Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Методические указания и рабочая программа
для студентов специальности 120100
заочной формы обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2005
СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСА
№ п/п | Название темы | Содержание темы | Рекомендуемая литература (№источника) |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | Структура, компоненты и комплексы САПР | Определения и краткая характеристика компонентов САПР. Комплексы САПР. Структура комплексной САПР. Общие требования к комплексам средств для САПР. | |
2 | Информационное обеспечение САПР | Функции информационного обеспечения. Состав информационного обеспечения. Структура информационного обеспечения. Способы хранения информации. | |
3 | Виды представления информации в автоматизированном проектировании | Назначение и виды банков данных. Структура системы управления базами данных. Информационно-поисковые системы. Область применения и структура ИПС. | |
4 | Математическое моделирование | Назначение математического моделирования в САПР. Моделирование объектов проектирования. Формализованное и эмпирическое моделирование. Вид моделей математического описания. | |
5 | Основные принципы математического моделирования в САПР ТП | Основные построения математических моделей. Блочно-иерархическое проектирование. Методы вычислений. | |
6 | Программное обеспечение САПР | Составные части программного обеспечения. Языки общения «человек-ЭВМ». Общесистемное программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение. | |
7 | Технические средства САПР | Средства реализации САПР. Требования к техническим средствам САПР. Основные виды ЭВМ и их назначение. Устройства отображения информации. Устройства ввода-вывода информации. Устройства передачи информации. | |
8 | Проблема проектирования оптимального технологического процесса | Роль оптимизации в автоматизированном технологическом проектировании. Постановка задачи проектирования оптимального технологического процесса. Методы оптимизации технологического процесса. |
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В
УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1 Цель преподавания дисциплины
Цель – на основе отобранных теоретических знаний в области построения САПР ТП, оборудования, оснастки научить инженеров специальности 1201 практической работе с современными САПР автоматизированного производства.
Дисциплина обеспечивает подготовку специалистов, призванных "расширить автоматизацию проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ с применением электронно-вычислительной техники" и обеспечить этим решение актуальнейшей проблемы отечественного машиностроения – резкое сокращение сроков технической подготовки производства, повышение его мобильности и гибкости.
Автоматизация технологической подготовки в десятки раз сокращает сроки подготовки производства как за счет повышения производительности труда инженера-проектировщика – на стадии технологического проектирования, так и за счет повышения качества принимаемых решений – на стадии отладки технологических процессов.
Подготовка и эксплуатация современного роботизированного гибкого производства вообще не может быть выполнена без систем автоматизированного проектирования, программирования и управления с применением ЭВМ.
Достаточно широкое распространение различных САПР ТП в машиностроении, наличие специальных программ, предлагающих наборы готовых разработок, огромное количество разрабатываемых систем приводит к тому, что современный технолог обязан знать методологию САПР, профессионально владеть несколькими системами, иметь кругозор и навыки выбора системы для условий конкретного предприятия, уметь решать задачи внедрения системы, ее адаптации, ведения базы данных.
1.2 Задачи изучения дисциплины
В настоящей дисциплине, в основном, изучается современное состояние САПР ТП, оборудования и оснастки в различных условиях автоматизированных производств.
Для повышения качества подготовки специалистов, увеличения их адаптации к разнообразнейшим производственным условиям отечественного машиностроения, продления срока жизни и практической применимости знаний, полученных в учебном заведении, изучение дисциплины предполагает решение трех основных задач:
– фундаментальную подготовку по методологии САПР технологических процессов, алгоритмизации процессов проектирования технологии;
– практическое освоение ряда САПР ТП, получивших распространение в промышленности и являющихся характерными представителями отдельных классов систем;
– ознакомление с перспективами и основными направлениями совершенствования САПР ТП, оборудования, оснастки.
Учитывая, что в рамках современных машиностроительных предприятий наряду с автоматизированными производствами могут встречаться неавтоматизированные участки, цеха и производства, решено рассмотреть в небольшом объеме САПР технологических процессов, применяемых в этих условиях.
В зависимости от средств автоматизации производственных процессов выделены две основные группы САПР технологических процессов: для условий мелкосерийного и серийного роботизированного производства – программное управление производством и для условий крупносерийного и массового роботизированного производства – сочетание программного управления с более простыми средствами автоматизации. В программируемом роботизированном производстве выделены три основные уровня САПР ТП: САПР процессов обработки, САПР ТП модуля, САПР ТП системы.
Одной из особенностей настоящей программы и дисциплины является многовариантность предлагаемых для изучения задач САПР, нашедших практическое применение в разных видах производств (в мелкосерийном, серийном, крупносерийном и массовом), а также допускающих различное машинное и программное обеспечение. Этим достигается адаптация дисциплины к возможной специализации выпускаемых инженеров, обусловленной как требованиями производства, так и обеспеченностью учебного процесса той или иной вычислительной техникой.
Кроме того, обращено внимание на разработки, нашедшие практическое внедрение на многих заводах страны. Такое построение дисциплины, включающей широкий охват методов САПР, характерное для различных видов производств, на базе различного машинного обеспечения позволит институтам, особенно в период постановки дисциплины, избирательно осваивать практическое решение разных вопросов САПР, для выполнения основной задачи дисциплины: подготовки инженеров-пользователей САПР автоматизированного производства.
1.3 Перечень дисциплин, усвоение которых студентами
необходимо для изучения данной дисциплины
Методологической базой настоящей дисциплины является дисциплина "Автоматизация проектирования в машиностроении", закладывающая фундамент для алгоритмизации и компьютерного решения проектных задач во всех предметных областях деятельности инженера-технолога специальности 1201.
Предметной базой настоящей дисциплины является цикл дисциплин технологического профиля, определяющие состав работ, задачи проектирования технологии и методы их решения. Он определяет базу методического информационного обеспечения систем.
Базу алгоритмического и программного обеспечения формируют, кроме дисциплины "Автоматизация проектирования в машиностроении", так же "Информатика".
Результатом изучения дисциплины "САПР технологических процессов" является обязательное решение отдельных задач САПР в дипломном проектировании, а также полная разработка одного из видов САПР гибкого производства в комплексных дипломных проектах, выполняемых группой студентов.
2 МЕТОДИКА СОДЕРЖАНИЯ КУРСА
Основную часть знаний по САПР ТП студент–заочник получает при самостоятельной проработке материала по рекомендуемой литературе. Количество времени проработки и усвоения материала во многом зависит от соответствия получаемой специальности той работе, которую он выполняет по своим служебным обязанностям.
Перед изучением курса студентам читаются вводные лекции, определяющие объем материала, подлежащего изучению, и методику обучения.
Практические работы выполняются в институте в соответствии с установленным графиком и служат для закрепления лекционного материала.
Учет текущей успеваемости производится по контрольной работе, зачёт по практическим работам и экзамены по курсу.
3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Основные цели автоматизации проектирования: повышение качества проектных решений, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и ликвидация роста количества ИТР. Классификация САПР по характеру выполняемых операций: логическое проектирование, схематическое проектирование, конструкторское проектирование, проектирование технологии производств. Классификация САПР по степени универсальности: гибкие САПР, комплексные САПР, САПР для класса изделий и технологий, универсальные САПР. Проблемы создания и эффективности использования САПР.
ТЕМА 1 Структура, компоненты и комплексы САПР
1.1 Компоненты и комплексы САПР
Техническое обеспечение, информационное обеспечение, программное обеспечение, методическое обеспечение, организационное обеспечение. Определения и краткая характеристика компонентов САПР. Комплексы САПР: программно-методические комплексы, программно-технические комплексы. Классификация программно-методических комплексов (ПМК): общесистемные ПМК, базовые ПМК, проблемно-ориентированные ПМК, объектно-ориентированные ПМК. Классификация программно-технических комплексов (ПТК): центральные вычислительные комплексы, проблемно-ориентированные автоматизированные рабочие места.
1.2 Структура САПР
Общие требования к комплексам средств для САПР. Требования к ПМК. Краткая характеристика конкретных ПМК и ПТК. Обоснование необходимости применения комплексных САПР. Функциональные подсистемы комплексной САПР. Структура комплексной САПР: автоматизированная система управления процессом проектирования, автоматизированная система проектирования, автоматизированная система конструирования, автоматизированная система технологической подготовки производства, автоматизированная система управления технологическими процессами изготовления опытных образцов, автоматизированная система комплексных испытаний изделий. Краткая характеристика задач, решаемых с помощью функциональных подсистем комплексной САПР.
ТЕМА 2 Информационное обеспечение САПР
2.1 Функции информационного обеспечения
Цель разработки информационного обеспечения САПР. Виды информации. Подготовка информации для записи в ЭВМ. Концепции применения автоматизированных систем.
2.2 Состав информационного обеспечения
Ядро информационного обеспечения. База данных. Влияние предметной области на базу данных. Инвариантность программных и технических средств. Классификация и кодирование. Единые формы документов в системе сбора и обработки данных. Источники информации.
2.3 Структура информационного обеспечения
Два вида представления информационной базы. Банки данных. Информационно-поисковые системы.
2.4 Способы хранения информации
Виды услуг, представляемых пользователю. Типовые способы хранения данных. Связь между информационной системой и проектными модулями. Понятие интерфейса.
ТЕМА 3 Виды представления информации в автоматизированном проектировании
3.1 Назначение и виды банков данных
Понятие банков данных. База данных. Система управления базой данных.
3.2 Структура системы управления базами данных
Общая схема СУБД. Основные функции СУБД. Способ организации доступа к базе данных. Язык описания структуры данных. Язык манипулирования данными. Типы концептуальных схем. Реляционная, сетевая, иерархическая схема банков данных.
3.3 Информационно-поисковые системы.
Назначение информационно-поисковой системы. Структура ИПС. Формирование ИПС. Виды ИПС по сфере использования и контингенту пользователей.
3.4 Область применения и структура ИПС.
ИПС ручного обращения. Механизированные и автоматизированные ИПС. Виды выдачи информации в ИПС. Режимы работы ИПС. Словарь понятий. Информационно-поисковый язык. Формирование запросов.
ТЕМА 4 Математическое моделирование.
4.1 Назначение математического моделирования в САПР
Формализация связей системной модели. Построение модели. Выбор вычислительных методов решения. Разработка алгоритмов процесса
4.2 Моделирование объектов проектирования
Цель моделирования. Построение и исследование моделей объектов. Процесс абстрагирования. Отличия между реальным объектом и моделью. Допущения.
4.3 Формализованное и эмпирическое моделирование.
Возможность получения моделей. Эмпирические модели. Аналитические модели. Отражение моделью объекта. Моделирование с применением ЭВМ. Общий вид математической модели объекта.
4.4 Вид моделей математического описания.
Статистические модели. Динамические модели. Виды внешних возбуждений. Случайные и неслучайные возбуждения. Два вида моделей математического описания.
ТЕМА 5 Основные принципы математического моделирования в САПР ТП
5.1 Основные построения математических моделей.
Начальный этап построения математической модели. Идентификация системы. Множества моделей. Адекватность математической модели. Внутреннее описание.
5.2 Блочно-иерархическое проектирование
Естественное представление объектов проектирования. Иерархические уровни. Техническая система. Техническое задание. Техническое предложение. Эскизное проектирование. Техническое проектирование.
5.3 Методы вычислений.
Представление математической модели в виде уравнений. Вычисление с помощью арифметических действий. Использование интегрального и дифференциального исчислений. Аналитические методы. Численные методы.
ТЕМА 6 Программное обеспечение САПР
6.1 Составные части программного обеспечения
Понятие программного обеспечения. Языки общения «человек-ЭВМ». Языки программирования. Выходные языки. Общесистемное программное обеспечение. Пакеты прикладных программ.
6.2 Языки общения «человек-ЭВМ»
Принципы использования языков. Программисты и инженеры-системщики. Машинные языки. Проблемно-ориентированные языки. Машинно-ориентированные языки. Диалоговые языки. Основные требования к входным языкам для пользователей.
6.3 Общесистемное программное обеспечение
Два вида общесистемного программного обеспечения. Дисковые операционные системы. Режим мультидоступа. Обрабатывающие программы. Трансляторы алгоритмических языков. Исходный модуль. Управляющие программы. Программы супервизор.
6.4 Прикладное программное обеспечение
Программное обеспечение для прикладных задач.
ТЕМА 7 Технические средства САПР
7.1 Средства реализации САПР
Разнообразие технических средств. Назначение технических средств. Функциональное место технических средств САПР.
7.2 Требования к техническим средствам САПР.
Сбор и передача информации. Передача информации. Выдача управляющих воздействий на объект управления. Второстепенные процессы проектирования и управления.
7.3 Основные виды ЭВМ и их назначение
Устройства переработки информации. ЭВМ общего назначения. Специализированные ЭВМ. Управляющие ЭВМ. Малые, мини - и микро - ЭВМ.
7.4 Устройства отображения информации
Функции человека в САПР. Обмен информацией между человеком и ЭВМ. Ввод и вывод информации. Корректировка. Ввод управляющих программ. Классификация средств отображения.
7.5 Устройства ввода-вывода информации
Общение человека и ЭВМ. Односторонний обмен. Двухсторонний обмен. Оптические считывающие устройства. Алфавитно-цифровые печатающие устройства. Программоносители.
7.6 Устройства передачи информации
Селекторный и мультиплексорный каналы. Фильтрующие устройства. Документационная техника. Архивная техника.
ТЕМА 8 Проблема проектирования оптимального технологического процесса
8.1 Роль оптимизации в автоматизированном технологическом проектировании
О рациональности технологических решений автоматизированного проектирования. Оптимизация как основное направление совершенствования автоматизированного проектирования.
8.2 Постановка задачи проектирования оптимального технологического процесса
Система ограничений. Критерий оптимальности. Интегральные критерии оптимальности. Функции цели. Оптимизируемые параметры.
8.3 Методы оптимизации технологического процесса
Задачи оптимизации технологических процессов. Математическая модель и функция цели. Ограничения в виде таблиц и функциональных зависимостей.
Литература
Основная
1. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства. и др. М., «Машиностроение», 1979
2. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства. и др. – М., «Машиностроение», 1979
3. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства / В. М, Зарубин, , – М., «Машиностроение», 1979
4. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении. , , Х. Лихтенберг. Под общ. ред. . М.: Машиностроение, 1985
5. Аверченков проектирования технологических процессов: учеб. Пособие для вузов/ , . – Брянск: БГТУ, 2004
6. Основы проектирования САПР/ , . – Волгоград: ВПИ, 1986
7. и др. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учебн. пособие для вузов/ , , . – Мн.: Выш. шк., 1993
8. Диалоговое проектирование технологических процессов. Н. М,Капустин, , и др. М.:Машиностроение, 1983
9. Дипломное проектирование по технологии машиностроения. Учеб. пособие для вузов В. В, Бабук и др. Под общ. ред. . М.: Высш. школа, 1979
10. Иващенко размерные расчеты и способы их автоматизации. М., «Машиностроение», 1975
11. Информационного обеспечение интегрированных производственных комплексов. , , и др. Под ред. . Л.:Машиностроение, 1986
12. Капустин технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М., «Машиностроение», 1979
13. Косилов основы проектирования автоматического сборочного оборудования. М., «Машиностроение», 1976
14. и др. Автоматизация технологической подготовки серийного производства. М., «Машиностроение», 1974
15. Научные основы автоматизации сборки машин. Под ред. . М., «Машиностроение», 1976
16. Основы технологии машиностроения. Под ред. . Изд. 3-е, доп. и перераб. Учебник для вузов. М., «Машиностроение», 1977
17. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. Учебник для вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты». , , . Под общ. ред. . М.: Машиностроение, 1988
18. Смирнов расчетов норм времени в машиностроении. М., «Машиностроение», 1976
19. Технологическая подготовка гибких производительных систем. , , . Под общ. ред. . Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987
20. Цветков автоматизации проектирования технологических процессов. М., «Машиностроение», 1972
Дополнительная
1. Норенков в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1980
2. Семенков в системы автоматизированного проектирования. Минск: Наука и техника, 1979
3. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов /Под ред. .– М.: Высш. шк., 1986. Т1-9.
4. Система автоматизированного проектирования технологических процессов: Метод. указ. к лабораторным и практическим работам по курсу САПР ТП для студентов специальности 1201 /, . - Алт. гос. техн. ун-т им. .– Барнаул: Б. и., 1993.- Т1-5.
