CC BY
13
УДК 00.004.9 С. Ф. Якутов
Омский государственный технический университет, г. Омск
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ: ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ
Вычислительная техника становится неотъемлемой частью производственного процесса на всех его стадиях, включая контроль. В статье дан анализ роли САПР в машиностроении на современном этапе, рассмотрено состояние проблемы внедрения изделий в производство от замысла до готового продукта, и дается прогноз развития САПР в будущем.
Производство- достаточно сложный процесс, но как и все сложное, производство можно поделить на более простые этапы. Выделим наиболее важные из них:
1. Этап проектирования механизма и получение технической документации;
2. Этап изготовления отдельных деталей механизма и сборка механизма;
3. Этап технического контроля деталей и всего механизма в целом.
Применение средств вычислительной техники на этих этапах производства представлены следующими решениями:
1. SolidWorks [1] - система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения. Разработчиком САПР SolidWorks является SolidWorks Corp. (США) Эта система обеспечивает:
Твердотельное моделирование: моделирование поверхностей, каркасное моделирование и их комбинации без ограничения степени сложности.
Проектирование детали из пластмасс: учет усадки, построение уклонов.
Листовой материал: моделирование "от детали к развертке" и "от развертки к детали", автоматическое построение развертки.
Пресс-формы и штампы: построение и анализ уклонов, учет усадки, учет припусков, построение линии и поверхности разъема, генерация матрицы и пуансона, построение знаков, ползунов, плит, колонок, толкателей.
338
Металлоконструкции: проектирование рамных и ферменных конструкций, библиотека профилей по ГОСТ, ISO, ANSI.
Сборка: проектирование "снизу вверх" и "сверху вниз", редактирование компонентов сборки, сборочные операции, автоматическое добавление сопряжений.
Библиотека проектирования: единая библиотека физических свойств материалов, текстур и штриховок. Типовые конструктивные элементы, стандартные детали и узлы, элементы листовых деталей, профили прокатного сортамента.
Экспресс-анализ: динамика механизмов, анализ прочности деталей, расчет аэродинамики и гидродинамики, оценка технологичности изготовления деталей, анализ литья пластмасс, расчет массово-инерционных и геометрических характеристик модели, моделирование работы кулачков.
2. FeatureCAM [2] - система автоматизированного проектирования обработки деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Система FeatureCAM появилась в 1995 году, и именно в ней тогда была впервые реализована концепция обработки типовых конструктивно-технологических элементов. Подразделение по разработке FeatureCAM уже более 20 лет базируется в г.Солт Лэйк-Сити (США). В 2005 году фирма EGS (разработчик FeatureCAM) вошла в состав компании Delcam, и с того момента началось стремительное развитие одноименной CAM-системы.
FeatureCAM позволяет построить или импортировать деталь, идентифицировать элементы детали (отверстия, карманы, пазы, поверхности фрезерования и т.д.), создать и симу-
лировать процесс обработки, генерировать NC код управляющей программы (УП)
База знаний технологий обработки увеличивает производительность производства детали на станке. FeatureCAM автоматически выбирает инструмент, вычисляет скорости и подачи, шаг и глубину резания, определяет черновые и чистовые операции, генерирует траекторию обработки и NC код управляющей программы. Возможно указать степень необходимой автоматизации и изменить любую созданную автоматически обработку.
FeatureCAM предоставляет обширную библиотеку постпроцессоров с возможностью создания собственных или модификации существующих, оптимизацию подач, встроенный модуль 3D симуляции
3. PowerlNSPECT - система для контроля точности с помощью координатноизмерительных машин, измерительных манипуляторов, а также на станках с ЧПУ, оснащенных измерительной головкой. Разработчик программы компания Delcam.
PowerlNSPECT позволяет контролировать как сложные поверхности свободной формы (показывая отклонения любых измеренных точек от компьютерной модели), так и геометрические элементы правильной формы (наличие модели не обязательно), настраивать и контролировать оснастку, сканировать прототипы для создания компьютерных моделей. Программа воспринимает компьютерные модели из любых CAD систем, позволяет работать с несколькими компьютерными моделями одновременно. Универсальные средства привязки позволяют быстро привязаться по базовым или сложным формообразующим поверхностям. Результаты контроля отображаются в нескольких вариантах. Цветные точки на мониторе наглядно показывают отклонение детали от номинала. Кроме этого генерируются отчеты в формате таблиц Excel или HTML, которые можно настроить под требования предприятия или заказчика.
339
Delcam PowerlNSPECT имеет несколько модулей, предназначенных для работы с различными типами координатно-измерительных машин:
Delcam PowerlNSPECT CNC: модуль для использования PowerlNSPECT на КИМ с программным управлением.
Delcam PowerlNSPECT OMV: модуль для контроля на станке с ЧПУ, оснащенном измерительной головкой. Обеспечивает возможность программирования последовательности измерений в автономном режиме.
Delcam PowerlNSPECT Point Cloud: модуль для автономной обработки данных, полученных со сканирующих машин.
PowerlNSPECT PartAligner: модуль для точного определения истинного положения детали на станке.
PowerlNSPECT Tubing: модуль для упрощения размерного контроля обвязки двигателей и трубопроводов, особенно сложных составных конструкций с фитингами.
Ссовременное производство, в котором активно используют эти САПР выглядит следующим образом:
Инженер-конструктор, владеющий САПР SolidWorks, проектирует трехмерную модель будущего изделия. Проверяет конфликты сопрягаемых деталей, размерные цепи, зазоры, прочность отдельных узлов, и.т.д. и при достижении заданных характеристик изделия, передает результат своей работы инженеру программисту-технологу в форме трехмерного представления деталей.
Инженер-технолог, владеющий САПР FeatureCAM, проектирует технологию изготовления этих деталей, которая полностью описана в получаемой управляющей программе, поступающей на станок с ЧПУ.
Контролер, владеющий САПР PowerlNSPECT, производит контроль полученной детали на координатно- измерительной машине и по результатам контроля, принимает решение о
годности детали, узла или всей сборки.
Плюсы такой организации производства очевидны. Это в первую очередь громадное сокращение времени между замыслом конструктора, и получением изделия. Но есть в этой связке САПР и недочеты. Эти три пакета слабо связаны между собой. Представим ситуацию, при которой изготовленная деталь прошла стадию проектирования и изготовления, а в процессе измерения на координатно- измерительной машине было выявлено несоответствие какого то отдельного размера проектному. Даже если деталь имеет невыраженные базовые поверхности, то при помощи PowerlNSPECT можно установить ее обратно на станок и доработать. Более того, имея в станке измерительную головку Renishaw можно, не снимая деталь со станка, произвести ее контроль и принять решение о годности детали. Но это далеко от полной автоматизации производства. При полной автоматизации решение о годности детали и возможности ее дальнейшей доработки должна принимать машина, но для этого необходимо связать все три пакета в один. В этом направлении уже ведутся соответствующие разработки. Так, фирма Delcam выпустила новый продукт, в котором объединила SolidWorks и FeatureCAM в один интерфейс. Это Delcam for SolidWorks. Благодаря этому программному продукту, изменения вносимые конструктором в модель детали, автоматически переносятся в управляющую программу, но PowerlNSPECT пока что до сих пор является самостоятельным продуктом. При полной интеграции этих трех программ в один общий интерфейс производство станет действительно автоматизированным.
340
Как будет выглядеть производство в будущем. Инженер-конструктор проектирует трехмерную модель будущего изделия, проверяет конфликты сопрягаемых деталей, размерные цепи, зазоры, прочность отдельных узлов, и т.д. В автоматическом режиме происходит проектирование технологии изготовления деталей, которая полностью описана в получаемой управляющей программе, поступающей на станок с ЧПУ, а на основании размеров и допусков, которые заложены конструктором, в управляющую программу будет введен код описывающий логику измерения детали во время ее изготовления. На основании результатов измерений станок, следуя описанной логике, будет принимать решение о годности детали или о ее дальнейшей доработке. В результате практически полностью исключается влияние человеческого фактора на качество продукции.
Активно развивая и используя информационные технологии в производстве, достигается сокращения уменьшения времени между идеей и изделием, обеспечивается качество продукции, снижается трудоемкость изделия в целом.
1. SolidWorks:
Библиографический список
SolidWorks Corp. (США) [Электронный ресурс] / Краткий обзор новых возможностей в SolidWorks 2009, 2009-.- whatsnewhighlights.pdf.
2. DELCAM:
Региональный центр Delkam-ural [Электронный ресурс] / Техническая поддержка пользователей, 2011-.-Режим доступа: http://www.delcam-ural.ru/ , свободный. - Загл. с экрана.
