10.3. Сапр технологического оборудования (то) омд

Задачи, стоящие перед современным конструктором имеют комплексный характер. Помимо чисто конструкторской проработки изделия, необходимо добиться, чтобы конструкция соответствовала целому ряду критериев и требований. Для систем со сложными кинематическими связями критичными являются динамические характеристики изделия. Кроме того, необходимо обеспечить прочность всех компонент сборки. К концу 80-х годов XX века в машиностроении начали широко применять ЭВМ с целью автоматизации инженерных расчетов. Однако это применение сводилось к программированию известных из механики формул. Но даже такое использование ЭВМ позволило значительно ускорить процесс вычисления основных параметров кузнечно-прессового оборудования.

Наиболее просто и быстро учесть перечисленные особенности работы любого спроектированного механизма позволяют учесть программы динамического и кинематического анализа. Постпроцессор таких программ позволяет получить в разных формах исчерпывающую информацию о характере движения конструкции и силовых факторах, возникающих в ее элементах (двумерные графики для любого рассчитанного кинематического и силового фактора, анимация движения механизма). Дополнительно можно проверить отдельные компоненты сборки на взаимопроникновение в процессе движения - для внесения, если понадобится, корректировок в конструкцию.

Основным назначением таких программ является повышение качества конструкторских решений, снижение трудоемкости расчетов, что позволяется следующими ее основными возможностями:

1. построение и моделирование движения механизмов на экране ЭВМ;

2. выполнение кинематического и динамического расчета механизма с учетом действия рабочих усилий, масс и моментов инерции звеньев, сил трения;

3. выявление заклинивания звеньев механизма в процессе движения с выделением группы звеньев, в которой оно произошло. При этом программа отслеживает заклинивание, как по геометрическим, так и по силовым параметрам;

4. визуализация результатов расчетов в виде таблиц, графиков и диаграмм;

5. автоматизированное оформление расчетной документации;

6. работа в интерактивном графическом режиме (без программирования);

7. интеграция с CAD/CAM системами.

Как правило, такие программы (рис. 19) включают в себя три, объединенные в едином программном модуле, компоненты: редактор механизмов, обеспечивающий быстрый ввод кинематической схемы, простановку точных размеров и подстановку чертежей звеньев; блок моделирования движения механизмов, позволяющий автоматически проверить точки разрыва кинематической цепи в процессе движения, рассчитать траектории движения точек и области движения звеньев, визуально оценить пригодность выбранной конструкции для выполнения заданного функционального назначения; блок расчетов основных кинематических и силовых характеристик механизмов - графиков перемещения, скоростей, ускорений точек звеньев, сил реакции под действием технологических нагрузок, трения, масс и моментов инерции, блок позволяет оценить пригодность выбранной конструкции для выполнения заданного функционального назначения на основе расчетов, а также автоматизировать оформление расчетной документации.

Для построения механизмов в графическом режиме используется шесть типовых элементов (точек контакта звеньев):

1. контакт со стойкой описывается элементами:

2. закрепленный шарнир;

3. ползун на неподвижной направляющей;

4. контакт между подвижными звеньями описывается элементами:

5. свободный шарнир;

6. ползун на неподвижной направляющей;

7. зацепление зубчатое или фрикционное;

8. кулачковая пара.

Рис.33. Принцип функционирования CAE-систем

Построение механизма ведется в декартовой или полярной системах отсчета, с помощью клавиатуры и мыши. Процедуры редактирования обеспечивают необходимую полноту средств, включая координатный метод и технологию управления размерами звеньев (эскизирование). При этом одна и та же модель может редактироваться как управлением размеров, так и координатным методом.

Построенный в графическом режиме механизм является расчетной моделью, на основании которой обеспечивается моделирование движения механизма, построение графиков, траекторий и т.д. Результаты расчетов перечисленных систем могут представляться как в табличной форме, так и в виде наглядных графических диаграмм, отображающих все многообразие полученных вариантов. Результаты расчета сохраняются для последующей обработки и анализа.

Применение ЭВМ при проектировании позволяет не только рассчитывать детали методами классической механики, но и применять методы, недоступные при ручной обработке.

9.4. Понятие об интегрированном производстве

Широкое применение ЭВМ позволяет автоматизировать многие виды деятельности современного производства, освобождая человека для решения в основном творческих задач. Как было показано выше, это касается как различных этапов проектирования технологии и конструкций, так и различных этапов изготовления и сборки машин. Последнее предполагает наличие гибких автоматизированных систем обработки деталей и производства сборочных операций, управляемых ЭВМ. Подобные системы имеют в своем составе автоматизированные склады заготовок, деталей и инструмента, средства транспортировки и позиционирования последних, многокоординатные системы обработки и автоматизированные системы управления соединенные с общей системой АСУ предприятия, что позволяет гибко и оперативно переходит на обработку различного типа деталей. С учетом, широкого применения систем автоматизированного управления, различных аспектов деятельности предприятий в настоящее время принципиально возможно создание интегрированного практически полностью автоматизированного производства. В мировой практике уже имеются, пусть не многочисленные примеры, таких производств.

10.5. Модель современного инженера и обучение

Сейчас, по-видимому, самый ответственный момент в перестройке высшего образования, да и не только выс­шего. Готовятся новые учёбные планы, обсуждаются новые подходы к обучению, меняется психология пре­подавателей и студентов. По крайней мере, должна меняться.

Любое изменение (перестройка) чего-то начинается с потребности. Если все нормально («инженеры у нас хорошие», как некоторые считают), то зачем это «что-то» менять? Но все мы сейчас и читаем, и слышим, и видим, что специалисты с высшим образованием сегодня не решают тех проблем, которые решать необходимо, А что будет с проблемами, которые появятся завтра? Можно, конечно, спросить: а кто перед специали­стом эти проблемы ставит? И вообще очень часто инженер не зани­мается инженерным трудом. Зачем ему все эти знания? Все это было и есть, к сожалению. Но пе­рестройка экономики, происходящая в стране, должна принципиальным образом изменить отноше­ние к инженеру. Однако при этом должен измениться и сам инженер. Если он будет заниматься той дея­тельностью, которой положено заниматься инженеру, то к нему необходимо предъявлять другие требования. Кто же должен эти требования сформулировать? В пер­вую очередь, заказчики: заводы и НИИ при участии, конечно, «изготовителей» — вузов.

А знают ли заводы и НИИ сегодня, какой им нужен инженер? Могут ли они построить модель инженера? В газетах руководители некоторых предприятий заявляют: мы готовы платить, но дайте хорошего специалиста!

А что значит «хорошего»? Ну, творческого, говорят. А что значит «творческого»? Такой воображаемый диалог не что иное, как по­пытка построения элемента модели инженера, попытка осознания целей и формулирование, как говорят, си­стемы и дерева целей подготовки инженера.

Проблема построения модели инженера-механика, видимо, намного сложнее всех проблем модели­рования конкретных технологических процессов и машин. Однако остановимся на некоторых аспектах под­готовки современного инженера-механика с привле­чением методологии моделирования.

Для каждой специальности такие «модели» специалистов представлены квалификационными ха­рактеристиками. В соответствии с ними инженер - механик в идеале должен обладать фундаментальными знаниями по ряду математических и естественно-научных дисциплин, умением работы на ЭВМ, навыками проведения научных исследований, а также знаниями и умениями проектирования технологии и машин в конкретной предметной области техники. Кроме того, он должен уметь собирать, налаживать и эксплуатировать соответствующее технологическое оборудование, а также обладать организационными и руководящими навыками. Что-то с трудом верится в наличие в одном человеке стольких талантов и освоение за пятилетний срок столь обширных знаний из разных областей.

Мы в свое время изучали математику в течение трех семестров, и многие инженеры, окончившие институт 20—25 лет назад и работающие сегодня на заводах или в министерствах, с математикой попросту не сталкиваются. Скажут ли они, что современному инженеру без математики не обойтись?

С другой стороны, преподаватели с университетскими значками, читающие студентам-металлургам элементы тензорного анализа в криволинейных координатах и теорию функциональных пространств, уверены ли они, что все их питомцы будут решать свои проблемы с по­мощью этого аппарата?

В настоящее время в связи с широким использованием ЭВМ разработаны мощные программные средства для математического, графического и других видов моделирования. Пользуясь этими программными средствами на уровне пользователя человек с весьма посредственными знаниями по математики может решать сложнейшие задачи. Где та «золотая середина» (не только в отношении математики) и кто ее может найти? С одной стороны, инженер должен обладать, фундаментальными знания­ми, а с другой — быть профессионалом в своей области.....

Это, может быть, одно из основных противоречий в подготовке инженеров, которое заключается в том, что объем информации непрерывно увеличивается (особенно по дисциплинам специальности), а время обучения (5 лет) остается постоянным. Как быть?

Вероятно, необходима подготовка инженеров различного уровня. Инженеров системотехников – способных создавать технические обьекты на уровне «пионерских» изобретений и разрабатывать системы САПР. Инженеров практиков – для реализации функций проектирования по «аналогии», пользователей САПР, а также изготовления, сборки, эксплуатации и ремонта технических обьектов. Естественно, что программы подготовки этих специалистов должны существенно отличаться. Каждый человек от природы наделен каким-либо талантом. И он сам должен найти в себе его и определить свою оптимальную область деятельности.

Студент должен понимать, что обязательная программа подготовки инженера это необходимый минимум и не более. Поэтому, чтобы стать профессионалом высокого уровня, он должен всю жизнь учиться.

Вопросы для самоподготовки

1. Методы машинной реализации математических моделей?

2. Задачи, решаемые САПР ТП?

3. Структура САПР ТП?

4. Задачи, решаемые САПР ТО?

5. Структура САПР ТО?

6. Что такое «интегрированное производство»?

7. Что включает в себя модель современного инженера?