System management of the design process separating stamps for cold stamping

Full Text

Автоматизация проектирования последовательных разделительных штампов показала необходимость формализации баз данных элементов штамповой оснастки и создания эффективных алгоритмов их автоматизированного конструирования. Внедрение логических взаимосвязей в процесс автоматизированного моделирования разделительных штампов целесообразно осуществлять с использованием системного подхода, выступающего в качестве основы для формирования иерархической структуры штампа, состоящей из параметризованных механизмов и узлов. Множество разделительного штампа S0 представляется на основе структурно-морфологических матриц как множество соответствующих узлов и деталей (1). (1) где: S0 – множество разделительного штампа для холодной листовой штамповки; h0 – подмножество групп рабочего инструмента; p0 – подмножество плит штампа; n0 – подмножество узла направления движения плит штампа; f0 – подмножество узла направления и фиксации материала; y0 – подмножество узла удаления и прижима материала; g0 – подмножество узла ограничения хода подвижных механизмов штампа; k0 – подмножество механизмов крепления штампа; t0 – подмножество транспортных механизмов. Элементы структурно-морфологической матрицы S0, являющиеся узлами и механизмами штампа, представляют собой подмножества S0 и также могут быть выражены в виде структурно-морфологических матриц. В выражениях (2) показаны структурно-морфологические матрицы групп рабочего инструмента (h0), узла направления движения плит штампа (n0) и узла направления и фиксации материала (f0) . , (2) , , где: - детали групп рабочего инструмента (h0); - детали узла направления движения плит штампа (n0); - детали узла направления и фиксации материала (f0); - число строк структурно-морфологических матриц; - число столбцов структурно-морфологических матриц. Связи между членами и группами классификации устанавливаются логическими предложениями и высказываниями, формирующими базу знаний процесса проектирования штампов [1]. Для выявления структурно-логических формул, которые отражают возможные варианты конструкций последовательных разделительных штампов, создается иерархическая модель разделительного штампа с использованием условий единственности, которые заключаются в том, что из всех возможных конструктивных элементов может быть представлен только один (3): . (3) и ограничений на сочетаемость элементов (4): (4) где: - знак дизъюнкции, логическое сложение, «или»; - знак конъюнкции, логическое умножение, «и»; - отрицание , инверсия, «не» ; 1 — истина; 0 — ложь; Ограничения на сочетаемость могут быть составлены как для деталей одного узла (5), так и для компонентов из различных механизмов (5). . (5) Выявление возможных конструктивных признаков разделительных штампов выполняется на основании компьютерной программы, разработанной с использованием полученных выражений. Созданный код программы с помощью языка программирования С# на платформе .NET показал, что количество возможных конструктивных признаков штампов зависит от глубины иерархии и числа уровней узлов и механизмов, а также определяется числом ограничений базы знаний. Например, при описании модели последовательного разделительного штампа с использованием 47 условий единственности и 60 ограничений на сочетаемость расчет программы приводит к получению структурных формул, отражающих возможные варианты конструкции, в которых хотя бы один элемент отличается по составу. Каждый объект (узел, механизм, деталь) установленной конструкции штампа связан с другим объектом множеством взаимосвязей, содержание которых реализуются через категорию отношений между объектами. Формирование многоуровневой системы конструктивных взаимосвязей между узлами, механизмами и деталями штампа в сборке выполняется с помощью инструментов программы PLATINUM BPwin. Взаимосвязи разделительного штампа, полученные в BPwin, представлены в виде схемы на рисунке 1. Рисунок 1. Взаимосвязи между узлами и механизмами штампа Выполнение параметризации модели штампа на более высоком уровне унификации предполагает параметризацию на уровне типовых механизмов и узлов, что позволяет снизить трудоемкость проектных решений в отличие от модели, которая сформирована из отдельных деталей. Для осуществления параметризации разделительного штампа на основе теории множеств устанавливаются отношения, которые связывают между собой множество штампа S0 и его подмножества узлов и механизмов. Отношения между элементами штампа (R0) можно представить в виде множеств различных типов взаимосвязей: , (6) где: R0 – множество отношений между элементами штампа; R1 – подмножество иерархических отношений; R2 – подмножество конструктивных (геометрических и размерных) отношений; R3 – подмножество сборочных (позиционных и посадочных) отношений; R4 – подмножество ассоциативных отношений; Ri – подмножество иных выявленных отношений. а) б) в) Рисунок 2. Интерфейс окон диалога: а) интерфейс проектирования плит штампа б) интерфейс проектирования узла направления движения плит штампа в) интерфейс проектирования транспортных механизмов Установленные отношения позволяют создать компьютерную базу параметризованных данных и знаний в виде библиотеки 3D-мастер-моделей узлов и механизмов штампа [2]. Предлагаемый метод проектирования был реализован при разработке прикладного программного продукта с системным подходом к определению структуры штамповой оснастки в среде NX OPEN на языке программирования C# [3]. Данные, заложенные с помощью алгебры логики в код программных приложений, определили систему параметров-размеров, изменение которых приводит к генерации новой конструкции штампа. Сформированная модель приложений позволила отразить поведение системы в терминах обмена сообщениями между параметризованными объектами. В код динамических библиотек приложений программы (*.dll-файлов) заложен механизм управления процессом создания типовых конструкций разделительных штампов с помощью методов, работа которых связана с позиционированием деталей и узлов штампа, с выборкой информации из окон интерфейса программы, с изменением размеров и формы объектов и т.д. Интерфейс программы создан с учетом последовательного прохождения всей процедуры автоматизированного проектирования, а также в соответствии с узловой декомпозицией штампа. Сформированный таким образом интерфейс предполагает снижение длительности проектных процедур ввиду возможности формирования разделительного штампа на уровне типовых механизмов и узлов. Разработка пользовательских интерфейсов была осуществлена с помощью инструментов приложения NX User Interface Styler (Siemens PLM Software). Интерфейсы окон диалога для этапов проектирования плит штампа, узла направления движения плит штампа, а также транспортных механизмов представлены на рисунке 2. Интерфейс приложений сформирован с возможностью реализации соответствующего кода программы на основании принципов абстрагирования, инкапсуляции, модульности и иерархии [4]. Таким образом, использование полученных в работе результатов позволяет формализовать базу знаний процесса проектирования последовательных разделительных штампов и разработать алгоритмы их автоматизированного конструирования на основе системного подхода. На основании полученных отношений между элементами подмножеств выявляются функциональные зависимости, однозначно описывающие параметры последовательного разделительного штампа.

About the authors

E. N Pochekuev

Togliatti State University

Email: E.Pochekuev@tltsu.ru
Ph.D.; 8(848)253-92-98

P. N Shenberger

Togliatti State University

Email: Shenberger@tltsu.ru
8(848)253-92-98

References

Supplementary files