Решение задачи и основные этапы проектирования РИ

При оснащении разрабатываемых технологических процессов механической обработки режущими инструментами могут возникнуть следующие случаи:

1. Есть однозначное готовое решение из имеющегося фонда конструкций РИ.

2. Есть многовариантное решение, требующее анализа и выбора наиболее рационального варианта (оптимизация).

3. Есть частичное решение, требующее доработки (модернизация).

4. Нет готового решения из имеющегося фонда конструкций РИ и поэтому необходимо разрабатывать новую конструкцию РИ (проектирование).

При практическом решении задачи выбора РИ необходимо начинать выбор с самого низкого уровня (пункт 1) с последующим переходом, если это требуется, на более высокие уровни до получения желаемого результата. Процесс проектирования РИ основывается как на общих закономерностях процесса проектирования, так и на специфических, характерных только для РИ.

Общие закономерности проявляются при выборе структуры проектируемого объекта (структурный синтез) и при выборе параметров элементов выбранной структуры (параметрических синтез).

Изучением специфических закономерностей процесса проектирования РИ занимается система проектирования РИ – САПР РИ.

В САПР РИ разработка конструкции РИ осуществляется поэтапно: множество конструкций РИ может быть получено при последовательном выполнении первого, второго и третьего этапов (рис. 1Д).

Рис. 1Д. Три источника множества РИ и этапы их проектирования

На рис. 1Д использованы следующие обозначения:

1. Кинематика формообразования (на основе комплексной теории профилирования);

2. 1-ый этап: множество видов РИ;

3. Кинематика срезания припуска (на основе теории резания);

4. 2-ой этап: множество типов РИ;

5. Определение схемы и параметров конструкции РИ (на основе теории конструирования);

6. 3-ий этап: Множество конструктивных исполнений РИ.

На первом этапе определяется (синтезируется) кинематическая схема РИ в результате рассмотрения процесса формообразования заданной поверхности детали.

На втором этапе кинематическая схема РИ уточняется в результате рассмотрения схемы срезания припуска.

На третьем этапе синтезируется конструкция РИ с уточнением функций отдельных частей и элементов, их относительного положения в пространстве и взаимосвязи.

При выполнении всех (трех) этапов проектирования возможно использование ЭВМ. Однако в настоящее время научные основы структурного синтеза разработаны неполно.

При проектировании РИ часто приходится решать оптимизационные задачи. При этом решается два типа оптимизационных задач:

– структурная оптимизация, т.е. выбор принципиальных решений по виду, типу и схеме конструкции РИ (принятие качественных решений);

– параметрическая оптимизация, т.е. выбор количественных характеристик – параметров конструкции РИ (принятие количественных решений).

Согласно общим положениям проектирования, проблема оптимизации имеет два основных этапа: постановка задачи и ее решение. В постановку задачи входит:

– выбор управляющих параметров;

– определение пределов изменения параметров;

– определение ограничений;

– выбор критерия оптимизации (целевой функции).

Решение, как правило, проводится с использованием известного математического аппарата. Возникающие при решении трудности вызваны, в основном, недостаточностью информации о проектируемом объекте.

При оптимизации следует помнить, что идеальной оптимизации нет и не будет вследствие бесконечности процесса познания. Идеальную оптимизацию можно рассматривать лишь как цель, к которой необходимо стремиться.

Первый и второй этапы проектирования РИ частично рассмотрены в курсе «ПТПРИ». Кроме этого, первый и второй этапы наиболее трудно поддаются алгоритмизации, разработаны недостаточно и поэтому редко решаются в системе САПР РИ. Поэтому рассмотрим третий этап проектирования РИ, который наиболее разработан для использования в САПР РИ.

Третий этап: определение схемы и параметров конструкции РИ.

Реализация третьего этапа проектирования РИ основана в первую очередь на использовании накопленного научного материала и практического опыта, т.е. на использование известных и проверенных рекомендаций и решений.

В общем случае третий этап включает две задачи: определение схемы конструкции РИ; определение параметров конструкции РИ.