Основы технологии машиностроения и приборостроения: Методическое пособие к выполнению практических и лабораторных работ

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего професснального образования

Северо-Западный государственный заочный технический университет Кафедра технологии автоматизированного машиностроения

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ Методическое пособие к выполнению практических и лабораторных работ по дисциплинам: “Основы технологии машиностроения”, ”Технология приборостроения”, ”Технология машиностроения, производство и ремонт подъёмнотранспортных машин”, ”Технологические процессы производства”

Факультет: машиностроительный 190100 – приборостроение, специализаций: 190106 – Контрольно-измерительные приборы и системы, 190111 – Приборы и диагностика системы экологической безопасности, 190116 – Организация и управление приборостроительным производством; направление 551500 – Приборостроение. 120100 – технология машиностроения, специализации: 120101 – Технология автоматизированного производства, 120103 – Общая технология авторемонтного производства, 120127 – Технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении, 120146 – Компьютерная технологическая подготовка, организация и управление производством; направление 657800 – Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств. 170900 – подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование, специализации 170902 – Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ; направление 653200 – Транспортные машины и транспортные технологические комплексы 210200 – технологические процессы производства, направление 657900 – Автоматизированные технологии и производство Санкт-Петербург 2003г.

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.01(07) Основы технологии машиностроения и приборостроения: Методическое пособие к выполнению практических и лабораторных работ. – СПб.: СЗТУ, 2003г. - 152с. При выполнении работ настоящего сборника студентам по специальностям: 190100 – приборостроение; 120100 – технология машиностроения; 170900 – подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины; 210200 – технологические процессы производства предстоит практически ознакомится с методом системного проектирования технологического процесса (ТП) как объекта проектирования, методиками моделирования исследуемых объектов, оценки жёсткости и динамических характеристик Тсистемы «Обработка», статистических исследований возможности и прогнозирования результатов функционирования ТСО, структурного анализа и синтеза технологического процесса. В каждой работе большое внимание уделяется развитию у исполнителя навыков самостоятельного формирования знаний об исследуемом объекте и их использования при решении практических задач проектирования ТП, прогнозирования его надёжности, управления качеством изготовляемых объектов производства. Все работы содержат элементы научных исследований и способствуют развитию творческих способностей специалистов, предлагают использование компьютера для моделирования и обработки результатов исследований. Рассмотрено на заседании кафедры технологии автоматизированного

машиностроения «24» апреля 2003 г.; одобрено методической комиссией машиностроительного факультета «28» апреля 2003 г..

Рецензенты: кафедра технологии автоматизированного машиностроения СЗТУ(д-р техн. наук, проф. В.В. Максаров, зав. кафедрой); канд. техн. наук, проф. Ю.М. Зубарев, зав. кафедрой технологии машиностроения (Санкт-Петербургский институт машиностроения).

Составители: В.А. Клевцов, канд. техн. наук, доц. Н.Я. Серогодская, доц. В.Г. Михайлов, доц. @ Северо-Западный заочный политехнический институт, 1999

@ Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2003г.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ Работы, представленные в настоящем сборнике, выполняются студентами 5 курса специальности 190100 специализаций: 190106 – Контрольноизмерительные приборы и системы, 190111 – Приборы и диагностика системы экологической безопасности, 190116 – Организация и управление приборостроительным производством; направления 551500 – Приборостроение, 4 курса специальности 120100 специализации: 120101 – Технология автоматизированного производства, 120103 – Общая технология авторемонтного производства, 120127 – Технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении, 120146 – Компьютерная технологическая подготовка, организация и управление производством; направления 657800 – Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств, 4 курса специальности 170900 специализации 170902 – Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ; направления 653200 – Транспортные машины и транспортные технологические комплексы и 4 курса специальности 210200; направления 657900 – Автоматизированные технологии и производство при изучении соответственно дисциплин «Технология приборостроения», «Основы технологии машиностроения», «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и «Технологические процессы производства». Все работы содержат элементы научных исследований и направлены на развитие творческих способностей подготовляемых специалистов. Но для этого необходимо самостоятельно изучить информационный материал ра-

боты по сборнику, ведя при этом отчёт, в котором желательно самостоятельно сформулировать и осветить ответы на все поставленные в теме вопросы, сопоставив их после этого с приведёнными ответами, проанализировать суть и причины их расхождений. Только так можно развить у себя навыки творческого самостоятельного мышления, способность принимать обоснованные решения в разнообразных задачах инженерной деятельности – качества, столь необходимые современному специалисту. Следует уяснить, что очные занятия с преподавателем призваны для обсуждения результатов исследований, уточнения и углубления осваемого материала дисциплины. Отчёты о работах оформляются в тетрадях школьного образца и иллюстрируются необходимыми схемами, рисунками, таблицами.

Практическая работа 1. Системный анализ технологического процесса. I. Цель работы 1. Овладение методикой системного анализа технологического процесса (ТП) как объекта проектирования. 2. Приобретение практических навыков проведения структурного анализа ТП.

II. Основные теоретические положения Анализ тенденции развития промышленности свидетельствует о том, что решение проблемы её комплексной автоматизации связано с широким внедрением ЭВМ в сферы её технической подготовки производства и управления. Эта проблема является не столько технической, связанной с созданием и оснащением производства соответствующей вычислительной техникой, сколько научной, определяющей необходимость формализации и развития знаний в соответствующей предметной области до уровня, позволяющего использовать их при новой компьютерной технологии осуществления информационных процессов технической подготовки производства. Технологическая база знаний, овладение которой составляет главную цель изучения технологии машиностроения, приборостроения, содержит как знания об объектах производства и процессах их изготовления, так и методики использования этих знаний при проектировании изделий и ТП их изготовления в ходе освоения или совершенствования изделий. Обеспечить должное

развитие рассматриваемой базы знаний можно только с позиций принципов системности, преемственности, унификации и автоматизации. Овладение ими уже на стадии изучения настоящей дисциплины отвечает требованиям к современному специалисту и обеспечивает методическое единство при изучении всех дисциплин конструкторского и технологического циклов. В ходе подготовки к практической работе необходимо ознакомиться с центральными понятиями системного подхода: "система" и её "окружение", тремя аспектами (функциональным, морфологическим, информационным) исследований рассматриваемых объектов, процессов их взаимодействия. Проводимые в настоящей работе исследования затрагивают взаимосвязь, модель которой имеет вид R Объект производства ←→ ТП.

Представленные в этой модели понятия конкретизируют две возможные разновидности систем: объект и процесс. Упомянутые исследования призваны раскрыть и описать содержание понятия "ТП как объект проектирования". Конкретизируя понятие "объект производства", скажем , что здесь будет идти речь о последнем звене структурного членения любой машины, прибора - детали, характерном представителе массового класса технических систем, называемым ниже "технической системой деталь (ТСД). Отсюда приведенная выше модель объекта исR ТП . следования конкретизируется до выражения ТСД ←→

Созданная на этом этапе конструкторской подготовки производства информационная модель ТСД и описанная в соответствующем конструкторском документе отражает взгляд на объект конструктора.

В рассматриваемой проблеме (задаче) технологического проектирования разноплановый анализ ТСД составляет содержание важного этапа проектирования ТП изготовления детали. Предназначение его проведения - познание конечной цели проектируемого ТП (функциональный аспект системного исследования). Проектирование ТП изготовления детали - важная составляющая технологической подготовки производства (ТПП) к освоению изделия. Растянутость ТП во времени, его дискретность предопределяют необходимость в ходе проектирования формулирования и описания целей отдельных элементов ТП. Техническую систему, которая описывает существование объекта производства в течение всего ТП, характеризуя цели последнего, будем называть "технической системой заготовка" (ТСЗ). Она разрабатывается технологом в ходе проектирования ТП на этапе ТПП и описывается в соответствующей технологической документации. Сформулировав цели как всего ТП, так и отдельных его элементов, технолог должен указать средства их достижения. Поэтому третий вид технических систем, выделяемых в рассматриваемой проблеме, призван охарактеризовать взаимодействие объекта и средств производства с целью "преобразования " первого. Частным представителем этого вида систем выступает "техническая система обработка" (ТСО), призванная описать преобразование отдельного элемента заготовки с использованием соответствующих средств производства. При анализе технических систем особое внимание уделяется анализу геометрических связей и отношений их элементов, определяющих вза-

имное положение последних внутри занимаемого системой пространства и при описании которых используются понятия "базирование" и "база". Подчеркнутая важность обусловлена уже самим понятием "система как взаимосвязанное множество элементов". Кроме указанных трёх систем, относящихся к системам вида "объект" и характеризующих цели ТП и средства их достижения, необходимо раскрыть организационно-плановую структуру ТП. С этих позиций в структуре ТП, как системного образования вида "процесс", выделяют взаимосвязанные элементы (операции, переходы и т.п.). Перечисленные системы позволяют раскрыть ёмкое содержание понятия "ТП как объект проектирования", без чего невозможно выявить и описать закономерности, образующие базовые знания, и методику проектирования рациональных ТП изготовления деталей. III. Порядок выполнения работы 1. Получите у преподавателя всю необходимую документацию (чертёж детали, описание технологического процесса её изготовления). 2. Проведите анализ и опишите предложенную деталь по приведенной ниже методике. Для самоконтроля результатов анализа необходимо сопоставить их с результатами подобного анализа детали, представленной на рис. 1. 2.1. Выявите и опишите функцию всей детали и её отдельных элементов, характеризующих их служебное назначение. Так как это назначение проявляется через конструкцию детали, то при отсутствии сборочного чертежа именно изучение конструкции детали (мор-

фологии системы) позволяет получить результаты и этого этапа анализа. 2.2. Рассмотрите и опишите конструкцию детали (часть морфологического исследования системы, призванного охарактеризовать её состав). В основе проведения этого этапа лежит представление детали сложной технической системой, описание которой предполагает её моделирование. Зрительная модель системы в конструкторском чертеже (рис. 1) удобна только для восприятия её человеком.

Для целей же раскрытия сущности понятия "ТП как объекта проектирования", содержания самого процесса проектирования целесообразны символьные, математические модели. Общая структурная модель рассматри-

ваемой системы описывается выражением n

ТСД = U Э γ ,

(1)

γ =1

где

Эу - символ элементов системы;

γ = [l;n] - индекс элемента. При проведении анализа и описания его результатов будем использовать различные виды моделей. Среди них, в частности, выделим зрительные геометрические модели (рис. 2 - эскиз детали). Описать состав системы значит в конечном итоге перечислить входящие в него элементы. Сложность системы предопределяет необходимость использования при её анализе принципа постепенной многоуровневой декомпозиции, выделяя на каждом уровне анализа некоторую их совокупность по общности признаков классификации. Этим подчёркивается относительность понятия "элемент системы". Примем для деталей класса тел вращения в качестве исходного элемента конфигурации (геометрического примитива, элемента I уровня) цилиндрическое тело. Объединение таких тел образует осесимметричное тело любой детали класса. Всякие другие элементы вращения, соосные с исходными (фаски, канавки и т. д.), отнесены к элементам II уровня, ибо "вписаны" в соответствующие тела первых. Конструктивная и технологическая обоснованность такого структурирования, именуемая как признак "отношений технологической совместности", отражает необходимость использования при изготовлении элементов станков токарной группы. Остальные элементы, отличные от первых двух,

отнесём к элементам более высокого уровня (III и т.д.). В рассматриваемой детали при анализе объёмной конфигурации по технологическим соображениям выделим совокупность элементов (I и II уровней), образующих осесимметричное тело детали, и совокупность из трёх двухступенчатых отверстий во фланце (элементов III уровня). При дальнейшем анализе первой совокупности выделим совокупности элементов наружной

Э

нар

и внутренней

Э

вн

конфигураций. На данном

уровне анализа в роли "элемента системы" выступает цилиндрическое тело вращения. Характеризуя сложность и особенность конфигурации, укажите количество входящих в выделенные совокупности элементов и положение в них элемента с максимальным размером диаметра для наружной и минимальным для внутренней сплошной конфигурации. Так, рассматриваемая деталь: односторонняя, двухступенчатая по наружной и двухсторонняя, двухступенчатая по внутренней конфигурации. На следующем шаге анализа рассмотрите и опишите поверхностную конфигурацию, понимая под "элементом системы" отдельную поверхность (некоторую совокупность поверхностей). В составе поверхностной конфигурации выделите совокупности поверхностей вращения костей

Э

пл

Э

вр

и плос-

, наружных и внутренних.

Для распознавания каждого элемента проиндексируйте их на эскизе детали (рис. 2).

Индекс элемента I уровня ( I Э ), представляет собой число, полученное умножением на 10 порядкового номера каждого элемента в конфигурации слева направо отдельно для выделяемых совокупностей элементов вращения и плоскостных наружной и внутренней конфигурации и прибавлением к нему числа 2000 для элементов внутренней конфигурации и буквы "R" для элементов вращения. Индекс элемента II уровня образуется добавлением к индексу элемента I уровня, на котором расположен рассматриваемый, его порядкового номера среди элементов II уровня, расположенных на одном и том же элементе I уровня. Индекс элемента III уровня формируется прибавлением к его порядковому номеру среди элементов этого же уровня числа 3000. Такая структура индекса позволяет не только формально распознать положение каждого из них в конфигурации детали, но и их разновидность. Для рассматриваемого примера состав элементов детали описывается упорядоченными множествами по совокупностям

Э

вр

Э

пл

= 〈 I Э10 R ; I Э20 R ; I Э2010 R ; I Э2020 R ;

III

Э3010 R ;

= 〈 I Э10 ; I Э20 ; I Э30 ; II Э2020 ; II Э2021 ;

III

III

Э3020 R 〉 и

Э3020 〉.

Для зрительного восприятия выявленного состава элементов, их поимённой индексации и распознавания при исследовании будем использовать символьное изображение элементов в сочетании с эскизными моделями исследуемого объекта (рис. 2). Набор символов с учётом многообразия элементов ▲;▼;○ и ∆; ∇; ○ позволяет однозначно описать образующие поверхности и оси (первая тройка) наружной (левой, правой сторон) и (вторая тройка) - внутренней конфигураций и тем самым графически смоделировать элементы рассматриваемого класса деталей. Пример использования симво-

лов при описании состава смотри на рис. 2. 2.3. Выявите и опишите требования к состоянию элементов системы, характеризуемому микрогеометрией (шероховатостью) поверхности, физико-механическими свойствами (твёрдость, напряжения), наличием и видом покрытия. Результаты занесите в соответствующие строки табл. 1 и 2, формы которых приведены на рис. 3. Пример представлен на рис. 3/. 2.4. Выявите и опишите в табл. 3 геометрические связи между элементами детали (пример - рис. 3) Массив информации об элементах вращения I уровня ТСД

Таблица 1 Индексы ВР

I Эγ

пп

Реквизиты Параметр, мм Точность, квалитет Верхнее отклонение, мм Нижнее отклонение, мм Допуск IT, мм Шероховатость, мкм

Физикомеханические свойства Покрытие Наличие и число IIЭ

Массив информации о плоскостных элементах

Таблица 2

Индексы пл

I Эγ

пп

Реквизиты Шероховатость, мкм Физикомеханические свойства Покрытие Наличие и число IIЭ

Рис. 3 .

Макеты табличных моделей информации о детали

Массив информации о геометрических связях

Таблица 3

Индекс связи

п

Реквизиты Код вида и разновидность

Индексы

свя-

занных

эле-

'

ментов

" Параметр

связи,

мм Точность, квалитет Верхнее отклонение, мм Нижнее отклонение, мм Допуск IT, мм Признак связи

Коды геометрических связей Таблица 4 Структура кода

Код параметров связи

Х

Х

В

Разновидность параметра

ид

Виды элементов

абсолютный

Э

1

параллельность

относи-

Связь между элементами вида

одного

тельный

0

перпендикулярность

абсолютный

Э

2

относи-

параллельный

1

соосность

2

ние абсолютный

разного

Э

3

относи-

Э

Рис. 3 .

перпендикулярность

1 2

тельный торцевое биение

3

Макеты табличных моделей информации о детали (окончание)

.

3 0

параллельный и

2 0

радиальное бие-

тельный

1

Отметим и подчеркнем, что с позиций реализуемого здесь системного подхода понятие "связь" характеризует "ограничения" во взаимодействии объектов.

Многогранность

процесса

взаимодействия

предопределяет

разнообразие содержания относительного по своему смыслу понятия "ограничение". Так, применительно к такой разновидности связей как геометрические речь идет об ограничении (устранении) неопределенности взаимного положения элементов детали внутри занимаемого ею пространства. Подчеркивая факт, что объект проводимого исследования (деталь) создан и описан

конструктором,

разработчиком,

проектантом

ТСД

будем

обозначать выявляемые связи символом "К". Из трёх возможных разновидностей геометрических связей в детали встречаются все: пересечения - между выделенными совокупностями и

Э

вн

, между

Э

вр

и

Э

пл

Э

нар

; положения и сопряжения - между элементами

внутри этих совокупностей. В составе геометрических связей положения выделите два множества связей

К

вр

и

К

пл

, мощности которых однозначно определяются числом со-

ответствующих элементов

Э

вр

и

Э

пл

. Так,

К пл = Э пл − 1 .

Но для характеристики системы важны не столько состав связей, сколько их структуры, отличающиеся большим разнообразием. Число гипотетически возможных вариантов для рассматриваемого типа структур оценивается выражением

Vr = n n − 2 ,

(2)

где

Vr - число вариантов;

n - число элементов в структуре взаимосвязанного множества. Чтобы оценить значимость этой величины, определите её для анализируемой детали. Так, в примере

6− 2 4 Э пл ⇒ 6 и Vr = 6 = 6 = 1296.

Величина показывает специфику и сложность задачи синтеза структуры связей элементов при конструировании детали, предполагающей выбор из множества с мощностью Vr возможных решений одного, принятого в качестве решения задачи синтеза структуры связей. При этом не каждая структура связей из числа возможных отвечает требованиям рациональной технологии изготовления детали, поэтому оценка технологичности конструкции последней обязательно включает

соответствующую оценку

структуры связей. Для моделирования структур целесообразно использовать графы (G), вершины которых моделируют соответствующие элементы, а дуги (ребра) — связи между ними. Напомним, что согласно математической теории графов элементы, связи между которыми выявляются и описываются, моделируются и изображаются точками (здесь расширительно для зрительного восприятия исследования - приведенными выше символами), называемыми вершинами, а связи между ними линиями (произвольной конфигурации), называемыми ребрами. Множество вершин V, связи между которыми определены множеством рёбер Е, и называют графом и обозначают G(V;E). Из всех возможных разновидностей графов для исследуемого объекта характерно исполь-

зование определённого вида, называемого граф-деревом. Это объясняется однозначным соответствием между мощностями множеств вершин V и рёбер Е, описываемым выражением = |E|+1

V (3)

или в терминах исследуемого объекта Э= К+1, где

Э - число элементов в моделируемой структуре;

К - число геометрических связей между ними. Проверьте справедливость сказанного на примере G1(Эпл;Kпл) - рис. 2 Приведённые модели G1(Эпл;Kпл) и G2(Эвр;Kвр) (см. рис. 2) описывают связи соответственно между плоскостными элементами и элементами вращения. Приведённый здесь же G3(Эпл;Kпл) характеризует ещё один из числа возможных вариантов структур связей между Эпл. Описание структур типа G1; G2 и G3 можно осуществить и с использованием табличной модели, макет которой приведён на рис. 3 табл.3. Заполните содержание такой таблицы для исследуемого объекта. Численные значения кода вида и разновидности связи (строка 1 табл.3) выбираются по кодировочной табл. 4. При анализе структур связей используем некоторые показатели, понятия которых сформулированы в теории графов. Так, связность, а, следовательно, и функция каждого отдельного элемента Эγ в рассматриваемой структуре, моделируемой соответствующим графом Gi оценивают числом рёбер, связанных с вершиной графа Gi , моделирующей этот элемент. Такой

показатель обозначают С ( Эγ ) и называют степенью вершины. Определите значения этого показателя последовательно для каждого плоскостного элемента, связь между которыми моделируется на рис. 2 G1(Эпл;Kпл). Результаты занесите в двухмерную табл . 5, первая строка которой описывает состав Эпл, представленной в G1 , а вторая строка - показатели "С" соответственно по столбцам для каждого элемента Эпл .

Таблица 5 Индекс ЭΥ

Э

Э2

Э2

Э3

Э

Э

Значение С(ЭΥ)

2

2

1

1

2

2

С (ЭΥ)

0

11

10

10

1

1

С (ЭΥ)

1

02

10

10

1

1

При исследовании структуры (анатомии) сетей (здесь, графов) эффективно пользоваться их матричными представлениями. Исходное описание графа G(V;E) дает его матрица инцидентности. Напомним из теории графов, что если вершина vi является концом ребра ej , то говорят, что они инцидентны: вершина vi инцидентна ребру ej и ребро ej инцидентно вершине vi . Каждая строка матрицы описывает связность вершин (V) графа, а столбец моделирует ребро (Е) графа, так что размерность матрицы V ∗ E. В ней число строк соответствует числу вершин, а число столбцов - числу ребер. Элементами матрицы инцидентности неориентированных графов могут быть только нули и единицы. Они определяются по следующему правилу: ij элемент матрицы равен 1, если вершина vi инцидентна

ребру ej и равен 0, если vi и ej не инцидентны. Примеры матриц инцидентности структур связей плоскостных элементов - G1(Э ; K) и структур связей, фиксированных на чертеже, всех элементов I уровня рассматриваемой детали приведены соответственно на рис. 4, а, в. Каждый столбец матрицы инцидентности содержит обязательно два единичных элемента. Количество единиц в строке равно степени вершины. Напомним, что этот важный показатель равен числу ребер, связанных с вершиной vi( Эγ ) и его предложено обозначать символом С(vi) ⇒ С( Эγ ). Из теории графов известно, что множество вершин V вместе с определенным на нем отношением смежности полностью определяет граф. Поэтому его можно представить также матрицей смежности. Строки и столбцы этой матрицы соответствуют вершинам графа, а ее (ij) - элемент равен числу кратных ребер, связывающих вершины vi и vj. Например, для графа G1, приведенного на рис. 2, имеем приведенную на рис. 4, б матрицу смежности. Так как G1 простой неориентированный граф, поэтому его матрица смежности симметрична относительно главной диагонали матрицы, элементы которой равны 0. Остальные элементы матрицы равны 0 или 1. Сумма элементов матрицы по строкам или столбцам есть число, названое выше степенью вершины С(vi). Не требует особых доказательств утверждение, что матричное моделирование структур связей связано с алгоритмизацией многих задач их анализа и синтеза для использования в качестве технического средства компьютера. Например, поиск пути на графе и т.д.

Возвращаясь к вопросу моделирования структур связей с использованием графов, необходимо указать на следующие факты. В конструкторском чертеже детали (источник информации об исследуемой и описываемой системе) четко зафиксированы связи только между всеми плоскостными элементами. В этих условиях моделирование их связей соответствующим графом (G1(Эпл;Kпл) на рис. 2) информационно обеспечено уже в чертеже. Другое дело для совокупности элементов вращения. Упомянутая выше сложность понятия "элемент вращения" предопределяет выделение в структуре внутри (радиус) и межэлементных связей. В качестве последних выступают

связи

между

осями

соответствующих

элементов,

характеризующие их соосность или между образующими этих элементов, характеризующие радиальное биеие. На чертеже детали, чтобы не загружать его чертежной иформацией, проставляются только межэлементные связи (соосность или радиальное биение) с жесткими точностными требованиями, регламентированными ГОСТ 24643-81. Остальные же, регламентируемые ГОСТ

25069-81,

на

чертеже

не

указываются,

хотя

наличие

их

предполагается уже изображением соответствующего положения элементов в геометрической конфигурации детали. Сказанное наглядно проявляется при матричном моделировании структур связей (см. рис. 4, в, г для Э10R и Э20R их С( Эγ )=0). Между тем, модель структуры связей Эвр (см. G2 на рис. 2) должна содержать все связи, независимо от точностных требований к ним, отражая тем самым геометрическую связность всех элементов системы. При назначении связей в ходе моделирования необходимо руководствоваться

рекомендациями, изложенными в упомянутых ГОСТах. Табличная модель структуры связей Эвр имеет ту же форму (табл. 3, рис. 3), что и для плоскостных элементов. Отличия проявляются в содержании. Они касаются значений кодов связей (строка 1 по табл. 3, значения кодов по табл. 4) и описания параметрических характеристик связей. Дело в том, что на чертеже и в упомянутых выше ГОСТах регламентируется допуск на параметр связи. Памятуя, что элементы соосны, принимаем номинал параметра за 0 и даем двухсторонние симметричные k

отклонения от него. Например: задан допуск связи еi

ITeik = 0,02 мм.

k Записываем параметр связи еi = 0 ± 0,01 мм (см. пример заполнения табл.

3/). Таким

образом,

разнообразие

целей,

этапов

исследований

обуславливают целесообразность использования различного типа моделей: изображения графа на чертеже, матриц инцидентности, смежности, списков ребер и включающих их таблиц. Сказанное здесь иллюстрирует достоинства математических моделей, их способность адекватно, с должной информационной полнотой описать исследуемый

объект.

Но

главное,

они

позволяют

использовать

сответствующий математический аппарат для переработки информации в ходе

решения

соответствующих

задач

проектирования,

способствуя

алгоритмизации, а, в дальнейшем, и автоматизации этого процесса. Рассмотренное выше системное понятие геометрической связи как

ограничения неопределенности положения взаимосвязанных элементов, а также использование моделирования для исследования и описания обуславливает возможность, больше того, необходимость оценки "силы (по И.И. Артоболевскому - условия) связи объектов", позволяющей объективно характеризовать упомянутую неопределенность положения и ее изменения при взаимосвязи. В сущности выбор формального показателя упомянутой оценки обусловлен методикой описания положения объекта в трехмерном пространстве, используемой в теоретической механике и геометрии. Действительно, известное там число "шесть" представляет собой исходное значение формального показателя полной неопределенности положения объекта, в результате же взаимосвязи величина показателя изменяется в сторону уменьшения. Чтобы дифференцированно характеризовать структуру названного показателя

рационально

использовать

возможности

матричного

моделирования. При системном исследовании детали как сложного образования положение каждого из составляющих ее конфигурацию элементов задается и определяется через накладываемое число и параметры ограничений на положение его относительно другого (других) элемента детали в условно принятой системе координат занимаемого всем телом детали пространства. Упомянутое число определяется геометрией элемента. Так, положение плоскости и сферы полностью определяется тремя, кругового цилиндра четырьмя, конуса - пятью ограничениями. Названное же выше число

"шесть" относится к "объекту" на уровне "тела". При описании геометрической взаимосвязи обозначим символами L и α соответственно линейные и угловые характеристики положеия в принятой системе координат. Учитывая гипотетически возможное разнообразие указанных характеристик (XL ; YL ; ZL ; Xα; Yα ; Zα) положение любого рассматриваемого

объекта

можно

задать

единичным

шестимерным

вектором, каждый элемент которого характеризует наличие или отсутствие ограничений на положение объекта по соответствующему из перечисленных выше направлений. Этот шестимерный вектор можно описать шестиклеточной таблицей (матрицей), макет которой представлен ниже. Элементами ее выступают логические переменные, характеризующие наличие (1) или отсутствие (0) ограничений на положение объекта в каждом из возможных направлений

Направление X

Y

Z

Вид ограничения Линейное(L)

Макет

матричной

модели ограничений.

Угловое(α)

Пример должного заполнения таблиц для всех элементов I уровня конфигурации рассматриваемой детали приведен ниже (табл. 6)

Для этого при описании мысленно нанесем трехмерную систему координат, совместив ее ось X с осью симметрии детали, а начало осей поместив в плоскости левого торца (Э10). Таблица 6 Э10

Э20

Э30

Э202

Э10

Э20

Э201

Э202

100

100

100

100

011

011

011

011

011

011

011

011

011

011

011

011

Для иллюстрации рациональности использования шестиклеточной матрицы при исследовании геометрической взаимосвязи элементов детали трансформируем уже полученную на определенном этапе исследования матрицу смежности элементов I уровня конфигурации (рис. 4, г). Результат представим на рис. 5. В левом столбце шапки таблицы приведем модели должной полной (из табл. 6), а в верхней строке шапки действительной по явно на чертеже фиксированным ограничениям ориентации положения взаимосвязанных элементов детали. Значения в модели действительной ориентации получены в результате циклической

процедуры

логического

сложения

(дизньюнкции)

шестиклеточных таблиц по столбцам для каждого элемента. Информативность такой таблицы (рис. 5) значительно выше нежеле просто матрицы смежности, так как она раскрывает как наличие, так и

условие связей элементов, что обязательно учитывается при принятии соответствующих решений в ходе технического проектирования. Для выявления и описания особенностей структуры связей при их анализе и синтезе классифицируем отдельные бинарные связи по определённым признакам. В качестве одного из них на данном этапе используем характеристику положения каждого из пары связанных элементов в конфигурации детали. С учётом этого признака связи будут делиться на односторонние и двухсторонние. К первым отнесём те, которые связывают элементы одной, вторые - разных сторон конфигурации детали. Для примера классифицируем связи в структуре, моделируемой на рис. 2 граф-деревом G1(Эпл;Kпл). К односторонним здесь относятся связи {К3; К4; К5; К2} к двухсторонним – К1. Для сравнения используйте результаты классификации связей по структуре, моделируемой на рис. 2 - граф-деревом G3(Эпл;Kпл). Они будут уже другими . Для формальной фиксации результатов классификации их занесём в 9 строку табл.3 по столбцам, описывающим соответствующие бинарные связи. При этом для односторонней связи сюда занесём формальный признак 1, для двухсторонней - 2. 2.5. Выявите и опишите отношения между геометрически связанными элементами системы. Рассмотренная в предыдущем разделе геометрическая взаимосвязь объектов затрагивает лишь одну сторону комплексного по своей сущности процесса ориентации, называемого "базированием". Вторая же сторона призвана охарактеризовать и отношения между геометрически связанными объ-

ектами. Описание этой стороны морфологии системы затрагивает понятия: "базирование", "объект базирования" и "его окружение", "база объекта". Это всё общие, а потому и относительные понятия теории проектирования. Поэтому, овладевая ею, необходимо усвоить как эти общие понятия, так и алгоритм их преобразования в частные, соответствующие условиям рассмотрения каждой конкретной задачи исследования при проектировании. Приведём определения первого и последнего из названных выше общих понятий. Базирование объекта – это процесс его ориентации в пространстве путем установления или задания определяющей его положение геометрической связи с другим объектом из окружения, принятым за ориентир (коротко – базу) в выбранной системе координат и фиксируемый момент (период) времени.

Базой объекта будем называть объект из окружения рассматриваемого, определяющий через геометрическую связь с ним положение первого в пространстве в выбранной системе координат и фиксируемый момент (период) времени.

Подчеркнём при осмыслении этих понятий, что они затрагивают бинарные геометрические связи и отношения объектов. При этом из двух геометрически связанных объектов по функциональному признаку один базирующий (коротко - база), другой - базируемый, а направление связи - от

базы к базируемому объекту. Тем самым фиксируется отношение строгого порядка в геометрической взаимосвязи объектов. Первый шаг итерационного по своей сути алгоритма конкретизации понятия связан с наполнением термина "объект базирования" конкретным содержанием. Так как в проводимом исследовании система (ТСД) рассматривается обособленно и изучается ее внутреннее устройство, поэтому в качестве "объекта базирования" здесь будет вступать каждый отдельный её элемент. Отсюда на II шаге алгоритма понятие "окружение" также конкретизируется. Его содержание составляет подмножество всех остальных элементов системы. Именно этот состав и образует пространство поиска решения по выбору "объекта из окружения" с функцией базового (базы) для рассматриваемого элемента. Учитывая, что ТСД создана и описана конструктором, поэтому формируемые понятия используются с определением конструкторские. Приведите в отчёт, полученное самостоятельно, из общего частное определение понятия "конструкторская база элемента детали" (КБЭ ТСД).

Конструкторская база элемента детали – это другой ее элемент, который по замыслу конструктора или исследователя детали определяет через геометрическую связь с ним

положение первого

внутри занимаемого деталью пространства, в принятых системе ее

координат и условиях задачи исследования.

Обратим внимание на тот факт, что рассмотренные понятия затрагивают бинарную связь и отношение элементов. Между тем обилие элементов в системе, возможное разнообразие структур связей между ними определяют необходимость в ходе анализа системы выявления распределения функций базирования между всеми элементами путём последовательного выделения бинарных связей элементов и выявления характера отношения между ними. Отсутствие чёткой направленности большинства назначенных конструктором геометрических связей (G1 И G2 - неориентированные графы, а в G2 только связь Э2010R и Э2020R имеет чётко заданное конструктором направление) означает отсутствие фиксированного распределения функций базирования между Э и, как следствие, возможную вариантность такого распределения. Так, для любой неориентированной связи двух Э (например, в G1→ K3) возможны два варианта распределения функций базирования (Э10 - база для Э2020 в G4 и Э2020 - база для Э10 в G5 ). Это свойство называют "обратимостью конструкторских баз". Когда же рассматривается вся структура связей, то общее число возможных вариантов распределения гипотетически равно числу связанных элементов. Два варианта из них представлены на рис. 2 моделями G4 и G5 .

Для формального описания связности каждого элемента и его функции базирования во всей взаимосвязанной структуре трансформируем упомянутую выше связность элемента С(Эγ) в показатель С ( Эγ), представляющий собой уже двухразрядное число, первый разряд которого характеризует число подходящих (базирующих, в терминах теории графов - полустепень подхода), второй разряд - число отходящих (базируемых, в терминах - полустепень исхода) связей. Добавьте в сформированную табл. 5 ещё две строки и приведите в них значения нового показателя С (Эγ) по столбцам для каждого элемента структуры и для двух вариантов структур с распределёнными функциями, моделируемых на рис. 2. G4 и G5 (пример: табл.5 строки 3 и 4). По результатам анализа можно сделать обобщающие выводы, справедливые для любого состава в "n" элементов взаимосвязанной совокупности: 1. Среди всего состава элементов можно выделить только один, для которого в данной совокупности не существует элемента, выполняющего роль его базы положения. Зато он выполняет эту роль (функцию) для всех связанных с ним геометрическими связями положения элементов. Именно с него начинается определённым образом ориентированная связь всех элементов, что даёт основание назвать его первичным элементом совокупности взаимосвязанных элементов. Для I варианта, моделируемого G4 , это Э10, для II ( G5 ) - Э2020. На модели граф-дерево это корень его (в терминах теории графов). Для формального распознавания элемента с такой функцией целесообразно использовать показатель С (Эγ), ибо для него одно-

го область значений С (Эγ) ⊂ [01;10[. При обособленном рассмотрении детали гипотетически любой из элементов взаимосвязанной совокупности может выступать в роли (функции) первичного. Этим и определяется вариантность задачи распределения функций базирования (отношений) между элементами. 2. Для каждого из остальных (n -1) элементов существует один, единственный элемент из состава совокупности, выполняющий роль (функцию) базы положения этого элемента. Для них С (Эγ) <20. 3. Среди всего множества элементов можно выделить некоторое их подмножество, для элементов которого характерна инверсия функции базирования: для одного из взаимосвязанных с ним элементов он выполняет роль базируемого, а для остальных базирующего (базы). У них область значений С (Эγ) ⊂ ] 10;20 [. На примере по G4 и табл.5 (строка З): { Э2020; Э20; Э30 }, по G5 и табл.5 (строка 4): {Э10; Э20; Э30}. 4. Среди множества элементов выделяется подмножество, элементы которого выполняют роль только базируемых элементов. Показатель С ( Эγ) = 10. На примере по G4 и G5 (табл. 5 строки 3 и 4): {Э2021;Э3020}.

Проведенные исследования на примерах показали не только значительную вариантность распределения функций базирования, но и особую роль при этом выбора первичного элемента (ПЭ) (рациональное структурирование задачи). Действительно, стоит только выбрать первичный элемент, как дальнейшее распределение функций базирования между остальными

элементами совокупности по структуре связей представляет собой формальную процедуру. Однако вариантность выбора ПЭ, определяемая, как отмечалось выше, при обособленном рассмотрении детали числом элементов во взаимосвязанной совокупности, даже и при таком подходе предопределяет значительную сложность и громоздкость алгоритма решения задачи распределения. В этих условиях целесообразно найти возможность реализации системной идеи структурирования задачи и ее поэтапного решения. А она существует, ибо обусловлена системностью самого изучаемого объекта. Исходные посылки сформулируем в виде тезиса, справедливость которого подтверждает практика.

Если в структуре геометрических связей выделить обособленную часть и принять ее на этапе исследования за единое целое, то область поиска решения по выбору ПЭ на этом этапе можно ограничить остальной частью структуры.

В самом деле, выделим, например, из структуры, смоделированной на рис. 2 графом G4 , подграф, охватывающий связями К 5 и К 2 элементы Э3020; Э20; Э30. Изменение в выборе первичного элемента (например, с Э10 на модели G4 на Э2020 в модели G5 вне подграфа) не сказывается на распределении функций базирования между элементами, моделируемыми вершинами выделенного подграфа (на моделях G4 и G5 не меняется направление связи К 1 )

В дальнейшем будем называть такое выделяемое обособленное образование комплексом. Подчеркнём, что набор признаков объединения элементов в комплекс может быть различным и на разных этапах решения задачи меняться, но всегда среди них обязательным следует считать наличие геометрической взаимосвязи всех элементов внутри комплекса. Отсюда правомерность деления связей на межкомплексные и внутрикомплексные и очевидность структурирования задачи, ради чего эта идея и выдвигалась. Опять обратимся к примерам. Выделим в структуре геометрических связей совокупности Эпл комплексы по общности положения Э в определённой (левой или правой) стороне конфигурации, соответственно, наличию геометрической связности. Тогда в структуре, моделируемой на рис. 2 графом G1, можно выделить (см. модель G1/ ): - комплекс левой стороны, объединяющий Э10; Э2020; Э2021 ,с внутрикомплексными связями К3 и К4; - комплекс правой стороны, объединяющий Э3020; Э20; Э30 , с внутрикомплексными связями Кз, К2 и K1 - межкомплексной связью. Для сравнения в структуре, моделируемой графом G3, можно выделить только один комплекс левой стороны конфигурации ( G3/ ) и, соответственно, с другим набором межкомплексных и внутрикомплексных связей. Выявление иерархии в структуре позволяет структурировать и процедуру поиска решения задачи выбора ПЭ. Так, в преобразованной структуре по G1/ задача включает: 1) поиск приоритета между комплексами (здесь два варианта решения);

2) поиск ПЭ внутри состава первого из комплексов (в данном примере три варианта). Эта задача может решаться по времени значительно позже. При решении задачи без предварительного структурирования необходимо было бы сразу анализировать шесть вариантов (по числу элементов) возможных решений с выбором среди них одного, принимаемого за решение задачи. Выделение комплекса предопределяет возможность представления его на определённом этапе исследования в функции "объекта базирования" и, как следствие, использования понятия "базы комплекса" (БК). А так как он представляет собой сложное образование, то при решении задачи распределения функций базирования внутри комплекса рационально использование и понятия "первичный элемент комплекса" (ПЭК). На рассмотренном примере структурирования по G4 у правого комплекса в роли ПЭК выступает Э30, а база этого элемента (здесь Э10) может быть названа "базой всего комплекса". Выдвинутое априорно понятие "первичный элемент" при исследовании Т-систем очень важно, поэтому на его рассмотрении остановимся подробней. Понятие это относительное и многогранное. Ранее оно было использовано при исследовании всей Т-системы на микроуровне, т.е. при изучении и описании её внутренней структуры (микроструктуры). При этом выделялась одна сторона понятия (одна функция ПЭ) - быть исходным элементом микроструктуры системы, корнем моделирующего его графа, в понятиях базирования, базирующим по отношению ко всем связанным с ним геометри-

ческой связью элементам внутренней структуры этого системного образования. Вторая сторона понятия ПЭ проявляется при исследовании Тсистемы или её выделяемой части, подсистемы, названной выше комплексом, на макроуровне. Анализ этого примера показывает, что первая сторона (функция) понятия проявляется и здесь, и на этом уровне иерархической структуры системы. Так, и здесь этот элемент выступает исходным (базирующим) в структуре геометрически связанных элементов выделенного структурного образования (см. на рис. 2 по G4 внутри выделенного комплекса). Но второй пример высветил и вторую грань понятия (вторую его (ПЭ) функцию). Суть его в том, что ПЭ здесь уже выступает как связующий элемент внутренней структуры с внешним окружением. Здесь он проявляет себя как потенциально базируемый элемент уже в макроструктуре, это тот элемент ПО которому явно осуществляется или потенциально будет осуществляться базирование выделяемого системного образования. Потребность выявления и такой функции ПЭ появляется при исследовании системы (или её подсистемы) на макроуровне. Поэтому обе упомянутые функции ПЭ следует выявлять при комплексном исследовании Т-системы. Так примеры из практики показали, что ПЭ в общем случае это элемент с явно или потенциально выраженной инверсией функции базирования. И если первая функция проявляется у ПЭ всегда, то вторая при необходимости изучения и описания макроструктуры. А такая необходимость есть, что будет проиллюстрировано позднее в

ходе дальнейшего исследования ТП как объекта проектирования. Так, показанные выше идеи проявления системных свойств находят многочисленное подтверждение в задачах структурного анализа и синтеза, показывая относительность и универсальность используемых при этом понятий и процедур. Отмеченные вариантности структур геометрических связей и распределения функций базирования между Э во многом определяют многочисленность вариантов технологических процессов изготовления детали с одной конфигурацией. Это лишний раз подчёркивает важность овладения методикой описанного анализа, как этапа проектирования. 2.6 Проведите информационное исследование системы с целью выявления и описания для каждого параметра (размера связи К (табл.3), твёрдости, глубины покрытия и т.п.), (табл.1 и 2), допустимого интервала изменений с учётом служебного назначения.

Так, каждый где

К = [Кmin; Kmax] и ITk = Кmin - Kmax ,

Кmin и Kmax - наименьшее и наибольшее допустимые значения

размера связи, a ITk -его допуск. Результаты исследования занесите в соответствующие табл. 1, 2, 3, описывающие состояния или положение элементов. Пример: рис. З/. Используем результаты информационного исследования для того, чтобы акцентировать внимание на весьма важном факте наличия среди множества параметрических характеристик детали, описанных, в частности, в

табл. 1, 2, 3, двух видов параметров. Речь здесь идет о параметрах элементов детали (см. пример, табл. 1, строка 1) и параметрах связей между элементами (см. пример, табл. 3, строка 4). Это принципиально разные характеристики. Действительно, если первая описывает габарит элемента (для Эвр - его диаметр), то вторая - положение элемента, более точно, взаимное положение двух элементов (см. табл. 3, строки 2 и 3 по каждой из выявленного множества связей, представленных в этой таблице). Подчеркнутое выше различие находит, вернее сказать, должно находить отражение при описании параметра. Отметим, что используемое в технике понятие "параметр" фактически представляет собой ограниченное множество его значений от минимального до максимального, что иллюстрировано приведенным выше выражением. В этом одно из конкретных проявлений собирательности, множественности в понятии Т-система (в отличии, например на уровне ТСД, от понятия "конкретная деталь" с ее конкретным значением упомянутого параметра). Вот почему регламентированные понятия "допуск", "отклонения" служат показателями этого свойства. Таким образом, при описании параметра используется четверка регламентированных [5] понятий: 1)

номинальный

размер

-

представитель

упомянутого

выше

ограниченного множества; 2) верхнее отклонение - отклонение максимально допустимого значе-

ния от номинального; 3) нижнее отклонение - отклонение минимально допустимого значения от номинального; 4) допуск - разность предельных значений параметра, характеризующая величину изменчивости параметра, характеризующей его "точность". Упомянутая четверка находит свое место среди реквизитов массивов информации (табл. 1, 3). Возвращаясь к вопросу об описании параметра покажем возможность разнообразия, а следовательно, необходимость выбора одного из решений. Конкретизируя суть ответа, скажем, что оно касается выбора значения "номинального размера" при описании каждого из рассматриваемых параметров. Так, вот для первой разновидности - параметров элементов область выбора - два граничных значения параметра. При этом, как правило, для элементов наружной конфигурации (валов - по классификации [5]) в качестве номинального выбирается максимальное, а для элементов внутренней конфигурации (отверстий по [5]) - минимальное значение параметра. Иллюстрацию сказанному смотри в табл. 1 строка 1. В соответствии с описанным выбором регламентируются процедуры определения значений отклонений, характеризующих рамки значений параметра как ограниченного множества. При описании параметров связей между элементами за номинальный рекомендуется принимать среднее значение из предельных значений параметра, а отклонения - симметричные двухсторонние с противоположными знаками. Однако, такой выбор находит четкое проявление только для относи-

тельных разновидностей параметров связей (соосность, радиальное биение, торцевое биение - пример упомянут ранее). Для абсолютной разновидности параметра связи (например, связи между Эпл) даны лишь некоторые, не всегда формальные рекомендации [5, с 171…181]. Такое положение следует считать преходящим и дальнейшее развитие знаний в этом разделе должно обеспечить как регламентацию предложенной выше классификации разновидностей параметров так и выбор для всех видов геометрических связей в качестве номинального среднего значения в рамках регламентированного ограниченного множества допустимых значений параметра и симметричных двухсторонних отклонений при описании параметра. Такое решение значительно упорядочит и упростит, позволит алгоритмизировать решение соответствующих задач параметрического анализа и синтеза. 3. Сформулируйте цель технологического процесса изготовления детали и после этого дайте ответ на вопрос: "Что вносит в описание цели ТП проведённое выше исследование ТСД"? Этот вопрос затрагивает функциональный аспект исследований. Отвечая на него, скажем, что главная цель ТП : изготовление детали с заданными требованиями, лимитируемыми затратами и в планируемые сроки! Но ТП продолжителен по времени и выполняется, как правило, на нескольких рабочих местах. Это подтверждается, в частности, примером предлагаемого варианта ТП изготовления рассматриваемой детали, операционные эскизы которого даны на рис. 6. Поэтому с учётом временного

фактора можно сказать в ответ на поставленный выше вопрос, что описание ТСД позволяет раскрыть только конечную цель ТП, так как упомянутая система характеризует объект производства таким, каким он может выполнять предписываемую ему служебную функцию, т.е. уже после изготовления. 3.1 Изучите технологический процесс изготовления предложенной детали для характеристики его целей. Действительно, каждый операционный эскиз (см., например, рис. 6) описывает цель соответствующей операции. А это значит, что в ходе проектирования ТП технолог должен выявленную и описанную конечную цель ТП трансформировать с учётом времени, места и средств достижения, описав, каким должен быть, по его замыслу, объект производства после выполнения каждой операции процесса. Упомянутая выше "техническая система заготовка" и представляет собой описание этих трансформированных целей, охватывающее существование объекта производства в течении времени всего ТП и раскрывающее важную составляющую содержания "объекта проектирования". 3.2 Проведите синтез и анализ ТСЗ по предложенному ТП изготовления детали. Результат моделирования при композиции ТСЗ иллюстрирует рис. 7. Чтобы понять смысл структурной модели системы и её отличие от структурной модели ТСД, попытайтесь ответить на вопрос: "Какова сущность ТП изготовления детали?". Отвечая на этот вопрос, скажем, что ТП изготовления детали - это процесс преобразования материального тела с целью изменения со-

стояния (от исходного, получаемого в исходной заготовке, до конечного, отвечающего требованиям конструктора ), и положений каждого из элементов объекта производства внутри занимаемого им пространства в течение всего времени процесса упомянутого преобразования. Покажем справедливость утверждения на рассматриваемой детали. Для всех элементов детали выявите количество состояний и положений, в которых они находятся в течение ТП, используя рис. 6 и 7. Так, Э10R находится в двух состояниях: Э101R - и исходном, после штамповки и Э100R в конечном, после операции 015, отвечающем требованиям конструкторского чертежа. Аналогично, для левого торца детали Э10 выявляем три его состояния и положения: Э102 - исходное, после штамповки, Э101 - промежуточное, после операции 010 и Э100 - конечное, после операции 030 и т.д., последовательно для всех элементов. Индексация Эγν учитывает индекс элемента γ = [1;n], аналогичный ТСД, и индекс состояния ν= [0;m], где ν = 0 - соответствует конечному, ν= m - исходному состояниям. Слой между двумя смежными состояниями и положениями Э, геометрически выраженными в операциях ТП, называется припуском, точнее межоперационным припуском (символ Zi, рис. 7) Отсюда и структурная модель системы описывается выражением

n

m

ТСЗ = UU Эγν , γ =1 ν = 0

где

(4)

Эγν - символ элемента системы;

γ= [ 1;n] - индекс элемента; ν= [0;m] - индекс состояния. Результаты анализа, а также характеристики каждого состояния элементов сведите в таблицы 6, 7 , формы которых приведены на рис. 8. Сопоставление моделей двух выделенных в ходе исследования Тсистем в символьной (1 и 4) или табличной формах (табл.1, 2 и 6, 7) уже позволяют структурировать содержание сложного процесса проектирования ТП, выделив в его составе задачу проектирования ТСЗ, описывающей цели ТП, а в её составе, в свою очередь, подзадачу назначения (выбора) для каждого Эγ ∈ТСД, γ = [1 ;n] необходимого числа его состояний от исходного до конечного в ходе осуществления ТП изготовления детали. По своей сущности первая выделенная составляющая представляет собой задачу синтеза состава проектируемой ТСЗ. Уже одно формулирование задачи представляет важный шаг к её решению. В этом то и смысл проводимых в работе исследований! Из анализа модели 4 можно сформулировать и вторую составляющую задачи проектирования ТП и ТСЗ, в частности, а именно, задачу структурного синтеза ТСЗ (синтеза структуры геометрических связей между элементами ТСЗ - содержательный смысл символа "U". Раскрыть содержание и выявить используемые при описании процесса проектирования понятия и

процедуры и призваны последующие исследования поставленной проблемы. Все элементы системы однозначно взаимосвязаны геометрическими связями, называемыми по имени проектанта системы (технолога) технологическими. Модель структуры указанной взаимосвязи - граф, вершины которого - элементы системы, а дуги - связи между ними. На рис. 7 приведены модели структур связей отдельно плоскостных (G2) и элементов вращения (G1). Проведя исследование моделей структур связей (G1 И G2 рис. 7) по методике использованной выше при исследовании подобных структур связей ТСД и сопоставив соответствующие результаты, можно констатировать как общность их, так и различие. Это и понятно, ибо исследуются системы, описывающие один и тот же объект, но в разные этапы его существования. Перечислим главные из них. 1. И в ТСЗ модель структуры геометрических связей представляет собой граф-дерево, более разветвлённое, но с тем же соотношением (выражение (3)) между мощностями вершин (элементов) и рёбер (связей) между ними. 2. Для ТСЗ при её проектировании также характерна гипотетически возможная многовариантность структур геометрических связей, моделируемая как мощное пространство поиска и выбора решений при синтезе структуры, численно оцениваемое выражением (2). 3. Эта особенность обуславливает необходимость структурирования за-

дачи синтеза структуры и выделение в ней задачи поиска, обоснования (оценки) рациональности принимаемого решения по принятым критериям оценки. Структура геометрических связей ТСЗ описывается табличной моделью (форма - табл. З) с заменой символа связи с Ki - в ТСД на Ti / в ТСЗ, отражающих проектанта системы. Составьте табличную модель геометрических связей исследуемой ТСЗ для множества плоскостных элементов (G2 рис. 7, табл. 8). 4. В задачах структурного анализа и синтеза ТСЗ также рациональна классификация каждой бинарной связи Т по признаку положения элементов в стороне конфигурации (односторонняя, двухсторонняя связь). Результаты классификации занесите в строку 9 табл. 8 для каждой Ti. 5. Различия результатов исследования обусловлены влиянием временного фактора, учитываемого при исследовании ТСЗ.

Табличная модель геометрических связей

эγν ⊂ ТСЗ

Таблица 8

Индекс связи nn

T

T

1

T

2

T

3

T

4

T

5

T

6

T

7

T

8

T

9

T

10

11

Реквизиты Код

вида

и

разновид-

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

ность Индексы связанных элементов

−э

э

э

−э э

102

302

Параметр, мм Точность Верхнее отклонение, мм Нижнее отклонение, мм

201

302

−э

101

201

э

101

−э

20201

э

101

−э

301

−э

−э

э

э

−э

−э

200

200

30200

102

101

−э

э

э

−э

100

300

300

э

100

20200

20200

−э

20210

Допуск IТ, мм Признак

0

Ожидаемая погрешность ω Ti , мм

2

1

2

1

2

1

1

2

2

1

1

Отсюда и модель структуры геометрических связей ТСЗ - ориентированное граф-дерево (см. G2 рис. 5). Направленность каждой бинарной связи определяется очерёдностью преобразования элементов ТСЗ по ходу ТП и их взаимоориентацией при этом внутри занимаемого всей ТСЗ пространства. 6. Учитывая, что элементы ТСЗ могут находиться в разных состояниях (конечном, промежуточном, исходном), для целей описания задач структурного анализа и синтеза, включая алгоритмов их решения, целесообразно для ТСЗ произвести классификацию бинарных связей Т, выделив из этого множества подмножество связей только между элементами в конечном состоянии. кон

Т = Т UТ где

пр исх

,

(5)

Т - множество геометрических связей между элементами;

Т кон - множество геометрических связей между элементами ТСЗ в ко-

нечном состоянии; пр Т исх - множество геометрических связей между элементами ТСЗ в ис-

ходном и промежуточном состояниях. В качестве примера проведём предлагаемую классификацию для исследуемой ТСЗ по модели G2 на рис. 7 или табл.8 (строки 2 и 3). Напомним, что последний разряд индекса Э в конечном состоянии равен 0. Выделенное подмножество имеет следующий состав

Т

кон

= {Т 7 ;Т 9 ;Т 10 ;Т 11}.

7. Проведённая выше классификация связей иллюстрирует факт, что ТСЗ развивающаяся во времени и пространстве система с изменяющимся составом. Эта особенность системы обуславливает итерационность процесса синтеза структуры, определяет необходимость корректировки состава системы на каждом временном этапе в упоминаемой задаче синтеза; 8. Влияние временного фактора проявляется и в задачах базирования, решаемых при проектировании ТСЗ. Каково в них содержание относительных понятий "объект базирования", его "окружение"? При формировании ответов на поставленные вопросы необходимо учитывать, что на данном этапе проектирования ТП объект производства рассматривается как сложное и обособленное образование. Поэтому "объект базирования" - это прежде всего каждый отдельный элемент системы, а его "окружение" - остальные её элементы, но с учётом временного фактора. Так как связи ТСЗ назначены технологом, поэтому и база элемента ТСЗ будет употребляться при описании соответствующих задач базирования с определением "технологическая". Сформулируйте самостоятельно из общего понятия "база объекта" частное понятие "технологическая база элемента ТСЗ", используя рекомендации описанного выше алгоритма конкретизации общего понятия в частное. Технологическая база элемента ТСЗ - это другой ее элемент, который по замыслу проектанта или исследователя системы определяет через геометрическую связь с ним положение первого внутри занимаемого ТСЗ пространства в принятых системе его координат и

условиях задачи исследования.

Отмеченная выше направленность геометрических связей ТСЗ, обусловленная влиянием временного фактора, предопределяет распределение функций базирования между всеми элементами системы. Описать это распределение можно в задачах проектирования с использованием введённых выше показателей С и С . Для этой цели, по форме табл. 5, составьте табл. 9 для состава Эпл ⊂ ТСЗ. Для описания распределения функций базирования в каждой бинарной связи в табличной модели (табл.8) геометрических связей ТСЗ введём дополнительный информационный признак (знаки + v - перед индексами элементов - строки 2 v 3 табл.8 для ТСЗ). При этом знак + ставится перед индексом элемента, выполняющего в этой бинарной связи функцию базирующего (базы) и знак - функцию базируемого элементов. Опишите с использованием предложенного признака С распределение функций базирования в составленной ранее табличной модели геометрических связей исследуемой ТСЗ для множества плоскостных элементов (табл. 9).

Таблица показателей связности

Индекс

γν

э

⊂ ТСЗ

Таблица 9

э

э

э

э

э

э

э

э

э

э

2

2

2

2

2

2

1

2

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

20

30

30

20

20

20

эγν С ( эγν )

1

c ( эγν )

1 0

3

4

1

1

2

1

1

1

0

1

0

0

9. Проверьте справедливость выводов о распределении функций базирования между Э, сделанных ранее при анализе ТСД, и для структур геометрических связей ТСЗ, что может свидетельствовать об их универсальности и применимости для любых Т-систем с аналогичной моделью связей (граф-дерево). 10. Проведённое рассмотрение "отношений" между геометрически связанными элементами ТСЗ с использованием понятий "базирования" позволяет осознанно подойти к структурированию упомянутой ранее задачи структурного анализа и синтеза ТСЗ, выделив в её составе цикл однотипных задач поиска и выбора для каждого элемента ТСЗ другого её элемента, наделяемого функцией технологической базы этого элемента ТСЗ, установления геометрической связи между ними и назначения её параметрической характеристики. При этом сложность выделяемого цикла не только в количестве составляющих его шагов, определяемом числом Э в ТСЗ, но и в выборе определённой последовательности их рассмотрения и решения. С учётом сказанного эффективно решить проблему на должном уровне можно только с использованием системных свойств исследуемого объекта, определяющих возможность его структурирования. Необходимость учёта временного фактора в качестве одного из признаков структурирования ТСЗ не вызывает сомнений. С его использованием в структуре ТСЗ выделяются "операционные комплексы", затрагивающие организационно-плановую характеристику ТП. Какие же ещё признаки следует учитывать при выделении структурных образований в ТСЗ?

Об изменчивости состава признаков структурирования говорилось выше, поэтому в каждой конкретной задаче проектирования ТП осуществляется и конкретизация состава этих признаков. Технологическая направленность структурирования предопределяет и соответствующий набор состава, который должен обеспечить реализацию принципа технологической совместности обработки всех элементов выделяемого структурного образования. Не анализируя обстоятельно выбор признаков, назовём их, сопроводив отдельными комментариями. 1. Вид элементов. Например, для токарной обработки это элементы I, II уровней. 2. Общность положения Э в сторонах конфигурации . Например, в левой части для операции 010 это {Э101; Э20201}, в правой части для операции 015 - {Э201; Э301}. Но для штамповки (оп.005) учёт этого признака не имеет смысла. 3. Общность уровня требований к качеству и точности параметров элементов, обуславливающая возможность обработки их в одной операции, в одной операционной Т-системе обработки с её техническими возможностями . Сравните, в качестве примера, требования к элементам в оп. 010 и 025. 4. Общность геометрической связности Э внутри выделяемого образования. Отсутствие этого обязательного признака не отрицает возможность обработки Э в одной операции, но с учётом геометрической связности, это будет уже отдельные независимые друг от друга подкомплексы.

Такое структурирование отразится и на классификации связей на межкомплексные (межоперационные) и внутрикомплексные (внутриоперационные). Это важная черта характеристики связи. Позднее будет показан учёт её при оценке ожидаемой точности параметра связи, выдерживаемого на операции ТП. Пример подобной классификации (по модели на рис. 7): - межоперационные (межкомплексные): Т3; Т5; Т7 ; T8; T 9 ; - внутриоперационные (внутрикомплексные) по операциям (T1; Т2); (Т4); (Т6); (Т10; Т11). Однако, понятием "операционный комплекс" не исчерпываются возможности проявления временного фактора при структурировании ТСЗ. На определённом этапе проектирования ТП и ТСЗ, в частности, целесообразно использовать для описания и другие понятия : "стадийный", "переходный комплекс". Всё это показывает, с одной стороны, относительность понятий, разнообразие конкретных проявлений временного фактора, но, с другой стороны, универсальность приёма структурирования системы, но с необходимостью учёта при этом наличия геометрических связей между элементами комплекса. Отсюда и целесообразность деления связей на меж- и внутрикомплексные при анализе и синтезе структур геометрических связей ТСЗ. Примеры выделения комплексов (здесь стадийных, операционных) показаны на модели геометрических связей между элементами ТСЗ (область распространения понятия обведена пунктиром на моделях G2 и G1 - рис 7.) 10. Выделение комплексов в структуре ТСЗ предопределяет использование их в качестве содержания относительного понятия "объект базирова-

ния" на определённом этапе решения задач структурного анализа и синтеза ТСЗ. Отсюда целесообразность использования и сопутствующих тоже относительных понятий "технологическая база комплекса", "первичный элемент комплекса". Проиллюстрируем конкретные их проявления на исследуемой модели G1 и G2 ТСЗ рис. 7. Так, операционный комплекс оп.010 содержит: Эпл = {Э101; Э2020}; Эвр = {Э20101R; Э20201R}; внутрикомплексную связь Т4; межкомплексные связи Т3; T8; T5 и е3Т ; е4Т . В качестве первичного элемента операционного комплекса для Эпл выступает Э101. Тогда технологическая база этого элемента (Э201) может быть охарактеризована как технологическая база всего операционного комплекса оп.010, рассматриваемого как единое целое на определённом этапе анализа или синтеза. Подобные результаты исследований можно представить и для других выделяемых в структуре ТСЗ комплексов (операционных, стадийных) и для состава Эвр. Проведённые здесь исследования ТСЗ подтвердили возможность использования двух вариантов содержания понятия "Первичный элемент" при структурировании Т-системы.

Первый вариант предполагает использование понятия "ПЭ структурного образования" при микроисследовании Т-системы и выделении при этом соответствующих структурных образований. В таком варианте ПЭ выступает как элемент с инверсируемой функцией базирования. Другими словами, для него характерно явное проявление двух функций. Напомним, что первая - быть исходным элементом (корнем) внутренней структуры выделяемого образования, а вторая - осуществлять связь этого образования с внешним окружением, именно ПО этому ПЭ осуществляется базирование структурного образования как единого целого. Второй вариант затрагивает понятие "первичный элемент всей ТСЗ". Для него характерна реализация первой функции (корень внутренней структуры связей), вторая же функция в силу условий постановки исследования ТСЗ (обособленное) осталась не востребованной, хотя потенциальная возможность реализации её существует. Систематизация области использования понятий - необходимый шаг упорядочения пространства поиска и принятия решения по выбору ПЭ, важный компонент научного познания проблемы. Напомним, что ПЭ это элемент соответствующего системного образования. Отсюда, в первом варианте использования понятия упомянутое "пространство" составляют элементы этого образования, во втором - всего ТСЗ, предопределяя тем вариантность выбора решений. Однако последний тезис полностью справедливый и для ТСД применительно к ТСЗ требует корректировки с учётом влияния временного фактора, что позволяет значительно уменьшить упомянутое "пространство".

Исходя из функций ТСЗ и ТП её преобразования, под ПЭ всей ТСЗ будем понимать тот Э ∈ТСЗ, который первым преобразуется при осуществлении ТП. Уточнение понятия в этом случае позволяет конкретизировать состав пространства, анализируемый при поиске и выборе ПЭ. Этому способствует к тому же структурирование ТП, в частности, выделение в нём стадий, операций. Обратимся к рассматриваемому примеру. Действительно, функцию ПЭ всей ТСЗ здесь выполняет элемент, формируемый на стадии изготовления исходной заготовки, точнее на операции 005 - штамповка. Однако, учитывая особенность выполнения этой операции, нельзя однозначно выбрать ПЭ только с учётом упомянутого временного фактора, ибо при объёмной штамповке все элементы исходной заготовки преобразуются одновременно. (Здесь речь идёт о Эпл = {Э102; Э201; Э302}). Констатация этого факта, а также учёт, что эти элементы образуют операционный комплекс со своей внутренней структурой (по определению) позволяют рассматривать всё это образование на определённом этапе проектирования как единое целое и его представлять как корень всей последующей структуры связей элементов ТСЗ, преобразуемых уже на последующих по времени стадиях механической обработки. При таком толковании модель структуры связей Э ⊂ТСЗ - граф-дерево с развитой внутрикорневой структурой.

А это значит, что структура связей ТСЗ, моделируемая, в частности, граф-деревом G2, может быть разбита на два подграфа G2 = G2/ U G2// ,

здесь подграф G 2/ моделирует внутрикорневой комплекс, формируемый на оп. 005 - штамповка, a G //2 - моделирует комплекс Э ⊂ТСЗ, обрабатываемых резанием на оп. 010.. .030. При этом в G //2 можно на этом этапе исследования выделить внутрикомплексную структуру связей и одну, подчеркнём одну, межкомплексную связь (здесь Т 3 ). Подчёркивание количественной характеристики взаимосвязи при структурировании призвано "высветить" типичную ошибку конструктора детали неосознанно нарушающего этот показатель (уровень профессионализма конструктора). Речь здесь идёт о конструкторе деталей, у которых некоторые элементы формируются в конечное состояние и положение уже на стадии изготовления исходной заготовки (например, литьём под давлением, в кокиль, точным литьём и т.д.) Проведённое структурирование ТСЗ позволяет внести уточнение в понятие "ПЭ всей ТСЗ" в таких случаях. Напомним из вышесказанного, что область поиска Э ∈ТСЗ с функцией "ПЭ всей ТСЗ" определяется составом корневого комплекса. Отсутствие приоритета среди Э комплекса по временному фактору предопределяет вариантность выбора, определяемую мощностью (числом Э) комплекса. Действительно, выбор любого из Э комплекса в функции ПЭ всей ТСЗ

и связанная с этим направленность связей не меняет направление межкомплексной связи Т3 (мысленно рассмотрите каждый из возможных вариантов по G2/ на модели G2 рис. 7 для проверки корректности тезиса). Поэтому для однозначного выбора используем дополнительные сведения, полученные в ходе проводимого исследования ТСЗ. В составе комплекса Э ⊂ТСЗ, подвергаемых механической обработке, моделируемого G //2 , выделим первичный Э комплекса (ПЭК). На примере такую функцию выполняет Э101 ПЭК⇒Э101. Анализ межкомплексной связи Т 3 позволяет выявить в составе корневого комплекса ( G2/ ) элемент, выполняющий функцию технологической базы элемента Э101, а следовательно, по приведённым выше доводам, и всего комплекса (ТБК) элементов, подвергаемых механической обработке. На примере таковым является Э201. По этому факту данному элементу и следует отдать предпочтение и считать его первичным элементом всей ТСЗ. Таким образом, для ТСЗ с развитой корневой структурой в роли первичного элемента всей ТСЗ при её обособленном исследовании можно назвать элемент корневого комплекса, выполняющий функцию ТБК элементов последующей обработки. Сделанный вывод свидетельствует о возможности совмещения функцией элементов и использование этого факта как показателя при оценке варианта решения при синтезе структуры ТСЗ. В дальнейших исследованиях необходимо оценить рациональность та-

кого решения и целесообразность исследования при описании алгоритма структурного синтеза и анализа в ходе проектирования ТСЗ. Проведённые исследования ТСЗ наглядно иллюстрируют важную особенность задачи синтеза структуры: многовариантность решения. При этом она затрагивает как саму структуру, так и распределение функций базирования между элементами системы. Покажем существо названного свойства на примере типичной составляющей общей задачи, задаче синтеза структуры внутрикорневого комплекса рассматриваемого примера. Для наглядности варианты возможных решений представьте в отчёте в виде подграфов G2/ изображённой на рис. 7 модели G2.

В составе выдвинутой для иллюстрации задачи выделим три её составляющие. 1. Подзадачу синтеза внутренней структуры комплекса. При составе n (Эпл)⇒3 согласно выражения (2) число возможных вариантов ( VrK/ ) структур VrK/ = n n − 2 ⇒ 33− 2 = 3 .

2. Подзадачу выбора ПЭ комплекса, как отмечалось выше, вариантность решений ( VrK// ) равна мощности комплекса, т.е. VrK// = n(Э пл ) ⇒ 3. Подзадачу выбора технологической базы комплекса G //2 механической обработки. Гипотетически и эта вариантность определяется мощностью корневого комплекса, элементы которого и претендует на функцию ТБК. Так что общая вариантность решения всей задачи, равная произведе-

нию вариантностей составляющих её частей, будет иметь значение для рассматриваемого примера Vr = VrK/ ⋅ VrK// ⋅ VrK/// ⇒ 3 ⋅ 3 ⋅ 3 = 27 .

Подобную картину можно представить и для любой другой части задачи структурного синтеза ТСЗ. Всё это подчёркивает важность глубокого познания существа проблемы и алгоритма её решения, что и составляет главную цель проводимой работы. Рассмотренные две технические системы описали обособленное существование объекта производства и охарактеризовали целевой аспект ТП: ТСД - конечную цель ТП, ТСЗ - систему целей ТП, увязанных с рабочими местами и временем их достижения (по операциям). 4. Формулируя и описывая цели, технолог должен назвать и средства их достижения. А это значит, что на данном этапе предметом исследования и описания становится процесс взаимодействия объекта и средств производства, в результате которого и происходит планируемое преобразование первого. На рассматриваемом уровне, в конечном итоге, речь идёт о целевом, направленном изменении состояния и положения внутри занимаемого ТСЗ пространства каждого отдельного её элемента (Эγν ∈ТСЗ). Взаимодействующие объект и средства производства образуют многочисленный и разнообразный класс "технических систем преобразования", конкретнее на рассматриваемом уровне, подкласс "технических систем обработки" (ТСО).

Оттеняя функциональный аспект, приведём символьную модель представителя таких систем ТСО = ТСЗ (Эγν) U П U С U ПИ U И U Ср , где

(5)

ТСЗ(Эγν) - символ обрабатываемой заготовки, Эγν которой пре-

образуется в ходе функционирования данной ТСО; П - символ приспособления; С - символ станка; ПИ - символ приспособления инструмента; И - символ режущего инструмента; Ср - символ технологической среды, в которой непосредственно производится процесс обработки. Приведите в отчёт описание функционального назначения каждого из выделенных здесь элементов системы. Обобщая результаты проведённого описания, выделим в структуре ТСО преобразуемую, в лице ТСЗ (Эγν) и преобразующую части, куда входят все остальные составляющие систему элементы. Уже один перечень входящих в систему элементов свидетельствуют о том, что ТСО - сложная гетерогенная система, чем принципиально отличается от предыдущих двух, рассмотренных ранее. В самом деле, возьмём для примера такую составляющую ТСО, как ТСЗ. Как было показано ранее это сама сложная система. Но здесь она выступает всего лишь как элемент более сложной системы (макросистемы).

Тоже можно, в принципе, сказать и о любом другом элементе из её состава (приспособлении, станке и т.д.). В таком случае не требует особых доказательств справедливость тезиса о целесообразности при исследовании таких систем осуществления как микро (исследование внутреннего строения отдельного элемента), так и макроисследований (его взаимодействия с другими элементами системы). Этим предопределяется итерационность процесса исследования (как при анализе так и синтезе), с одной стороны, так и возможность инверсии содержания некоторых понятий, используемых при описании исследований на разных этапах его проведения. Сказанное необходимо осознать и понять, что это проявление характерной черты системного исследования, часто проявляющейся на практике. Для описания и исследования связей и отношений между элементами ТСО и здесь рационально использовать графовые модели. Примеры таковых приведены на рис. 9. Специфика системы, о которой говорилось выше, обуславливает необходимость внести некоторые изменения в символику моделей. Так вершины графа, моделирующие элементы системы, представляющие собой сложные образования, целесообразно представить здесь кругами, внутри которых, при необходимости, возможно изображение модели внутренней структуры связей между элементами этих образований. Гетерогенность системы предопределяет возможность большего разнообразия видов связей, нежели в рассматриваемых ТСД и ТСЗ. Среди них выделим для рассмотрения здесь лишь тот вид, который характеризует вза-

имное положение элементов системы внутри занимаемого системой пространства. Напомним, что этот вид (топологические связи) объединяет две разновидности связей кинематические и геометрические, различаемые по учёту влияния временного фактора на положение элементов. Далее при исследовании ограничимся рассмотрением лишь геометрических связей, которые описывают положения элементов, не зависящие от временного фактора или в моменты (периоды) времени, когда влияние временного фактора не проявляется. Делая последнее замечание, будем исходить из того, что геометрическая связь это частное проявление кинематических связей для определенного момента (периода) времени статического состояния гетерогенной системы, какой является ТСО. Из трех возможных разновидностей геометрических связей в ТСО имеет место проявление всех их. Так, связь сопряжения имеет место между ТСЗ и П, П и С, ПИ и С, И и ПИ, пересечения - между ТСЗ и И и, наконец, связь положения между несмежными элементами системы. При этом каждая из выделенных связей функционально обусловлена. Это касается как вида связи, так и ее параметрических характеристик. В общем случае модель связи это вектор. Для связи сопряжения характерно, что модуль равен 0, но тем не менее, во всех перечисленных выше бинарных (парных) связях можно однозначно по функции указать направление связи. Скажем, в паре ТСЗ-П от П к ТСЗ, но не наоборот. Поэтому изображенные на рис. 9 модели (например, G1 и G2 ) - ориентированные графы (связи сопряжения на рисунке изображены для отличия двойными линиями

некоторой длины, хотя и модуль параметра связи равен 0). Всесторонний анализ геометрических связей между элементами Тсистемы не может быть сделан без учета их отношений при этом. Совместный учет этих двух сторон взаимосвязи обеспечивает использование при исследовании и описании понятий "базирование". Конкретизация этих относительных понятий связана с конкретизацией, в первую очередь, понятия "объект базирования". Какого содержание этого понятия при исследовании ТСО? Сложность системы определяет неоднозначность ответа на этот вопрос. Занесите в отчет возможный вариант при исследовании ТСО перечня объектов, выступающих в функции "объект базирования". В функции такового может выступать в зависимости от этапа исследования и рассматриваемой задачи как каждый отдельный элемент системы (см. символьную модель - выражение (5)), так и их некоторая совокупность (структурное образование, скажем ПИ и И) или вся система в целом. Первым в этом перечне может быть назван при анализе структурной модели элемент "ТСЗ(Эγν)". Вдумайтесь в содержание этого символа. Ведь это - вся ТСЗ на определенный момент исследования (период ее существования). Ранее при описании ТСЗ исходно в роли "объекта базирования" выступал "отдельный элемент ТСЗ (скажем Эγν ∈ТСЗ)" и соответственно использовалось понятие "технологическая база элемента ТСЗ". Из общего понятия выводилось это частное определение. Проведем эту процедуру применительно к названному выше объекту

базирования - всей ТСЗ на определенный период ее существования. Приведите в отчет определение этого понятия, выведенного самостоятельно опять же из общего понятия "база объекта". Алгоритм выведения частного понятия из общего, как уже отмечалось выше, предполагает конкретизацию двух компонентов: "объекта базирования" и "объекта из окружения", который в выделяемой бинарной связи их и выполняет функцию "базирующего" (коротко "базы"). Ранее при выведении понятия "технологическая база элемента (Эγν) ТСЗ" (последний и есть объект базирования) понятие "окружения" составлял состав других элементов ТСЗ, имеющихся в ней на момент рассмотрения и именно из этого состава и осуществлялся поиск и выбор элемента Э ∈ТСЗ, выполняющего функцию технологической базы Эγν ∈ТСЗ. Здесь не случайно опять подробно описывается процедура конкретизации понятия, а чтобы оттенить, что в новой постановке задачи конкретизации понятия "объект базирования" это уже вся ТСЗ на определенный момент (период) рассмотрения. Что же в таком случае составляет ее "окружение"? Структурная модель (выражение (5)) дает наглядный ответ на поставленный вопрос: это другие элементы системы, выделенные выше в структурное образование - преобразующая часть ТСО. Таким образом, конкретизируя общее понятие, скажем, что функцию базы ТСЗ в ТСО выполняет соответствующий элемент из преобразующей части последней, который определяет положение первой внутри занимаемого всей ТСО пространства в принятой для него системе координат и на пе-

риод ее функционирования. При дальнейшей конкретизации вот из состава преобразующей части ТСО и осуществляется поиск и выбор объекта, выполняющего функцию базы ТСЗ. Ранее было дано задание описать функции каждого элемента ТСО. Найдите в отчете результат Вашего описания. Напомним, что такое описание предусматривало последовательное рассмотрение бинарных связей смежных элементов системы по структурной ее модели. Первой из них выделена пара ТСЗ-П. Отношение между геометрически связанными элементами в этой паре отражает функцию их. ТСЗ здесь выступает в функции базируемого, а П - базирующего объектов. Отсюда и направленность связи сопряжения (рис. 9). Вот эта функция П и должна быть отражена в Вашем ответе. В принципе в системах преобразования (ТСО - частный их представитель) этот элемент часто функционально и конструктивно обособляется и становится объектом унификации для возможного последующего использования в других ТСО, реализуя основополагающий принцип преемственности. Подобные заключения о распределении функций базирования можно установить и в каждой последующей паре П и С, ПИ и С, И и ПИ. Во всех этих парах первый выступает в функции базируемого, второй - базирующего объектов. Отсюда и характерная черта рассматриваемой ТСО - однозначное распределение функций базирования между всеми геометрически связанными

ее элементами (что нельзя было сказать о ТСД) на период функционирования. Модель связей - граф ориентированное дерево. Для него характерны четко выраженный корень дерева - С (станок) и две ветви связанных элементов, среди которых есть только базируемые (ТСЗ и И) элементы, а все остальные с инверсируемой функцией базирования. Скажем, П является базирующим (базой) по отношению к ТСЗ, но базируемым по отношению к С. Справедливость выводов иллюстрируют показатели С и С при описании связности элементов ТСО и распределении функций базирования при этом (см. табл. 10 ). Используя результаты проведенных в работе исследований геометрических связей и отношений элементов Т-систем, рассмотрим содержание понятий "базирование", "база", рекомендуемые ГОСТ 21495-76. Таблица 10 Т

П

С

П

И

С

1

2

2

2

1

С

10

11

0

1

1

Такое рассмотрение призвано сформировать ответы на недоуменные, может быть на первых порах, вопросы: а почему же требуется изменение определений упомянутых понятий, узаконенных на уровне ГОСТ? То ли это ради критики, то ли это вынужденная мера, обусловленная потребностями практики использования понятий при современном уровне и техники прове-

дения технической подготовки производства? Для наглядности анализа приведем их. Базирование - это придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Базой называется поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.

Сопоставьте содержание этих понятий с использованными выше при проведении исследований общими понятиями. Выявите их отличия и оцените соответствие требованиям и сферам использования в рассматриваемой проблеме. Конкретизируя объекты сопоставления, укажем, что они касаются понятий "объекта базирования" и "базирующего объекта (базы)". В результате сопоставлений можно сделать следующие замечания по определениям из ГОСТ, Первое затрагивает содержание понятия "объект базирования". В приведенных из ГОСТ определениях, хотя они и претендует на общие,

сфера использования понятия ограничена рамками объекта производства (заготовка, изделие). А разве средства производства (станок, приспособление, инструмент и т.д.) не могут выступать в функции объекта базирова-

ния? Утвердительный ответ на этот вопрос проиллюстрирован проведенными в работе исследованиями ТСО. Этот же вопрос можно отнести и к элементам детали (ТСД), заготовки (ТСЗ). Отсюда следует, что приведенные в ГОСТ определения всего лишь частные понятия. Второе замечание касается содержания в них понятия "базирующего объекта" (базы). В первом общем определении оно вообще не оговорено, ибо виртуальное понятие "система координат", упомянутое там, не может выполнять такую функцию. Действительно, базирование, об этом говорится и в Приложении 1 анализируемого ГОСТ 21495-76, затрагивает геометрические связи между объектами, один из которых выполняет роль базирующего, другой - базируемого. Этот тезис справедлив для всех уровней иерархической структуры любой Т-системы. Поэтому некорректно говорить о геометрической связи между реальным и виртуальным объектами. Да, упоминание термина "система координат" уместно в определении, но лишь для корректного описания положения объекта в пространстве. Сравните смысл использования этого термина в обобщенных определениях и по ГОСТ. В первых: "относительно ... объекта из окружения ... в выбранной системе ..." По ГОСТ ... "относительно выбранной системы координат". Справедливость высказанного замечания находит подтверждение уже в самом приведенном из ГОСТ понятии "база". Действительно, и здесь в роли объекта базирования названы заготовка , изделие, а в роли базирующего объекта уже названы "поверхность или

выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования". Вдумайтесь в эту повторенную еще раз цитату из определения понятия "база" по ГОСТ. Да, базирование характеризует геометрическую связь объектов. Каких? В приведенной цитате речь идет о связи целого (заготовки, изделия) с его же отдельным элементом (поверхностью и т.д.). Корректна ли постановка вопроса о такой связи? Результаты проведенных в работе исследований Тсистем формируют отрицательный ответ на этот вопрос. Да, эти элементы "используются для базирования, по ним оно происходит, но функцию базирующего при этом объекта в любом случае выполняет объект из окружения! В ходе исследований указанные элементы, чтобы оттенить их функцию при базировании, выделены и названы первичными элементами. Введение этих понятий позволяет глубже понять сущность и описать процесс базирования, разработать алгоритмы решения возникающих задач базирования. Есть ли объективные причины, объясняющие выявленное различие в содержании рассмотренных понятий? Ведь это одно из фундаментальных понятий технической области знаний. Поэтому в их восприятии, области рационального использования должна быть полная ясность. В качестве объяснения можно назвать различие в постановке задачи (исходных условий) исследования. Так, понятие, регламентированные ГОСТ, выводились на основе методики, используемой в теоретической механике для условий обособленного исследования и описания поведения

объекта (скажем, тела) в пространстве (приложение I п. 5 [6]). Такой подход корректен лишь для определенного вида задач технического проектирования. В целом же на современном этапе познания проблемы технического проектирования использование системного подхода, вообще, и его принципа гомеостата, в частности, предопределили необходимость дальнейшего развития понятийной стороны, результатом которого и служат рассмотренные выше обобщенные понятия и алгоритм их конкретизации для частных условий. Проведенный анализ показывает относительность знаний, даже оформленных в виде ГОСТ. Поэтому критический анализ достигнутого обязательный этап развития базы знаний. Это аксиома диалектики ее развития. Следует помнить, что для познания проблемы важней не конкретные знания, которые могут быть преходящи, относительны, а методология получения знаний. Напомним, что овладение такой современной методологией и составляет главную цель проводимой работы, в частности, и, в общем, всего процесса обучения специалиста. Рассмотрев подробно понятийную сторону проблемы и осознав правомерность внесения изменений и дополнений в этой части проблемно ориентированной базы знаний, перейдем к процедурной ее стороне. Проведенные исследования Т-систем позволяют реструктурировать задачу проектирования их, особенно в части структурного синтеза и анализа , начать формирование упорядоченных пространств поиска решений задач синтеза. Большое значение в познании процесса проектирования имеет создание структурной модели проектируемой Т-системы. С ее учетом процесс проек-

тирования превращается по своей сути в процесс "наполнения" этой абстрактной модели конкретным содержанием. Раскрытию процедур алгоритма этого процесса способствует выделение в нем решаемых задач проектирования: 1) синтеза состава Т-системы; 2) синтеза структуры связей между ее элементами. Гетерогенность ТСО предопределяет особенность выполнения первой задачи ее проектирования. Суть этой особенности состоит в том, что по сформулированной в ходе проектирования ТСЗ цели функционирования ТСО осуществляется поиск и выбор последовательно каждого из элементов преобразующей части ТСО в соответствующих пространствах поиска решений. Это касается пространств П, С, ПИ, И. Констатация этого факта означает, что процесс проектирования изначально должен быть информационно обеспечен наличием соответствующих пространств, а их упорядоченность, структурированность определяет эффективность алгоритма поиска и выбора. При этом каждый из выбранных элементов должен быть оценен не только на способность выполнить предписываемые ему функции, но и на совместимость с другими элементами проектируемой ТСО. Отсутствие в упомянутых пространствах должного представителя для выбора предопределяет постановку новой задачи - его специального проектирования. Переходя на рассмотрение существа второй из выделенных задач проектирования ТСО, скажем, что ранее, отмечая гетерогенность ТСО, выдвигался тезис о необходимости микро и макроисследований как важных составляющих процесса ее проектирования с возможной инверсией содержа-

ния понятия "объект базирования", используемого при описании соответствующих задач проектирования. В качестве области практической реализации упомянутого тезиса приведем массовую типовую задачу проектирования операций ТП изготовления детали. Этим подчеркивается значимость выявления указанных особенностей, позволяющих более корректно описать процедуру поиска и принятия (выбора) рационального решения из гипотетически возможного их множества, образующего пространство поиска решений. Постановка цели проектируемой операции ТП раскрывает преобразование соответствующего Эγν ∈ТСЗ, включающее изменение его состояния и обеспечение требований определенного его положения внутри занимаемого ТСЗ пространства путем достижения геометрической связи с другим ранее созданным элементом ТСЗ, принятым за технологическую базу (ТБЭ) первого на момент преобразования. Такое

описание

соответствует

дифференцированному

принципу

построения ТП. При концентрации обработки аналогичное описание осуществляется для всего состава Эγν ⊂ТСЗ, преобразуемых в проектируемой операции и при этом, выделим и подчеркнем, для каждого элемента из этого состава выбирается ТБЭ из числа ранее обработанных элементов ТСЗ, включая и на этой же операции и назначается бинарная геометрическая связь между ними с соответствующим параметром. Таким образом, при описании цели операции ТП в роли "объекта базирования" выступает каждый из элементов ТСЗ, обрабатываемый на ней, а в

роли его ТБЭ - представитель других элементов ТСЗ, имеющихся в ее составе на период выполнения операции и геометрически связываемый с первым. Учет положительного с экономических позиций принципа концентрации позволяет внести в структуру геометрических связей Эγν ⊂ТСЗ черты иерархического строения выделением в ней соответствующих структурных образований - операционных комплексов (ОК), принимаемых на определенном этапе и с определенной целью за "объект базирования", для которого выбирается "ТБ операционного комплекса" (ТБОК), функцию которой выполняет соответствующий элемент ТСЗ. Ранее было показано, что в составе ОК ⊂ТСЗ выделяется первичный элемент его (ПЭОК). Именно его ТБЭ и понимается под ТБОК. Введение иерархизма в структуре ТСЗ позволяет соответственно структурировать и задачу ее проектирования, облегчая тем ее решение. Таким образом, описание цели проектируемой операции ТП ограничивается результатами исследования только ТСЗ, названного микроисследованиями в упомянутом тезисе с учетом многогранности и сложности всей проблемы проектирования операции. Действительно, описывая достижение цели (этап проектирования ТП) и рассматривая для этого взаимодействие объекта (здесь ТСЗ) и средств производства в составе проектируемой ТСО или, при концентрации, ОТСО в роли "объекта базирования" выступает уже вся ТСЗ на период выполнения О ∈ТП и при решении задачи базирования исследуется ее взаимодействие с элементами преобразующей части ТСО (ОТСО), составляя тем самым содержание упомянутого макроисследования (относительно ТСЗ) Т-системы.

Выше было показано, что функцию базы всей ТСО на упомянутый период времени выполняют элементы преобразующей части ТСО, в частности, приспособление (П), с которым ТСЗ находится в связи сопряжения. А в составе ТСЗ для осуществления указанной связи выделяется элемент, названный ранее первичным элементом ТСЗ (ПЭТСЗ). Как показали проведенные выше исследования ТСЗ названный элемент в функциональном аспекте представляет собой элемент с потенциально инверсируемой функцией базирования. При этом, если функция базирующего (в модели С второй разряд, полустепень исхода) выражена явно и проявляется в уже в микроструктуре связей ТСЗ, то вторая функция (базируемого, полустепень подхода) проявляется только в макроструктуре ТСО, т.е. при взаимодействии ТСЗ с П из преобразующей части ТСО, который и выполняет функцию базирующего объекта в паре ТСЗ-П ∈ТСО. И именно через ПЭ ТСЗ базирующий объект (П) накладывает ограничения на потенциально возможную подвижность ТСЗ, достигая тем самым определенности ее положения уже в пространстве, занимаемом всей ТСО. Подчеркнутая здесь функция ПЭ ТСЗ и "ввела в заблуждение" авторов понятия "база" из упомянутого выше ГОСТ. А причина этого кроется в игнорировании ими системных свойств и относительности содержания понятий "объект базирования". Обобщая сказанное, можно констатировать, что общая задача проектирования ТП изготовления детали при дифференцированной его структуре включает соответствующее множество однотипных задач проектирования,

алгоритм решения которых представляет циклическую процедуру решения для всех элементов ТСЗ задач типа: 1) поиск и выбор для выделенного Эγν ∈ТСЗ ТБЭ из состава Э⊂ТСЗ/ ; 2) поиск и выбор ПЭ ТСЗ/ (Эγν ) из состава Э⊂ТСЗ/ ; 3) поиск и выбор Б ТСЗ/ (Эγν ) из состава П-С-ПИ-И. Здесь ТСЗ/ (Эγν ) и ТСЗ - символьные обозначения системы соответственно для периода преобразования Эγν и в целом для всего периода существования этой системы. Выделенное множество задач относится к классу задач структурного синтеза, решение которых предполагает создание, в частности, структуры геометрических связей проектируемой ТСЗ и геометрического ее взаимодействия с представителями проектируемого множества ТСО. Характерная черта задач структурного синтеза их многовариантность, и, как следствие, необходимость обоснованного выбора одного из множества возможных вариантов в качестве решения. Указанная особенность обусловлена двумя причинами. Во первых, уже сам факт наличия множества элементов Э ∈ТСЗ между которыми необходимо выбрать структуру связей путем решения выделенного набора задач, предопределяет постановку вопроса об установлении целесообразной очередности (проявление вариантности) рассмотрения и решения этого набора задач, в математических понятиях, об упорядочении множества Э. Вторая причина определена спецификой каждой из трех выделенных частных задач, вариантность решения которых напрямую зависит от мощ-

ности соответствующих пространств поиска решений согласно закономерности, описанной выражением (2). Характеристика их дана в описании каждой из выделенных задач. С учетом этого описания обратим внимание на тот факт, что поиск решения по выбору ТБЭ и ПЭ ТСЗ/ (первая и вторая задачи из набора) осуществляется в одном и том же пространстве поиска. А это предопределяет гипотетическую возможность принципиально двоякого выбора, при котором функции ТБЭ и ПЭ ТСЗ/ выполняют: 1) один и тот же элемент ТСЗ/ (вариант совмещения функций); 2) разные элементы из состава ТСЗ/. В качестве иллюстраций, практически подтверждающих вывод, можно сослаться на результаты рассмотрения конкретного примера в работе. Так, см. модели G1 и G2 на рис 9.

На оп. 020 для обрабатываемого Э300 ⇒ ТБ, Э300 ⇒ Э101 и ПЭ ТСЗ/ ⇒Э101 (совмещение функций), а на оп. 030 обрабатываемый элемент Э30200, его ТБ Э30200 ⇒ Э200 и ПЭ ТСЗ/ ⇒Э100 (отсутствие совмещения функций). Проведенное упорядочение возможных решений, в свою очередь, обуславливает необходимость в последующих исследованиях оценки рациональности вариантов решений, чтобы эти знания положить в основу эвристически целесообразного алгоритма решения указанного выше типа задач при структурном синтезе ТСЗ. Не требует особых доказательств утверждение об изначальной сложности решения задач структурного анализа и синтеза при дифференцированном подходе к построению ТП из-за необходимости перебора многочисленных вариантов решения при выборе из них рационального с учетом многофакторности и многокритериальности оценки принимаемых решений. Этим обуславливается целесообразность рассмотрения и другого подхода, реализующего кроме основополагающих принципов еще и принцип конкретизации обработки, используемый при построении всех операций ТП в рассматриваемом примере (см. рис. 6).

Массив информации об элементах вращения ТСЗ Таблица 6

Реквизиты Стадия

Исходные индексы Эγ

Наименование

п/ п

Индекс Эγν Вид состояния Вид обработки Тип

и

марка

оборудования Параметр, мм Квалитет Верхнее

Требуемая

Точность

отклонение, мм Нижнее отклонение, мм Допуск IT, мм

мая

Ожидае

Погрешность

ωо,

мм Шероховатость, мкм Физико-механические свойства

При реализации всех этих принципов существенно изменяется структура объекта проектирования (многопереходные операции вместо однопереходных в структуре ТП, многоэлементные операционные комплексы вместо отдельных элементов в структуре ТСЗ, многофункциональные ОТСО вместо однофункциональных ТСО). Перечисленные структурные изменения в объекте проектирования положительно влияют на структурирование самого процесса проектирования, не отрицая перечень подлежащих решению задач проектирования, вносят изменения в их содержании и состав. Перечислим их: 1. Задача упорядочения состава Э ⊂ТСЗ превращается в иерархический процесс: а) разбиение состава Э по комплексам; б) упорядочение среди комплексов; в) упорядочение внутри комплексов. 2. Задача непосредственного синтеза структуры связей ТСЗ также ста-

новится иерархически структурированной: а) синтез структуры связей между элементами комплекса; б) синтеза связей между комплексами. При этом появляются новые задачи: по поиску и выбору ПЭ комплекса из состава элементов его; поиску и выбору технологической базы комплекса уже из состава окружения комплекса, но внутри ТСЗ/. Последние замечания свидетельствуют об уменьшении мощности пространств поиска решений, что облегчает проведение этого процесса. 1. Уменьшается число циклически рассматриваемых задач поиска и выбора ПЭ ТСЗ и Б ТСЗ/, т.к. оно отражает уже не число элементов в ТСЗ, а число комплексов элементов в ТСЗ. С учетом этого можно говорить о постоянстве исполнения функций баз и первичных элементов ТСЗ/ для всего времени обработки комплекса элементов (интерпретация реализации известного в технологической литературе принципа "постоянства баз"). 2. Выбор ТБ комплекса ТСЗ/ и ПЭ ТСЗ/ осуществляется из одного пространства, определяя возможность их совмещения. Такая возможность решения отмечалась и при дифференцированном подходе. Но при втором подходе время совмещения больше, ибо охватывает время обработки элементов всего комплекса, а не отдельного элемента как в первом подходе. Таким образом, комплексное использование всех упомянутых выше принципов при проектировании ТП сулит наибольший разноплановый эффект. Но желание реализовать эти принципы (особенно концентрацию) должно быть обеспечено возможностью осуществления этого решения.

Среди ограничений такого класса назовем технические возможности формируемой ОТСО и особенно такого ее звена как станок. В свете сказанного становится понятной тенденция развития современного станкостроения в части создания обрабатывающих центров из сменных функционально и конструктивно обособленных модулей, позволяющих обеспечить гибкость перестройки при смене объектов производства и учесть их конструктивно-технологические особенности. Рассматривая выше при исследовании Т-системы понятия "базирования", мы затрагивали бинарную связь объектов. Но способна ли одна такая связь обеспечить определенность положения базируемого объекта в трехмерном пространстве? Ответ на этот вопрос предполагает кроме констатации наличия геометрической связи объектов, оценку этой связи на способность обеспечения определенности положения базируемого объекта. При выборе объективного показателя оценки необходимо учитывать положения теоретической механики и аналитической геометрии. Так, потенциальная возможность перемещения тела в пространстве характеризуется 6 (шестью) степенями свободы (подвижности), но с учетом направлений более корректно при оценке использовать число 12 (двенадцать), определяющее полную исходную неопределенность положения тела. При установлении связей, в частности связи сопряжения с базирующим объектом, накладываются ограничения на возможные перемещения базируемого объекта, уменьшая тем самым исходную неопределенность его положения. Количество накладываемых связью ограничений и будем рассматривать как показатель "силы связности объектов".

При этом необходимо учитывать и направленность связей. Вот почему определенность положения объекта при односторонней связи (при одностороннем сопряжении) достигается совместным геометрическим и силовым взаимодействием. Отсюда и двойная функция (базирование, закрепление) приспособления (П) в составе "Т-системы обработки". А каковы основания для ответа на поставленный выше вопрос при рассмотрении понятия "объект базирования" на более низком уровне (части тела, например, элемента детали, заготовки и т.д.)? Сужение содержания понятия изменяет исходные посылки формирования ответа. Так, уменьшается значение показателя исходной неопределенности положения объекта, ибо в таком случае речь идет не о подвижности объекта, а о его статическом положении внутри занимаемого всем телом пространства. Разнообразие геометрических связей здесь проявляется только связью положения, отпадает необходимость обеспечения силового взаимодействия объектов при базировании, ибо оно уже обуславливается свойством твердого тела. Из аналитической геометрии известно, что значение показателя исходной неопределенности положения элемента тела внутри занимаемого им пространства зависит от геометрии элемента. Так, для плоскости этот показатель - 3 (три), для кругового цилиндра - 4 (четыре). Именно такое количество требований на положение элемента должно быть задано (в явном, неявном виде) при проектировании и обеспечено при изготовлении. С учетом сказанного анализ многочисленных примеров из практики в ответ на поставленный вопрос дает основание утверждать, что решение задачи базирования объекта в общем случае включает поиск комплекта баз,

т.е. некоторого множества объектов из окружения, участвующих в базировании рассматриваемого объекта. Подтвердите справедливость последнего вывода примерами из проводимых исследований. Наглядным источником информации для примеров служат операционные эскизы (базирование ТСЗ в ОТСО) и чертеж детали (базирование отдельных элементов детали). Выявленная необходимость выбора комплекта баз не изменяет ни понятийную, ни процедурную стороны рассмотренных выше задач структурного синтеза, а только несколько их усложняет по причине усложнения цели, а так же введения этапов оценки требуемых ограничений при базировании и возможности обеспечения их при реализации решений на виртуальном уровне. Рассмотренные выше три Т-системы, затрагивали материальную сторону проблемы, описывая цели ТП и средства их достижения. Однако ТП, как трудовой процесс, должен быть охарактеризован и с учетом организации и планирования производства. Рассмотрение этой стороны проблемы - содержание следующего этапа ее исследования. 5. Проанализируйте и охарактеризуйте организационно-плановую структуру ТП изготовления детали. Используя известное в технологической литературе понятие "операция ТП", опишем модель организационно-плановой структуры ТП. n

ТП = U Oi , i =1

где

Оi - символ операции; i = [1 ;n] индекс операции.

Какова связь этой системы с рассмотренными ранее Т-системами? Функциональный аспект исследования затрагивает описание цели операции ТП. Оно осуществляется с использованием понятия ТСЗ. При дифференцированном построении ТП цель операции - преобразование отдельного Эγν ∈ТСЗ. Для осуществления этого создается соответствующая ТСО. При концентрации обработки усложняется цель операции, для ее описания в структуре ТСЗ выделяется образование - операционный комплекс. Графическая модель описания его - операционный эскиз. Примеры таковых для ТП изготовления рассматриваемой детали приведены на рис. 6. Усложнение цели операции отражается на ее организационно-плановой структуре, предопределяя выделение элементов - переходов (Пер.) Тогда

n

Оi = U Перij , j =1

где

Перij - символ перехода Oi операции;

j = [1;m] - индекс перехода в операции. Для осуществления операции ТП в таких условиях и создается ОТСО, генерируемая объединением отдельных ТСО по общности в их составе П и С и времени непрерывного функционирования системы. Таким образом, все рассмотренные в работе системные образования и связанные единой проблемой, позволяют раскрыть и описать с разных сторон содержание центрального понятия технологической базы знаний - "тех-

нологического процесса". Без этого невозможно рассмотрение ее процедурной стороны, основ теории технологического проектирования. Действительно, системное исследование ТП как объекта проектирования позволило структурировать сложный процесс его проектирования, выделить отдельные задачи, сформулировать их цели, раскрыть содержательную сущность и наметить принципы разработки алгоритмов решения. 6. Постройте информационную модель, раскрывающую взаимосвязь определяющих факторов и объекта проектирования ТП. Проведенный системный анализ ТП как объекта проектирования позволил выявить его емкое содержание. Результаты исследований внесите в информационный блок 5, характеризующий объект проектирования, схемы, представленной на рис. 10.

IV. Содержание отчета 1. Эскиз детали. 2. Операционные эскизы ТП. 3. Результаты системного анализа ТСД. 4. Результаты системного синтеза и анализа ТСЗ. 5. Результаты исследования Т-систем "Обработка". 6. Информационная модель взаимосвязи ТП и определяющих факторов.

ЛИТЕРАТУРА 1. Маталин А.А. Технология машиностроения. – Л.: Машиностроение, 1985. 2. Основы технологии машиностроения: Рабочая программа. – Письменные лекции. – СПб.: СЗПИ, 1997. 3. Справочник технолога-машиностроителя в 3-х т. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова. – м.:Машиностроение, 1985. 4. Размерный анализ технологических процессов. / В.В. Матвеев, М.Н. Тверской, Ф.И. Бойков др. – М.: Машиностроение, 1982. 5. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х т. Т.I. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, Н.Б. Романов, В.А. Брагинский. 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – Ч.1. 543 с., ил. 7. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. ГОСТ 21495-76. – М.: Госстандарт, 1976