Составные структурные части системы автоматизированного проектирования для разработки чертежей резцов

При подготовке технологических процессов, связанных с обработкой металлов резанием, одним из трудоемких этапов является поиск инструмента с заданными параметрами, а также его проектирование. Для сокращения сроков поиска и проектирования металлорежущего инструмента разработана совокупность модулей, в которых с помощью специализированных программных средств решается функционально законченная последовательность отдельных задач САПР режущего инструмента.

Основная часть

На рисунке 1 представлены проектирующие и обслуживающие модули, используемые для автоматизированного процесса создания чертежей металлорежущих инструментов. Проектирующие модули имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап проектирования.

К данным модулям относятся: модуль создания параметрических 3-D моделей инструментов и получение на их основе ассоциативных видов, при этом используется программа T-FLEX; модуль получения текстов технических требований; модуль автоматизированного анализа положения фрагментов изображений на чертеже (чертеж созданный на основе параметрической 3-D модели в T-FLEX, экспортируется для анализа в систему AutoCAD); модуль автоматизированной корректировки положения фрагментов изображений на чертеже и изменения формы ограничивающих их контуров. Обслуживающие модули обеспечивают поддержку функционирования. Данными модулями являются: автоматизированная база данных (БД) режущего инструмента; база данных оборудования, материалов и приспособлений, пакет программ анализа изображений; пакет программ корректировки положения геометрических объектов (ГО) различных видов инструментов; модуль корректировки формы ограничивающих контуров ГО.

Принцип системного единства САПР обеспечивается наличием взаимосвязанных моделей, определяющих объект проектирования, а также комплексов системных интерфейсов. Системное единство внутри проектирующих модулей обеспечивается наличием единой информационной модели инструмента, сохраняющейся в базе данных примитивов. Информация о примитивах может быть получена на основе использования функций доступа к примитивам. При этом в проектирующих модулях исследуется та часть информационной модели, по которой должно быть получено проектное решение в данном модуле.

Структурными частями комплексов систем автоматизированного проектирования является компоненты следующих видов: программного, информационного, методического, математического, лингвистического и технического. Разработанный программный модуль регламентирует функционально заключенное преобразование информации, написан на языке программирования AutoLISP, удовлетворяющего соглашениям о представлении баз данных. проектирующих модулей, а также оформление полученных в них результатов.

Основной формой реализации компонентов информационного обеспечения являются модули баз данных в распределенной форме (см. рис. 1). Организация данных обеспечивает оптимальное их использование в конкретных примерах. Модули баз данных удовлетворяют принципу информационного единства.

Базы данных (БД) обеспечивают информационную совместимость проектирующих и обслуживающих модулей САПР, возможность наращивания БД.

Для функционирования САПР инструмента разработаны компоненты методического обеспечения, к которым относятся утвержденная инструктивно-методическая документация.

Компоненты математического обеспечения САПР основаны на использовании математического моделирования объектов и процессов (в частности на использовании аппарата R-функций, теории графов, теории управления движением ГО). В качестве компонентов лингвистического обеспечения в САПР режущего инструмента выступают языки программирования AutoLISP и Delphi, а также пакет САПР T-FLEX и AutoCAD [1, 2, 3]. Языки программирования являются инвариантными к конкретному содержанию баз данных.

Процесс проектирования режущего инструмента начинается с определения основных параметров инструмента, на основе баз данных оборудования, материалов, приспособлений и удовлетворяющих заданной технологической операции. На первом этапе входными данными для прикладных программ являются код металлорежущего станка, марка обрабатываемого материала и технические условия, номер крепежного приспособления и его размеры, код технологической операции и т.д. В процессе расчета кода и параметров инструмента необходимы связи cо следующими базами данных:

• а)    оборудования, где содержатся данные о резцедержателях, револьверных головках, положениях суппортов относительно станин, кинематических схемах движения инструмента и др.;

• б)    материалов, где хранится информация о различных марках твердоплавких пластин и быстрорежущих сталей, соответствующих тому или другому обрабатываемому материалу и техническим условиям;

Начало

Определение кода и основных параметров резца

БД инструмента

Конец

База данных программ оценки положения ГО

Создание чертежа на основе параметрической 3-D модели

Выбор параметрической 3-D модели резца

БД параметрических 3-D моделей резцов

Поиск инструмента с определенными параметрами в БД резцов

Существует ли в БД резец

Данные операционных эскизов и карт заказа оснастки

Рис. 1 Структура многоступенчатой модели автоматизированного проектирования чертежа режущего инструмента

• в)    приспособлений, где имеется информация о номерах приспособлений для крепления деталей, об их основных геометрических размерах и положении относительно инструмента;

• г)    технологических операций, где хранятся данные о различных вариантах положения обрабатываемых поверхностей на деталях и положениях инструмента относительно их.

Таким образом, на первом этапе на основе вышеуказанных данных и исходных параметров карт заказа инструмента определяются вид, код и основные геометрические размеры инструмента.

Если инструмент с определенными параметрами в базе данных не найден, то необходим этап его проектирования. В противном случае чертеж инструмента находится в базе данных. Процесс проектирования начинается с создания 3-D модели на основе параметрической 3-D модели определенного вида и кода инструмента. При этом основные геометрические размеры инструмента автоматически передаются в чертеж заранее созданной параметрической 3D модели. Указанные чертежи сохраняются в базе данных параметрических 3-D моделей инструментов.

После создания 3-D модели инструмента получается чертеж с изображением ассоциативных видов, на основе указанной модели. Формируется автоматизированным способом тексты технических требований.

Для оценки положения полученных фрагментов изображений (которые для краткости будем называть геометрическими объектами – ГО) используются тексты программ анализа положений ГО [4]. Совокупность текстов программ анализа положений ГО для различных видов и кодов инструментов хранится в модуле баз данных. Если происходит взаимное пересечение ГО, выполняется процедура автоматизированной корректировки положения ГО. При этом на первом этапе происходит перемещение одного ГО при неподвижном положении других. Если же решение не найдено, то используется метод, при котором все ГО принимаются подвижными. При этом для корректировки положения ГО используются модули корректировки нужного вида и кода инструмента, сохраняющиеся в базе данных. В случае если решение по корректировки положения ГО не найдено, то происходит корректировка формы замкнутых контуров, которые ограничивают ГО. Если и в этом случае решение не найдено, то необходимо изменить размер формата или масштаб чертежа. Данные о спроектированном инструменте и присвоенном ему номере автоматически заносятся в базу данных.

Выводы

Совместное использование программных средств на этапах определения параметров инструмента, его поиска в базе данных и проектирования приводит к значительному сокращению времени на стадиях разработки технологических операций при проектировании чертежей режущих инструментов.