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 по­дузлам 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

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 --------- Деталь 1 ■*.-------- Деталь 2 •<--------- Деталь 2 Сборочная единица 2 М---------- Деталь 1 ■<-------- Деталь 2 -------- Деталь 2

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

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

а — состав конструкции; б — вариант содержит сбороч - Рис. 5.9. Структура сварной

ные единицы 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

Номера чертежей	Вес, КГ	Наименование чертежей
8-21293	13527,0	9=	1 корпус_барабана
3-449821	3132,0	8		1 обечайка
3-449822	2475,0			—	1 обечайка
3-449823	652,0				1 обечайка
3-499876	1058,0	7		2 обечайка
3-499877	831,0			—	1 обечайка
3-499878	224,0			—	1 обечайка
3-499879	4730,0	6		1 обечайка
3-499820	3713,0			_____	1 обечайка
3-499881	1005,0				1 обечайка
2-281225	249,0	4		2 рамка_люка
3-494524	116,0		5		1 фланец
4-982789	25,5				— 2 пластина
4-982790	29,5				— 2 пластина
3-494525	62,0				2 окантовка
2-281226	346,0	2		2 крышка_люка
3-494524-0	157,0		3		1 фланец
4-982789-0	36,5				— 2 пластина
4-982790-0	39,0				— 2 пластина
3-494526	69,0			—	2 окантовка
4-982791	20,5				2 ребро
4-956141	35,0	1		4 захват
4-956142	13,0			_____	1 платик
4-956146	20,0				1 бонка
3-449820	105,0		—16 сектор
4-611247	7,6		—	4 упор
4-654383	39,0		—	4 захват
4-949050	2,2		—	8 ребро
4-951882	2,8		—	6 гайка
8-21293-13	2,6			4 платик

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

СТРУКТУРА КОВСТРІ по цеху 00 Заказ N 000000 Спецификация N 1-32101 Чертеж N 1-32101 Вес узла N 51.4	'КТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ Изделие - Топка печи Заказчик Узел - Топка печи
Номера	Вес, КГ			Наименование
чертежей					чертежей
1-32101	51.4	4=j	1 Топка печи
1-32004	1.0	3		1 Топочное окно
1-320 8	0.5				2 Заготовка топочного
1-32103	18.3	2		1 Колпак
1-32102	14.9		1		1 Корпус колпака
1-320 1	2.6				— 1 Торец задний
1-320 4	0.9				— 1 Верх гнутый
1-320 2	8 .7				— 6 Ребро
1-320 5	3.4				1 Рассекатель верхний
1-320 6	2.6		—	1 Рассекатель нижний
1-320 9	7.0		—	1 Стенка передняя
1-32010	15.5		—	1 Корпус топки
1-32011	0.6		—	1 Патрубок
1-32012	6.4			1 Дно топки

Рис. 5.11. Структура конструкторской документации на примере свар­ной конструкции «топка печи»

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.

5.2. Формирование последовательности сборки и сварки конструкции

После завершения анализа конструкторской документации первым и принципиально важным этапом разработки технологии изготовления свар­ной конструкции является ее деление на сборочные единицы. При этом за­кладываются основы всей последующей технологии, по которой отдельные узлы будут изготовляться последовательно (или параллельно) на отдельных рабочих местах с использованием соответствующих сборочно-сварочных приспособлений, оснастки и сварочного оборудования. В принятии решений имеется большая доля творческой составляющей, и, как правило, наиболее квалифицированные технологи могут предложить рациональную схему ор­ганизации изготовления конструкции. При этом учитывается много факто­ров, связанных с конструктивными особенностями изделия, серийностью производства, а также возможности максимального использования уже су­ществующих приспособлений, сроков, отведенных на подготовку производ­ства и др. Процесс формирования структуры сборки не должен выполняться в автоматическом режиме, а интерактивные технологии призваны обеспе­чить высокое быстродействие выполнения всех операций и исключение всех возможных технических ошибок. Более того, уже в процессе разработки технологии часто возникает необходимость изменения принятой первона­чально последовательности выполнения сборочно-сварочных операций. Это может быть связано с возникающими трудностями сборки, точного базиро­вания заготовок, ограниченной доступностью сварных швов, с необходимо­стью выделения дополнительных сборочных узлов для уменьшения техно­логического времени и синхронизации ритма работы оборудования поточ­ных или автоматических технологических линий.

В случае изменения порядка сборки и сварки узлов при частично уже разработанной и сформированной технологии, и особенно если такие изме­нения произошли в завершающей стадии работы, сформированные блоки технологического процесса, непосредственно не затронутые изменениями, должны сохраниться и не переформировываться вновь. Достигается это специальной системой привязки данных технологии к структуре сборочных единиц, которая более подробно рассмотрена в § 5.4.

Технически разработку последовательности сборки и сварки конст­рукции удобно выполнять путем видоизменения (редактирования) исходной структуры — структуры конструкторской документации. В качестве приме­ра для пояснения технологии формирования последовательности выполне­ния сборочно-сварочных операций воспользуемся уже рассмотренной кон­струкцией переходника (см. рис. 5.7). Если в конструкторской документации на

это изделие имеется только один сборочный чертеж, на ко­тором изображено все изделие, то автоматическая обработка данных конструкторской спе­цификации сформирует дерево ее структуры так, как показано на рис. 5.8, а. Для упрощения схемы здесь пока не представ­лены сварные швы.

В случае если в конструк­торской документации на это изделие помимо основного сбо­рочного чертежа имеются от­дельные сборочные чертежи на цилиндр, диффузор, короб, то система автоматически сформи­рует структуру документации, как показано на рис. 5.8, б. Ес­тественно, ни первая, ни вторая из автоматически сформирован­ных структур документации не обязана быть структурой про­цесса изготовления — структу­рой сборки конструкции в про­изводстве, хотя, как правило, конструктор при выполнении проекта определяет все отдель­ные сборочные элементы. Тех­нолог уточняет и окончательно определяет структуру сборки. Предположим, что в рассматриваемом примере процесс изготовления дол­жен проходить так, как показано на рис. 5.12. Можно видеть, что на оконча­тельную сборку поступают три сварных узла: цилиндр, диффузор и короб, однако сам диффузор будет собираться и, возможно, свариваться не сразу из четырех отдельных деталей, а из двух одинаковых технологических подсбо­рок. При этом каждый из двух технологических сварных узлов будет вклю­чать в себя одну боковину правую и одну боковину левую, свариваемые швом № 2. Два собранных и сваренных технологических узла должны по­ступить на сборку и сварку одного диффузора, где будут выполнены два сварных шва № 3.

б

Для выполнения операций преобразования исходной структуры (рис. 5.9) в структуру сборки (рис. 5.12) в автоматизированной системе разработки тех­нологии имеется двухоконная экранная форма (рис. 5.13). Каждой позиции де­рева структуры в правом окне соответствуют ее характеристики в левом окне, причем разные для сборочных единиц, деталей и сварных швов. Для сборочно­го узла это номер спецификации, если он имеется, масса (в кг), количество та­ких элементов в сборке более высокого уровня и общее количество таких узлов во всей конструкции (рис. 5.13, а). Для отдельной детали помимо такого же на­бора данных дополнительно указана марка материала (рис. 5.13, б).

При необходимости выделения в выбранной сборке новой дополни­тельной сборочной единицы на экране (в дополнительном окне) следует ввести наименование вновь создаваемого технологического узла и предпо­лагаемое количество таких элементов (рис. 5.14). После ввода этой инфор­мации в схеме структуры появляется новая строка с данными созданного технологического узла и обновляются связи между всеми элементами. Для перемещения в эту новую сборку нужного количества деталей их наимено-

Рис. 5.14. Пример окна ввода новой сборочной единицы

Рис. 5.15. Пример окна со списком выбранных элементов конструкции

вания помечаются на схеме с помощью мыши. Выбранные детали отобра­жаются в окне (рис. 5.15). Здесь для удобства работы показано общее коли­чество деталей, возможное для перемещения в конкретную выбранную сборку с учетом количества таких сборок, и имеются поля для указания нужного количества перемещаемых деталей каждого наименования. Недо­пустимые перемещения будут заблокированы.

После перемещения деталей измененная структура сразу видна на эк­ране, при этом оставшиеся детали сохраняются на своих местах и все коли­чественные и весовые характеристики всех элементов уже пересчитаны. Точно так же перемещаются в структуре любые сборочные единицы и свар­ные швы, причем технические ошибки исключены. Можно видеть, что из-

ложенная процедура изменения структуры сборки конструкции на­поминает работу программы «про­водник» в Windows, с дополни­тельным анализом количествен­ных показателей в многоуровне­вой системе. Следует заметить, что происшедшие изменения при редактировании структуры сопро­вождаются существенным обнов­лением связей в оперативной базе данных и, как будет показано да­лее, это касается не только сбо­рочных единиц, деталей и сварных швов, но и блоков технологиче­ских процессов, «привязанных» к своим сборкам.

Представленный процесс объединения и переноса деталей с образованием новой сборочной единицы или перемещение дета­лей в другие уже существующие сборки может выполняться и в об­разном направлении, когда от­дельные сборочные узлы могут быть ликвидированы полностью, их детали или узлы войдут в со­став других элементов. На рис. 5.16 и 5.17 показаны структуры сборки двух достаточно сложных сварных конструкций. Разработанная тех­нологами структура сборки корпу­са барабана шахтной мельницы массой свыше 13 т выполнена при­менительно к единичному произ­водству изделия с использованием преимущественно ручной и полу­автоматической сварки (рис. 5.16). На рис. 5.17 показана структура сборки сварной конструкции ото­пительной печи массой 51,4 кг,

Номера чертежей	Вес в КГ.	Наименование чертежей
8-21293	13527.0	15П	1 корпус_Сарабака
ТС-1	6628.0	12		1 техм. сб.6
ТС—2	840.0		7	и	1 техн. сб.4
3-449820	105.0					L6 сектор
4-611247	7.6					4 упор
ТС-3	4730.0		13		1 техн. сб. З
3-499879	4730.0			г«Ц	1 обечайка
3-499820	3713.0					— 1 обечайка
3-499881	1005.0					— 1 обечайка
ТС-4	1058.0		10	^=п1 техн. сб.1
3-499877	831.0					— 1 обечайка
3-499878	224.0					— 1 сбечайкд
ТС—5	5030.0	6		1 техн. сб.5 |
ТС-6	840.0		7	—1	1 техн. сб.4 j
3-449820	105.0				—16 сектор 1
4-611247	7.6				—	4 упор і
ТС—7	3132.0		8	h	1 техн. сО.2 1 1
3-449821	3132.0			9	1 обечайка і
3-449822	2475.0				!} ij— 1 обечайка
3-449823	652.0				!l— 1 сбечайкд
ТС~8	1058.0		10	ц	1 техн-сб.1
3-499876	1058.0		11‘	п	2 обечайка
3-499877	831.0					— 1 обечайка
3-499878	224.0					— 1 обечайка
2-281225	249.0	4	=1	2 рашса_люка
3-494524	116.0		5	п	1 фланец
4-982789	25.5					2 пластина
4-982790	29.5					2 пластина
3-494525	62.0			L	1 2 окантовка
2-281226	346.0	2	_—	2	фышка_л«жа
3-494524-01	157.0		3	П	1 фланец
4-982789-01	36.5					2 пластина
4-982790-01	39.0					2 пластина
3-494526	69.0			—	2 окантовка
4-982791	20.5				2 ребро
4-956141	35.0	1	==]	4 захват
4-956142	13.0			—	1 плата»
4-956146	20.0				1 бойка ■
4-654383	39.0		—	4 захват
4-949050	2.2		—	8 ребро
4-951882	2.8		—	6 гайка.
8-21293-13	2.6			4 шзатик _____________ ___________ 1

Рис. 5.16. Пример структуры сборки сварной конструкции «корпус барабана»

СТРУКТ1 по цеху 00 Заказ N 000000 Спецификация N 1-32101 Чертеж N 1-32101 Вес узла N 51.4	Р А С Б 0 Изделие Заказчик Узел -	Р К И - Топка печи Топка печи
Бойера	Вес			Наименование
чертежей	в КГ.				чертежей
1-32101	51.4	7=	1	Топка	печи
ТС-1	44.4	6		1	Топка	без днища
тс-з	41.8		5		1	Топка без рассекат.
ТС-2	8.0			4		1	Передняя стенка в сб
1-32004	1.0				2	=j| 1 Топочное окно
1-320 8	0.5					— 2 Заготовка топочного
1-320 9	7.0						1 Стенка передняя
1-32103	18.3			3		1	Колпак
1-32102	14.9				1		1 Корпус колпака
1-320 1	2.6						— 1 Торец задний
1-320 2	0.9						— 6 Ребро
1-320 4	8.7						— 1 Верх гнутый
1-320 5	3.4						1 Рассекатель верхний
1-32010	15.5					1 Корпус топки
1-320 €	2.6				1 Рассекатель нижний
1-32011	0.6		—	1 Патрубок
1-32012	6.4			1 Дно	топки

Рис. 5.17. Пример структуры сборки сварной конструкции «топка печи»

которая состоит из 16 заготовок и предназначена для изготовления крупны­ми сериями с применением как полуавтоматической сварки в смесях газов, так и автоматической сварки на роботизированных технологических ком­плексах. В последнем случае увеличиваются требования производительно­сти и точности сборки и для всех семи сборочных узлов необходимо разра­ботать специализированные сборочно-сварочные приспособления-стенды.

Наличие структуры сборки сварной конструкции позволяет присту­пить к формированию технологических процессов изготовления отдельных

сборочных единиц, однако это возможно только для тех сборок, в которые входят одни детали или детали и сборочные единицы, для которых техноло­гический процесс уже сформирован.