Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций

Обработка и представление исходных данных

Задача автоматизации разработки технологии сборочно-сварочных операций требует использования большого объема данных, и только их достаточность может обеспечить нормальное функционирование системы. Весь объем обрабатываемой информации можно разделить на четыре груп­пы по признакам его формирования и использования.

Входные данные — данные о конструкции, ее структуре, сборочных единицах, деталях и сварных швах — поступают из спецификаций конст­рукторской документации и содержат наименования деталей и узлов, значе­ния их массы, количество, номера чертежей и другую информацию. Изуче­ние и анализ исходных данных — начало и основа работы над формирова­нием технологических решений.

Оперативные данные формируются для конкретного проектируемо­го технологического процесса. Здесь собираются, хранятся и обрабатывают­ся исходные данные о конструкции, различные варианты последовательно­сти сборки и формируемые данные о технологии и вариантах технологиче­ских процессов.

Справочные данные — алгоритмы, база данных и знаний, в которую включены стандарты на сварные соединения, обширные данные о материа­лах основных и сварочных, о технологическом оборудовании, приспособле­ниях и инструменте, справочные данные и алгоритмы расчета режимов, нормирования и др.

Выходные данные — формируемая в процессе работы объектно - ориентированная база данных конкретного заказа и различных вариантов выходных форм, из которой могут быть автоматически сформированы и распечатаны самые разнообразные варианты технологической документации.

Подготовка данных для использования в системе требует не только решения задачи их структуризации и определения взаимосвязей, но и, что очень важно, предоставления средств и специальных функций, обеспечи­вающих возможность контроля и анализа их содержания. Далее будет пока­зано, что именно наличие таких сервисных функций обеспечивает надеж­ность и эффективность работы сложных систем.

Решение задачи структуризации данных рассмотрим на примере фор­мирования и обработки входных данных (о сборочных единицах, деталях и сварных швах). Поскольку сварные конструкции часто бывают весьма сложными (количество входящих в них деталей и сварных соединений мо­жет измеряться сотнями единиц), идею организации этих данных целесооб­разно позаимствовать из организации файловых структур в операционных системах вычислительной техники, в которых легко обрабатывается практи­чески неограниченное количество входящих элементов с максимально воз­можной глубиной вхождений. Полезность такой аналогии становится оче­видной, если учесть следующие обстоятельства. Корневой каталог некото­рого дискового пространства может соответствовать структуре сварной конструкции. Отдельные каталоги и подкаталоги с любым количеством уровней вхождения могут соответствовать отдельным сварным узлам и по - дузлам этой конструкции. Файлы, входящие в любые каталоги, могут соот­ветствовать отдельным деталям.

Если принять такую аналогию, то становится возможным использо­вать большинство из уже имеющихся и привычных функций работы с фай­ловыми системами применительно к работе с данными о сварной конструк­ции. Так, графическое отображение дерева структуры сварной конструкции может быть использовано для быстрого анализа и контроля правильности ввода данных даже весьма сложных по составу изделий. В описании файло­вых структур используется ряд полей: наименование, объем, дата последне­го изменения, время. Этим данным могут быть близки данные об элементе

а

в-Q ё»С)

Рис. 5.5. Схемы древовидных структур на примере: а — структуры каталогов; б — структуры сварной конструкции

конструкции: наименование, масса, номер чертежа, дата утверждения, время. Имеющиеся в операционных системах функции сортировки данных (по лю­бому параметру) будут полезными и для работы технолога со сварной конст­рукцией. Большие возможности многооконного пользовательского интерфей­са создают комфортные условия для технолога. Например, в левом окне — структура узла, в правом — входящие в нее отдельные детали. Удобны функ­ции подсчета масс групп деталей, узлов по аналогии с подсчетом размеров групп файлов. Эффективно использование дерева структуры конструкции как навигатора для быстрого поиска данных о нужных деталях и узлах.

Еще большие перспективы открываются при использовании других функций операционных систем в процессе работы над технологией выполне­ния сборочно-сварочных операций. Так, весьма полезны функции перемеще­ния деталей и подузлов в другие сборочные единицы, функции объединения отдельных деталей в дополнительные технологические сборочные единицы и другие широко используемые функции файловых операционных систем.

Рассматриваемую аналогию файловой структуры и структуры сварной конструкции можно проследить по рис. 5.5 а, б, где показаны соответствен­но фрагмент дерева файловой структуры и структуры сварной конструкции, состоящей из трех сборочных единиц и десяти входящих в них отдельных деталей. Следует заметить, что графическое изображение структуры конст­рукции (см. рис. 5.5, б) одновременно можно рассматривать и как схему по­следовательности сборки сварной конструкции.

Сварная конструкция (сборочная единица) Сборочная единица 1

Сборочная единица 2

TOC o "1-5" h z Деталь 1

•< Деталь 2

•< Деталь 2

Сборочная единица 2

М Деталь 1

■< Деталь 2

Деталь 2

Сварная конструкция (сборочная единица)

^ Сборочная единица 1 ©

■ —Сборочная единица 2 ——Деталь 1

©

Деталь 2

©

Деталь 3

®

Деталь 4

©

Деталь 5

Деталь 3 Деталь 4

- Деталь 5 - Деталь 5

Рис. 5.6. Варианты представления сварной конструкции:

а — идеальный вариант; б — компактный вариант

Однако при очевидном внешнем сходстве в отображении структуры связей элементов конкретной конструкции со структурой размещения фай­лов и каталогов не следует упускать и существенных различий в характери­стиках рассматриваемых объектов. Первое различие связано с тем, что в сварные конструкции часто входит много одинаковых деталей и даже оди­наковых сборочных единиц, причем одинаковые детали могут входить в разные сборки. В отличие от файловых структур, где файл, скопированный в другой каталог, сразу становится самостоятельным и независимым от ори­гинала, в реальной конструкции одинаковые детали вне зависимости от их места в структуре всегда остаются связанными друг с другом. Второе прин­ципиальное различие связано с необходимостью отображения в системе ко­личества ее отдельных элементов. На рис. 5.6, а показана структура некото­рой конкретной конструкции. Если по такому принципу, когда каждый от­дельный элемент занимает в структуре отдельную строку, отображать реальные конструкции часто с сотнями одинаковых деталей, то эти схемы окажутся практически неприемлемыми вследствие своей громоздкости. По­этому на рис. 5.6, б показана структура этой же конструкции, но в компакт­ном оформлении с указанием кратности вхождения в общую структуру от­дельных ее элементов.

Этот вариант более эффективен, так как помимо своей компактности хорошо выделяет и показывает одинаковые элементы, которым будут соот­ветствовать и одинаковые элементы маршрутных и операционных техноло­гических процессов.

Более подробно методику подготовки и представления исходных дан­ных рассмотрим на некотором примере сварного изделия (рис. 5.7). Это лис­товая конструкция переходника, обеспечивающего плавный переход от прямоугольного сечения к круглому и состоящего из трех отдельных узлов, цилиндра, диффузора и короба, каждый из которых можно рассматривать как отдельную сборочную единицу. На рис. 5.8 дан вариант структуры этой конструкции, где указано количество входящих в каждую сборочную еди­ницу элементов. Для разработки технологии изготовления сварного узла и формирования технологической документации необходимо выполнить под­готовку, сборку и сварку всех сварных швов. Для обеспечения контроля за подготовкой технологии сварки и решения задач нормирования по каждому отдельному сварному шву в автоматизированной системе выполнена при­вязка швов к своим сборочным единицам. Эта привязка швов отражена в структуре (рис. 5.9).

Для анализа конструкции и выработки технологических решений по­мимо связей между отдельными деталями и сборочными единицами нужны

Переходник

1

Шов 1

Переходник 1

Обечайка Боковина правая

■ Боковина левая Пластина большая

■ Пластина малая

а

Боковина правая Боковина левая

]1ластина большая

Пластина малая 6

Диффузор

2

Боковина правая

Боковина левая Шов 2 Шов 3

Короб

2

Пластина большая

Пластина малая

Шов 4

Шов 5

Шов 6

Рис. 5.8. Варианты структуры сварной конструкции «переходник»:

а — состав конструкции; б — вариант содержит сбороч­ные единицы

Рис. 5.9. Структура сварной конструкции «переходник» с привязкой швов

их конкретные характеристики, прежде всего весовые, и ссылки на чертеж­ную документацию. Поэтому типовая рабочая форма графической структу­ры конструкции включает в себя дополнительные колонки с этими данны­ми. Примеры структур двух сварных конструкций показаны на рис. 5.10 и 5.11, где даны взаимосвязи и порядок изготовления этих конструкций.

Естественно, что уже на стадии проектирования изделия конструктор продумывает его узлование и последовательность сборки. Поэтому часто в чертежной конструкторской документации сборочные узлы представляются в виде отдельных графических листов, а каждый деталировочный чертеж имеет собственный номер. В связи с этим оказывается, что обработка текстовых данных листов конструкторской спецификации специальным

Рис. 5.10. Структура конструкторской документации на примере сварной конструкции «корпус барабана»

программным модулем позволяет сформировать и отобразить структу­ры конструкций, показанные на рис. 5.10 и 5.11, в автоматическом ре­жиме. Следовательно, для организации процесса автоматизированного формирования технологии сборочно-сварочных операций целесообраз­но этап ввода исходных данных из конструкторских спецификаций (ес­ли они были оформлены вручную на бланках) отделить от этапа собст­венно разработки технологии. В этом случае, во-первых, автоматиче­ское формирование графических структур конструкторской докумен­тации позволит сразу найти и устранить все возможные ошибки ввода или исходных документов, а, во-вторых, задание на разработку техноло­гии поступит в технологическое подразделение вместе с комплектом чертежей, спецификаций и распечатанной наглядной структурой все­го этого материала, что существенно упростит и ускорит работу тех­нолога.