганского государственного университета №1 (05) 2006».- Курган, КГУ, 2006;

8. Белашов В.А. Автоматизация синтеза операционной технологии на основе размерного анализа / В.А. Белашов, А.В. Белашов, М.В. Белашов // «Известия высших учебных заведений. Поволжский регион». Пенза, 2007;

9. Белашов М.В. Модель объекта производства в САПР технологический процессов / М.В. Белашов // Труды 4-й Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения».- Томск, издательство ТПУ, 2008;

10. Белашов В.А. Проектирование технологии на базе технологии-аналога. Учебно-методическое пособие / В.А. Белашов, А.В. Белашов, М.В. Белашов Электронная библиотека системы федеральных образовательных порталов. Per. № 58-07/0207, 2008;

11. Белашов В.А. Создание общих технологий в редакторе технологических процессов РТП2000. Учебно-методическое пособие / В.А. Белашов, А.В. Белашов, М.В. Белашов Электронная библиотека системы федеральных образовательных порталов. Per. № 58-07/0208, 2008;

12. Белашов В.А. Проектирование технологий в редакторе технологических процессов РТП2000. Учебно-методическое пособие / В.А. Белашов, А.В. Белашов, М.В. Белашов Электронная библиотека системы федеральных образовательных порталов. Per. № 58-07/0209, 2008;

13. Белашов В.А. Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000. Учебно-методическое пособие / В.А. Белашов, А.В. Белашов, М.В. Белашов Электронная библиотека системы федеральных образовательных порталов. Per. № 58-07/0210, 2008;

14. Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов: учебное пособие / Л.И. Волчкевич М.: Машиностроение, 2007. - 380с.

15. Галушкин А.И. О решении задач сортировки с использованием нейронных сетей / А.И. Галушкин // Нейрокомпьютер. М., 1994.-С.35-40.

16. Гергей Т. Об интеллектуальных системах / Т. Гер гей, В.К. Финн // Экспертные системы: состояние и перспективы. Сб.науч.тр. под руд. Д.А.Поспелова.- М.-: Наука, 1989. С.9-20.

17. Горанский Г.К. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства / Т.К. Горанский, Э.И. Бендерева М.: Машиностроение. 1981. - 456 с.

18. ГОСТ 16319-70. Размерные цепи. Термины, определения и обозначения.

19. ГОСТ 16320-70. Размерные цепи. Методы расчёта плоских цепей.

20. Гладков JI.A. Генетические алгоритмы / JI.A. Гладков, В.В. Курейчик, В.М. Курейчик М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 320с.

21. Диалоговое проектирование технологических процессов // Под ред. Н.М.Капустина. М.: Машиностроение, 1983, 254с.

22. Дьяконова Н.П. Автоматизация машиностроения / Н.П. Дьяконова, Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов М.: Высшая школа, 2003. - 223с.

23. Ильин В.Н. Интеллектуализация САПР // Радиоэлектроника 1987. -том.30,- №6. -с.5-13. (Изв. вузов)

24. Кьюсиак Э. Искусственный интеллект. Применение в интегрированных производственных системах. / Э.Кьюсиак Пер. с англ. М: Машиностроение, 1991.-539с.

25. Жигалов Б.К. Применение графов в размерных расчетах. Учебное пособие / Б.К. Жигалов, Е.Г. Лещинер ТПИ, Томск, 1978, 80с.

26. Капустин Н.М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов М.: Высшая школа, 2004. -415с.

27. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. / М. : Машиностроение, 1976.-288с.

28. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа: Учебное пособие / В.В. Качала М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 216с.

29. Комплексная автоматизация в машиностроении: Учебник для вузов (под ред. Капустина Н.М.) / Дьяконова Н.П. Капустин Н.М. Кузнецов П.М. М.: Academia, 2005. - 368с.

30. Корчак С.Н. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. // М.: Машиностроение, 1988. 350с.

31. Крумберг О.А. Методы организации продукционного представления знаний / О.А. Крумберг, И.П. Федоров, Т.П. Змановский // Методы и системы принятия решений : Системы основанные на знаниях Рига: Риж. политехи, ин-т, 1989.

32. Кузьмин В. В. Математическое моделирование технологических процессов сборки и механической обработки изделий машиностроения: Учебное пособие / В. В. Кузьмин М.: Высшая школа, 2009. — 279с.

33. Левин В.И. Информационные технологии в машиностроении / В.И. Левин М.: Academia, 2008. - 240с.

34. Лорьер Ж.Л. Системы искусственного интеллекта. / Пер. с фр. / Под ред. В.Л. Стефанюка. М.: Мир, 1991. - 568с.

35. Маглинец Ю.А. Анализ требований к автоматизированным информационным системам / Ю.А. Маглинец М.: Бином, 2008. - 200с.

36. Матвеев В.В. Размерный анализ технологических процессов / В.В. Матвеев, М.М. Тверской, Ф.И. Бойков М. : Машиностроение, 1982.

37. Молочник В.И. Система "Компас" и автоматизация технологической подготовки производства//Машиностроитель, 1994, №3, с.24-26.

38. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов / Ф.А. Новиков СПб.: Питер, 2009. - 384с.

39. Петраков Ю.В. Теория автоматического управления технологическими системами: учебное пособие / Ю.В. Петраков, О.И. Драчев М.: Машиностроение, 2008. - 336с.

40. Петренко А.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования / А.И. Петренко, О.И. Семенов Киев: Виша школа, 1985. -294с.

41. Пилиньский М.В. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / М.В. Пилиньский, Д.Л. Рутковская, Л.Л. Рутковский М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 452с.

42. Плесневич Г.С. Представление знаний в ассоциативных сетях / Г.С. Плесневич //Изв. АН СССР. Техн. киберненика. 1982. №5. С.6-22.

43. Попов Э.В. Экспертные системы / Э.В. Попов М.: Наука, 1987. - 283с.

44. Попов Э.В. Особенности реализации ЕЯ-систем / Э.В. Попов, А.Б. Преображенский // Искусственный интеллект. Справочник под ред. Э.В. Попова М.: Радио и связь, 1990. - т.1. -С.9-32.

45. Поспелов Д.А. Данные и знания // Искусственный интеллект. Справочник под ред. Д.А. Поспелова. М. : Радио и связь, 1990., т.1., с.7-13.

46. Поспелов Д.А. Продукционные модели. Искусственный интеллект. Справочник под ред. Д.А.Поспелова. // М.: Радио и связь, 1990. - т.2.-с.49-56.

47. Представление и использование знаний // Под ред. X. Уэно, И. Иси-дэука. М. : Мир, 1989. 220с.

48. Рассел С. Искусственный интеллект / Рассел С., Норвиг П. М.: Вильяме, 2007. - 1408с.

49. Сибикин Ю.Д. Технология электромашиностроения / Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. М.: Высшая школа, 2009. 320с.

50. Справочник технолога-машиностроителя // Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К.Мещерякова. М. : Машиностроения, 1985. - Т.З - 665с.

51. Соколов В.О. Размерный анализ технологических процессов в автоматизированном производстве. Учебное пособие / В.О. Соколов, В.А. Скрябин, А.Г. Схиртладзе Пенза: ИИЦ ПГУ, 2008. - 190с.

52. Солонин И.С. Расчет сборочных и технологических размерных цепей / И.С. Солонин, С.И. Солонин М.: Машиностроение, 1980. - 110с.

53. Соломенцев Ю.М. Адаптивное управление технологическими процессами / Ю.М. Соломенцев, В.Г.Митрофанов, С.П. Протопопцев М.: Машиностроение, 1980.-356с.

54. Тамаркин М.А. Технология машиностроения: проектирование технологии изготовления изделий: Учебное пособие / Тамаркин М.А., Лебедев В.А., Гепта Д.П Ростов-на-Дону.: Феникс, 2008. - 361с.

55. Тишин В.В. Дискретная математика в примерах и задачах: Множества, декартовы произведения, соответствия и др.; Булевы функции; Теория алгоритмов и др. / В.В. Тишин СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 352с.

56. Ткаченко Л.С. Автоматизированное проектирование технологических процессов механической обработки резанием // Обзорная информация. Сер. 55.13.55. Минск, 1985, 48с.

57. Уинстон П. Искусственный интеллект. /Пер. с англ./ М. : Мир, 1980. -520с.

58. Фалевич Б.Я. Теория алгоритмов: Учебное пособие / Б.Я. Фалевич — М.: Машиностроение, 2004. 160с.

59. Хейфец M.JI. Проектирование процессов комбинированной обработки (Библиотека технолога) / M.JI. Хейфец М.: Машиностроение, 2005. -272с.

60. Хрущева И.В. Основы математической статистики и теории случайных процессов: Учебное пособие / И.В. Хрущева СПб.: Лань, 2009 - 336с.

61. Цветков В.Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов / В.Д. Цветков М. : Машиностроение, 1972. - 240с.

62. Челищев Б.Е. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Б.Е. Челищев, И.В. Боброва, А. Гонсалес-Сабатер М. : Машиностроение, 1987. - 263с.

63. Шапорев С.Д. Математическая логика: Учебное пособие / С.Д. Шапорев- СПб.: BHV, 2005. 416с.

64. Шелупанов А.А. Математическая логика и теория алгоритмов / А.А. Шелупанов, В.М. Зюзьков М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 176с.

65. Шестопал Ю.Т. Автоматизация проектирования технологии изготовления режущего инструмента. // Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1991.- 180с.

66. Шестопал Ю.Т. Основы автоматизации конструкторского и технологического проектирования / Ю.Т. Шестопал, В.Д. Дорофеев Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1995. - 273с.

67. Шестопал Ю.Т. Описание объектов и организация ввода в САПР ТП механообработки / Ю.Т. Шестопал, В.Д. Дорофеев, И.В. Герасимов // Сб. "Технология, оборудование механообрабатывающего и сборочного производства", серия 2, вып.7, М.: ДНИТИ, 1990. - С. 27-31.

68. Шестопал Ю.Т. Основы интеллектуальных САПР технологии / Ю.Т. Шестопал, В.Б. Моисеев, В.Д. Дорофеев Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1995. - 244с.

69. Щербаков М.А. Искусственные нейронные сети. Конспект лекций / М.А. Щербаков — Пенза, Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1996. 43с.

70. Artificial Neural Networks: Concepts and Theory, IEEE Computer Society Press, 1992.

71. Back, Thomas. Evolutionary Algorithms in Theory and Practice // New York: Oxford University Press, 1996.

72. Branke, Jiirgen. Evolutionary Optimization in Dynamic Environments // Boston, MA: Kluwer Academic Publishers, 2001.

73. Coley, David A. An introduction to Genetic Algorithms for Scientists and Engineers // Singapore: World Scientific, 1999.

74. Davis, Lawrence, (editor). Handbook of Genetic Algorithms. // New York: Van Nostrand Reinhold, 1991.

75. Fogel, David B. System Identification through Simulated Evolution // Needham Heights, MA: Ginn Press, 1991.

76. Goldberg, David E. The Design of Innovation: Lessons from and for Competent Genetic Algorithms // Boston, MA: Kluwer Academic Publishers, 2002.

77. Holland, John H. Adaptation in Natural and Artificial Systems: An Introductory Analysis with Applications to Biology, Control, and Artificial Intelligence // Cambridge, MA: The MIT Press, 1992.

78. Langdon, William B. and Poli, Riccardo. Foundations of Genetic Programming // Springer-Verlag, 2002.

79. Mattfield, Dirk C. Evolutionary Search and the Job Shop // Heidelberg: Physica-Verlag, 1996.