Методы обеспечения контроля качества электронной модели машиностроительного изделия с использованием CALS-технологий Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 629.735.33

Методы обеспечения контроля качества электронной модели машиностроительного изделия с использованием CALS-технологий

© Д.Л. Головин1, К.В. Жилич2, О.Б. Пащенко3,4

1МАИ, Москва, 125993, Россия 2ОКБ ОАО «Туполев», Москва 105005, Россия 3ОАО «РСК "МиГ"», Москва 125284, Россия 4МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва 105005, Россия

Рассмотрены проблемы внедрения CALS-технологий на современном предприятии. Проанализированы проблемы контроля качества электронной модели машиностроительного изделия. Предложена методология автоматизированного контроля средствами CAD системы Siemens NX и PDM системы Teamcenter.

Ключевые слова: CALS-технологии, контроль качества электронных моделей, CAD система Siemens NX, PDM система Teamcenter.

Электронная модель (ЭМ) наукоемкого изделия, включающая всю проектную документацию, позволяет значительно ускорить процессы подготовки производства, эксплуатации, обслуживания и в итоге наладить выпуск продукции высокого качества. ЭМ изделия (ЭМИ) создается с использованием многих современных CAD/CAM/CAE/PDM/MRP систем. В создании ЭМИ участвуют большие коллективы различных специалистов. Чрезвычайно тяжело скоординировать их работу и, соответственно, обеспечить качество ЭМИ. В Единой Системе Конструкторской Документации (ЕСКД) 2006 года не введено понятие ЭМИ. Под ЭМИ мы понимаем электронную структуру изделия (ГОСТ 2.053, статья 3.1.4) [2], электронный макет (ГОСТ 2.052, статья 3.1.15) [1], а также всю документацию, разработанную по окончанию этапа «Проектирование» жизненного цикла изделия.

Назначение ЭМИ — дать более полное и точное представление о геометрии деталей; обеспечить их увязку со смежными и сопрягаемыми деталями во время составления сборок; отработать пространственную кинематику деталей и механизмов, обеспечить подготовку производства данными для разработки технологических процессов, изготовления и контроля, создания управляющих программ, проектирования необходимого технологического оснащения.

ЭМИ может считаться качественной, если она отвечает требованиям технического задания, производства, эксплуатации, развития предприятия и выполнена в соответствии с внешней и внутренней нормативной документацией.

Для того чтобы обеспечить необходимый уровень качества ЭМ, необходимо качественно выполнить процесс управления проектированием, который можно разделить на подпроцессы: создание ьчасти проектной информации, контроль ьчасти проектной информации, внесение ьчасти проектной информации в ЭМ (рисунок).

Нормативная документация

Подпроцессы процесса «создание электронной модели изделия»

В системе менеджмента качества должны быть предусмотрены процессы, гарантирующие правильное построение ЭМИ. Оно может быть достигнуто следующими путями:

- разработкой комплексов методической (нормативной) документации, регламентирующей выполнение процессов и их подпроцессов по созданию проектной информации;

- разработкой комплексов методической (нормативной) документации, регламентирующей выполнение процессов контроля и добавления проектной информации в создаваемую ЭМИ.

Процессы проектирования изделий и выпуска электронной конструкторской документации (ЭКД) на современном предприятии в системе автоматизированного проектирования (САПР) затруднительны без использования качественных средств автоматизированного контроля.

ЭМ машиностроительного изделия, создаваемая в среде Siemens NX (параметрическая система твердотельного моделирования), — высокоорганизованная система геометрических сведений об изделии. С другой стороны, программные средства управления данными об изделии (PDM), т. е. такая система, как Teamcenter, интегрируясь со

Методы обеспечения контроля качества электронной модели машиностроительного изделия ...

средой NX, обеспечивает информационную поддержку, контроль и постоянный мониторинг процессов проектирования.

Типовыми ошибками при разработке конструктивной ЭМ (КЭМ) детали являются:

- произвольный сдвиг модели при ее позиционировании в координатном пространстве;

- погрешности образмеривания модели в эскизе;

- некорректный захват элементов модели при выполнении некоторых операций, например, отсечения и обрезки;

- погрешности, появляющиеся в результате трансляции модели в другие форматы, отличные от исходного формата, например, при архивном хранении модели в нейтральных форматах, таких как ISO/TS 10303-203 (STEP).

Типовыми ошибками при разработке конструктивной ЭМ сборочной единицы (ЭМСЕ) являются:

- нарушение целостности ЭМ сборочной единицы;

- несоответствие структуры ЭМСЕ реальной конструкции сборочной единицы.

1 этап: «ручная» проверка средствами NX, кроме проверок, включенных в профиль автоматизированной проверки в соответствии с этапом 2;

2 этап: автоматизированная конструкторская проверка (модуль «Check-Mate» в N Х), подробно изложен в статье [3];

3 этап: нормоконтроль в соответствии с ЕСКД и стандартами предприятия (СТП).

При геометрической увязке ЭМ в процессе ее создания проводятся следующие виды контроля средствами NX (этап 1):

- конструкторский;

- технологический, т. е. соответствие утвержденным принципам, методикам и технологиям проектирования.

Целью проведения конструкторского контроля ЭМ является достижение полного соответствия геометрических параметров ЭМ исходным данным для проектирования (теоретическим и расчетным схемам).

Конструкторский контроль ЭМ включает следующие виды проверок:

- конструкторская проверка — соответствие ЭМ проектной документации, свойств применяемого материала — расчетным нагрузкам, весовой контроль, увязка ЭМ в сборках;

- инструментальная проверка — использует средства контроля геометрии и правил проектирования при создании ЭМ, интегрированные в NX;

- проверка оформления модели — соответствие ЭМ положению по созданию конструктивных электронных моделей в системе NX, в том числе присутствие и верность атрибутной части ЭМД/ЭМСЕ.

Конструкторскую, инструментальную и проверку оформления модели проводят исполнители — разработчики ЭМ.

В качестве примера конструкторской проверки можно привести проверку ЭМ в файле общей (агрегатной) сборки: после окончательного позиционирования всех входящих сборочных единиц и деталей производится проверка ЭМ на их взаимное расположение, на возможную неувязку чертежей деталей и правильность построения самой модели с использованием инструмента NX Анализ ^ Зазоры в сборке ^ Выполнить анализ.

Инструментальная проверка реализуется, интегрированными в NX интерактивными инструментами контроля геометрии, технологии и правил проектирования, что позволяет в процессе создания ЭМ контролировать результат проектирования, не допуская создания ошибочных геометрических элементов.

К этой категории относится проверка на геометрическую целостность (Examine Geometry), т. е. ищутся тела, которые не удовлетворяют условиям целостности. Эта опция проверяет целостность топологической структуры, полноценность геометрических объектов и непрерывность граней и ребер по первой производной.

Выполняется также проверка структуры геометрических данных (Data Structures) на предмет ее порчи.

Выполняется контроль файловой структуры ЭМ — данная проверка включает обязательное соблюдение в процессе моделирования ряда требований СТП:

- проверка правильности имени файла ЭМ;

- наличие утвержденных обязательных атрибутов в файле ЭМ;

- наличие утвержденных ссылочных наборов в файле ЭМ;

- проверка распределения геометрических объектов по слоям, нумерации слоев, имен категорий и цвета объектов.

Выполняется также контроль правил и методик проектирования — данная проверка включает рекомендуемое соблюдение ряда правил и методик в процессе моделирования.

Автоматизированная конструкторская проверка (этап 2) является эффективным инструментом контроля ЭКД для конструкторов. Она используется как формальное обеспечение качества геометрии с точки зрения оптимальных методик моделирования, соответствия требованиям ГОСТ, ОСТ, СТП и требованиям заказчика. Применяется для оценки прохождения всех критических точек процесса имитационного моделирования и в то же время проверяет соответствие атрибутивной информации на правильность построения сборки и на соответствие массовым, прочностным, аэродинамическим и другим характеристикам изделия.

Автоматизированная конструкторская проверка нужна для проверки правильности конфигурирования изделия, соответствия техни-

Методы обеспечения контроля качества электронной модели машиностроительного изделия ...

ческим требованиям, собираемости, соответствия технологическим процессам, а также правильности вносимой информации в атрибуты элементов конструкции.

Основные задачи автоматизированной конструкторской проверки:

- возможность постоянно контролировать процесс проектирования и не возвращаться назад для исправления ошибок;

- значительно сократить время проведения и повысить качество контроля;

- дать возможность разработчику ЭМ перед сдачей электронных моделей выполнить контроль самостоятельно и исправить ошибки с меньшими потерями;

- выдать по завершении всех проверок отчет с отображением ошибок и предупреждений и сопроводить его рекомендациями конструктору по их исправлению.

Третий этап проверки качества определяет правильность оформления ЭМ перед выпуском КД. В этом случае проверка ЭМ проводится после завершения его создания путем измерения положения характерных точек относительно базовых элементов, измерения толщин, длин и углов с целью возможного исключения дробных размеров на чертеже (12,043 и т. п.) с последующим внесением изменений в ЭМ.

Проводится также оценка атрибутов моделей и удостоверяющей документации. Проверка на этом этапе проводится службой «чекеров» подразделения, отвечающего за сопровождение и состояние ЭМ. При этом используется функционал системы ТеашсеПег, обеспечивающий режим электронного нормоконтроля по проверке ЭМ деталей и сборочных единиц. Создаваемые на базе ЭМ электронные чертежи должны соответствовать требованиям, изложенным в СТП по электронным документам.

Таким образом, многоступенчатая система контроля ЭМ машиностроительного изделия позволит сократить сроки выпуска КД и повысить ее качество.

ЛИТЕРАТУРА

[1] ГОСТ 2.052-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения. Москва, Стандартинформ, 2007, 10 с.

[2] ГОСТ 2.053-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная структура изделия. Общие положения. Москва, Стандартинформ, 2007, 10 с.

[3] Блинова А.А., Гаврилова Н.Ю., Пащенко О.Б. Методы контроля твердотельных электронных моделей машиностроительного изделия на всех этапах его жизненного цикла. ВестникМГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2012, № 2, с. 80-84.

Статья поступила в редакцию 10.06.2013

Ссылку на эту статью просим оформлять следующим образом:

Головин Д.Л., Жилич К.В., Пащенко О.Б. Методы обеспечения контроля качества электронной модели машиностроительного изделия с использованием CALS-технологий. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 6. URL: http://engjournal.ru/catalog/it/hidden/782.html

Головин Дмитрий Леонидович родился в 1945 г., окончил МАИ в 1968 г. Канд. техн. наук, доцент МАИ. Автор 50 опубликованных работ в области информационных технологий и автоматизированного проектирования. е-mail: dlgolovin@bk.ru

Жилич Константин Викторович родился в 1988 г., окончил МАИ в 2010 г. Инженер-конструктор ОКБ ОАО «Туполев», аспирант МАИ. е-mail: kzhilich@mail.ru

Пащенко Олег Борисович родился в 1957 г., окончил МАИ в 1983 г. Канд. техн. наук, доцент кафедры «Программное обеспечение ЭВМ и информационные технологии» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Ведущий инженер конструкторского бюро Инженерного центра ОАО «РСК «МиГ». Автор 19 опубликованных работ в области информационных технологий и автоматизированного проектирования. е-mail: alexandoleg@post.ru