Лекции по "Машинам и технологиям высокоэффективных процессов обработки"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

 

 

Самарский государственный  технический университет

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра Физические технологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРС ЛЕКЦИЙ

 

по дисциплине САПР ТП ОБРАБОТКИ КПЭ

для студентов специальности 150206

"Машины и технология высокоэффективных  процессов обработки".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2007

 

 

Системы  автоматизированного проектирования  процессов 

обработки концентрированными  потоками энергии

 

ГОС

     Состав и структура системы автоматизированного проектирования процесса обработки КПЭ;

место баз данных, алгоритмов оптимизации  и прочих компонентов САПР;

математическое описание основных физических процессов, протекающих при обработке КПЭ;

статическое и физическое моделирование в САПРе;

пути упрощения и совершенствования  структур САПР;

сущность процесса проектирования технологии обработки (оборудования) для КПЭ;

состав оборудования рабочего места САПР;

требования к вычислительным средствам САПР;

роль внешних запоминающих устройств в системе;

 перфокарты, перфоленты, накопители на магнитной ленте;

графические станции в САПР;

стандартный набор процедур и источники  погрешности при статической  идентификации моделей;

 системы автоматизации  экспериментов.

 

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

 

1.3.1. Наименование  тем, их содержание, объем в  часах лекционных занятий

Лекционный  курс

Порядковый номер лекции	Раздел, тема учебного курса, содержание лекции	Кол-во часов
1	2	3
1 2     3     4   5     6   7   8     9     10     11   12     13   14   15       16 17	ДЕВЯТЫЙ СЕМЕСТР Раздел 1           Тема 1.1. Введение. Предмет и задачи  курса.. Производство и управление. Тема 1.2. Системный характер технологических процессов (ТП) и  сложных объектов; требования современного производства к автоматизации проектирования; ТП и управление Тема 1.3. Основные задачи создания системы автоматического  проектирования технологических процессов (САПР ТП) и свойства САПР ТП Раздел 2. Тема 2.1. Требования к  разработка САПР ТП обработки концентрированными потоками энергии. Тема 2.2. Состав и структурная  схема системы автоматизированного  проектирования процесса обработки КПЭ. Компьютерные средства проектирования и графического моделирования. Тема 2.3. Базы данных , алгоритмы  оптимизации компоненты САПР. Раздел 3. Тема 3.1. Элементы математики: булева алгебра, свойства множеств. Математическое описание основных физических процессов, протекающих при обработке КПЭ; Тема 3.2. Статическое и  физическое моделирование в САПРе; динамическая, информационная, логическая модели процесса проектирования. Моделирование физических процессов. Тема 3.3. Кибернетические  модели процесса проектирования технологии  обработки концентрированными потоками энергии. Общие вопросы автоматизации проектирования технологии обработки. Тема 3.4. Структура САПР ТП. Пути упрощения и совершенствования структур САПР ТП обработки КПЭ. Раздел 4. Тема 4.1. Сущность процесса проектирования технологии обработки (оборудования) для КПЭ. Обработка и представление исходных данных. Тема 4.2. Разработка критериев  и функционалов оптимизации процесса САПР ТП Тема 4.3. Состав оборудования рабочего места САПР; Требования к вычислительным средствам САПР;   Тема 4.4. Роль внешних  запоминающих устройств в системе; перфокарты, перфоленты, накопители на магнитной ленте; графические станции в САПР. Тема 4.5. Стандартный набор  процедур и источники погрешности  при статической идентификации моделей.   Раздел 5. Тема 5.1. Системы автоматизации  экспериментов. Тема 5.2. Разработка алгоритмов проектирования и оптимизации технологических процессов обработки КПЭ. Формирование марщрутной и операционной технологии обработки.	2   2   2     2   2     2   2   2     2     2     2   2   2     2   2       1 3
ИТОГО		34

 

 

 

1.3.4. Самостоятельная  работа студентов. Разделы, темы, перечень примерных контрольных  вопросов и заданий для самостоятельной работы. Сроки выполнения, объем

Содержание  и объем самостоятельной работы студентов

Разделы и темы рабочей  программы для самостоятельного изучения	Перечень домашних заданий  и других вопросов для самостоятельного изучения	Сроки выпол-нения	Объем часов
Раздел 1. Тема 4.	Самостоятельное изучение теоретического материала	В течение семестра
Раздел 1, тема 1.3	Подготовка к лабораторной работе № 1	-	5
Раздел 2, тема 2.2	Подготовка к лабораторной работе № 2	-	5
Раздел 4, тема 4.1.	Подготовка к лабораторной работе № 3	-	5
Раздел 5, тема 5.2.	Подготовка к лабораторной работе №4	-	5
Раздел 3, тема 3.1.	Самостоятельное изучение теоретического материала		5
Подготовка к экзаменам		9	9
ИТОГО			34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 1

                      Тема 1.1. Введение. Предмет и задачи  курса.. Производство и управление.

 

Цель курса – на основе теоретических знаний в области методологии построения САПР технологических процессов (ТП) обработки КПЭ научить студентов осознанной работе с современными САПР ТП.

Задачи курса состоят в изучении:

• общих вопросов проектирования;
• теоретических основ САПР ТП;
• вопросов практической реализации автоматизированного проектирования ТП в современных САПР технологических процессов обработки КПЭ

Основы  знаний необходимых  для изучения курса САПР ТП обработки  КПЭ 

Для успешного освоения курса необходимо знание следующих  основных понятий и тем из приведенных  ниже дисциплин:

1. Математика: основы теории множеств и теории графов; основы теории оптимизации.
2. Информатика: блок – схемы алгоритмов решения различных задач; языки программирования; конструкции и основные характеристики современных компьютеров; операционные системы современных компьютеров.
3. Технология конструкционных материалов: заготовительное производство в машиностроении (технология получения основных видов заготовок).
4. Обработки КПЭ: методика расчета режимов обработки.
5. Обрабатывающие головки: конструкции,  технологическое назначение основных оптических систем лазерных установок, плазмотронов, электронных пушек. Технологическая оснастка:

виды и конструкции основных приспособлений для лазерных, электронно-лучевых  и плазменных установок.

6. Оборудование для обработки КПЭ: Конструкции и принцип функционирования оборудования для обработки КПЭ.
7. Основы технологии машиностроения: методика разработки технологических процессов обработки деталей.
8. Технология машиностроения: изготовление деталей на металлорежущих станках.
9. Основы программирования станков с ЧПУ: основы разработки управляющих программ станков с ЧПУ.
10. Экономика и планирование: себестоимость изделия (структура, методы расчета).
11. Математическое моделирование процессов в машиностроении: математическая модель объекта моделирования (определение, представление, состав); постановка и методы решения задач оптимизации.

 

1. Общие вопросы  и подходы к автоматическому  проектированию ТП обработки  КПЭ

1.1. Общие вопросы,  терминалогия

Производство  и управления. Процесс – последовательная смена состояний, стадий развития, совокупность действий. Управление связи – совокупность действий, выбранных на основании  определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирование объекта в соответствующей программой (алгоритмом) или целью функционирования. Прямая связь – поток информации от системы управления к объекту управления. Обратная связь - поток информации от  объекта к системе управления. Управление ТП – информационный процесс, обеспечивающий выполнение  какого-либо материального процесса и достижение их определенных целей.

ТП и управление. Управление ТП может охватывать отдельные операции, отдельные участки или процесс производства в целом. Основные функции управления ТП можно реализовывать ручными методами, механизированными, автоматизированными и автоматическими.

При ручных методах управления оператор затрачивает физический и умственный труд.

При механизированных методах управления предполагается применение оборудования, которое частично или полностью заменит его физический труд.

 При автоматизированных методах управления ТП применяется оборудование, обеспечивающее частичную или полную замену физического труда, а также частичную замену умственного труда оператора по управлению процессом.

Автоматические  методы правления ТП предполагают  использование оборудования, которое полностью или почти полностью заменяют  физический и умственный труд оператора по контролю и  оперативному управлению объектом, оставляя оператору контроль за работой оборудования и процессом.

Основные операции управления ТП. Подготовительные операции:

контроль готовности оборудования;

контроль наличия сырья  и материалов;

контроль готовности прочих элементов процесса.

Пусковые операции:

Включение;

Параметры ТП. Параметры ТП можно классифицировать по следующим признакам: по отношению к  областям наук; по качественно-количественному признаку; по характеру физических величин; по характеру измерений; по характеру измерительных сигналов; по характеру квантования; по характеру дискретизации; по цели извлечения информации; по  отношению  к участкам   технологического процесса; по информативному признаку; по возможности контроля; по направлению управления; по степени локализации.

По характеру физических величин параметры можно в  свою очередь классифицировать no ряду признаков: по видам явлений (вещественные, энергетические, информационные); по принадлежности к различным группам процессов (пространственно-временные, механические, электрические и магнитные, тепловые, акустические, световые, ионизирующих излучений);

по степени  условной зависимости от других величин  данной группы: (основные условно-независимые, производные условно-зависимые):

по величине размерности (размерные или абсолютные, безразмерные или относительные).

По характеру  измерений параметры можно также подразделить: по характеру измерительных сигналов параметры можно классифицировать в соответствии с классификацией измерительных сигналов. Под сигналом в общем случае понимается материальный носитель информации. Измерительный сигнал несет информацию в виде отражения физического процесса,  представляет собой кодовый или дискретный сигнал. Поэтому параметры технологического процесса как отражение свойств этого процесса определяются измерительными сигналами, несущими информацию о процессе.

По характеру  квантования параметры классифицируются на непрерывные и квантованные (дискретные) по уровню. Непрерывный параметр может иметь в заданном диапазоне бесконечно большое число значений (например, ток, температура, длина и т. д.). Квантованный параметр характеризуется величиной, имеющей в заданном диапазоне ограниченное число значений (например, малый электрический заряд, определяемый зарядами электронов, и г. п.).

По видам  явлений: вещественные, энергетические, информационные.

По принадлежности к различным группам физических процессов: пространственно-временные, механические, электрические и магнитные, тепловые, акустические, световые, ионизирующих излучений.

По степени  условной зависимости от других величин  данной групп: основные условно-независимые, основные условно-зависимые.

По величине размерности: размерные или абсолютные, безразмерные или относительные.

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 2

 

Тема 1.2. Системный  характер технологических процессов (ТП) и сложных объектов; требования современного производства к автоматизации проектирования; ТП и управление

 

2.1. Системный  подход.  Система – комплекс  элементов, находящихся во взаимодействии

Системный подход – понятие, подчеркивающее значение комплексности, широты охвата и четкой организации  в исследовании, проектировании и планировании.

Проектные работы в  технологической  подготовке производства являются наиболее трудоемким участком и включают в себя анализ конструкторских чертежей, проектирование технологических процессов и средств оснащения, а также отработку технологии. 

Автоматизация проектирования и технология управления производственными  процессами – основной путь интенсификации производства, повышения эффективности и качества продукции.  Автоматизация проектирования ТП в ГПС прежде всего должна учитывать гибкость технологических процессов – возможность быстрого перехода на новые ТП при обеспечении заданных параметров качества и производительности.

ГПС - автоматизированное производство с широким использованием компьютерной и процессорной техники роботов, внедрение гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать ТП на изготовление новых изделий.

 ГПС – безлюдная  технология, - совокупность или определенная  единица технологического оборудования  и системы его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойствами автоматизированной переналадки при производстве изделий производственной номенклатуры в установленных пределах их характеристик.

 

2..2.Требования  современного производства к  автоматизации проектирования