CC BY
8МАШИНОСТРОЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ
УДК 658.512
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ВИТЕБСКОЙ ОБЛАСТИ
д-р техн. наук, проф. Н.Н. ПОПОК (Полоцкий государственный университет); канд. техн. наук Н.В. БЕЛЯКОВ, канд. техн. наук, проф. В.И. ОЛЬШАНСКИЙ, Ю.Е. МАХАРИНСКИЙ (Витебский государственный технологический университет);
М.М. ЖАДОВИЧ, Д.Б. ЕРМАШКЕВИЧ (Институт БЕЛОРГСТАНКИНПРОМ, Минск);
А.В. БЕЛЕЦКИЙ (ОАО «ВИСТАН», Витебск);
В.В. ВЕЛИЧКО (ОАО «Станкозавод Красный Борец», Орша)
Приводятся основы создания и функционирования системы автоматизированного проектирования технологических процессов корпусных деталей. Система позволяет производить автоматизированное проектирование техпроцессов изготовления корпусных деталей средних габаритных размеров в автоматическом и диалоговом режимах или их сочетаниях; создавать и вести базы данных функциональных модулей, комплексных технологических процессов, нормативно-справочной информации базовых предприятий; формировать и корректировать управляющие программы для станков с ЧПУ, а также комплект стандартных технологических документов.
Введение. Корпусные детали состоят из разнообразных конструктивных элементов, различным образом сориентированных в пространстве и имеют высокие требования по точности их взаимного расположения (рис. 1). В практической работе в большинстве случаев для каждой новой корпусной детали разрабатываются индивидуальные технологические процессы. Принятие проектных технологических решений часто основывается на опыте и интуиции проектировщика. В общей номенклатуре деталей, применяемых в машиностроении, корпусные детали составляют 5... 20 %. Причем порядка 60 % из них являются деталями средних габаритных размеров. Трудоемкость проектирования технологических процессов изготовления этих деталей в 5.10 раз выше трудоемкости проектирования технологий изготовления деталей других классов. Сократить трудоемкость проектирования в десятки раз и повысить качество проектных работ позволяет их автоматизация.
BCH-3A50CNC2.23
ОШ-618.1.Ф3.44.0
ВС-630Ф4.30.106
0рша-60150.41.0
0Ш-628.Ф3.41.1.105
3Е711ВФ1.36.0.101
0рша-Ф32Г.20.0.103
ВС-630Ф4.21.101
Рис. 1. Иллюстрации некоторых корпусных деталей заводов ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец»
В настоящее время системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) наиболее эффективно используются при разработке типовых и групповых технологических процессов изготовления деталей классов «тела вращения» и «планки». Автоматизация разработки технологических процессов изготовления корпусных деталей ограничивается недостаточными теоретическими и технологическими основами: по классификации конструктивных элементов; созданию конструкторско-технологической модели заготовки; использованию преимуществ гибких и модульных технологий в проектировании индивидуальных технологических процессов; алгоритмизации проектирования технологических процессов. В этой связи работа, направленная на создание САПР изготовления корпусных деталей, является актуальной.
Для автоматизации создания комплекта технологической документации на изготовление корпусных деталей на станкостроительных предприятиях Витебской области в рамках задания 01.26 Региональной научно-технической программы «Инновационное развитие Витебской области» разработана САПР ТП корпусных деталей средних габаритных размеров. Задание выполнялось совместно с ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец» на базе САПР ОАО «Институт БЕЛОРГСТАНКИНПРОМ» с использованием методик, моделей и алгоритмов, разрабатываемых в УО «ВГТУ» и УО «ПГУ».
Целью разработки явилась автоматизация создания комплекта технологической документации на изготовление корпусных деталей средних габаритных размеров на станкостроительных предприятиях ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец» на базе САПР ТП ОАО «Институт БЕЛОРГСТАНКИНПРОМ» с использованием методик, моделей и алгоритмов УО «ВГТУ».
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи: проведен анализ существующих САПР ТП, разработан алгоритм функционирования и общая структура CAPP-системы корпусных деталей на базовых предприятиях, разработана система классификации конструктивных элементов (функциональных модулей (ФМ)) базовых предприятий, структура входных и выходных данных и формат баз данных, иллюстрированные классификаторы корпусных деталей и комплексных ФМ, а также технологический регламент обработки ФМ на базовых предприятиях; разработан метод формирования и массив комплексных технологических процессов для корпусных деталей, методические рекомендации по базированию и базам для САПР корпусных деталей; определена конфигурация технических средств; разработан комплект подпрограмм конструктивно-технологической модели; проведен анализ технологических документов базовых предприятий; уточнена структура и формы представления выходных данных; разработаны базы данных по нормативно-справочной информации на базовых предприятиях; проведена интеграция подпрограмм конструктивно-технологической модели в программное обеспечение и его комплексная отладка, предварительные испытания; разработаны программные документы; проведена опытная эксплуатация системы, производственные приемочные испытания; созданы автоматизированные рабочие места на базовых предприятиях.
Объект разработки - машиностроительные изделия, в частности детали средних габаритных размеров класса «корпус», конструктивные элементы, технологические процессы изготовления деталей, а также системы автоматизированного проектирования технологических процессов, их функциональные возможности, инструментарий, теоретические основы функционирования.
Для исследования и решения поставленных в работе задач использовались методы теории автоматизации проектирования, теории базирования, системно-структурного анализа и моделирования, алгебры логики, теории множеств. Проводился анализ литературных источников, электронных изданий, опыта использования систем автоматизированного проектирования на предприятиях, а также анализ конструкторской и технологической документации в соответствующих бюро станкостроительных заводов.
В ходе проведения исследований было проанализировано 320 информационных источников. В результате исследований установлено, что теоретические основы САПР ТП в странах СНГ были заложены советскими учеными: А.П. Соколовским, С.П. Митрофановым (типовая и групповая технология); Г.К. Горанским (САПР ТП на основе таблиц кодировочных сведений); В.Д. Цветковым (многоуровневая итерационная система проектирования ТП тел вращения); А.Г. Раковичем (САПР приспособлений); В.Г. Старостиным и В.Е. Лелюхиным (синтез ТП на основе матричного представления детали); В.Х. Гольдфельдом и А.А. Саратовым (формализация выбора баз для тел вращения); Б.Е. Челищевым (анализ графовых структур для синтеза ТП); Б.С. Балакшиным (модульная технология) и другими.
Исследованиям проблемы формализации проектирования в Республике Беларусь посвящены работы: Г.М. Левина, Е.В. Владимирова, Л.Н. Ламбина, В.И. Махнача, С.В. Медведева и др. (САПР ТП деталей и компоновок агрегатных станков, САПР ТП обработки деталей класса «валы и втулки», САПР конструкций приспособлений) - ОИПИ НАНБ, г. Минск; М.М. Кане, А.И. Медведева, И.П. Филонова, Л.В. Курча и др. (Формализация и стандартизация проектирования процессов изготовления зубчатых колес; выбор и назначение баз при контроле деталей) - БНТУ, г. Минск; Н.Н. Попок, М.Л. Хейфеца, С.В. Кухты (Автоматизация проектирования технологических процессов многономенклатурного производства) - ПГУ, г. Новополоцк; М.Ф. Пашкевича (Теория базирования заготовок) - МГТУ, г. Могилев. В Российской Федерации тематика разрабатывается такими учеными, как И.П. Норенков, Ю.М. Соломенцев, Б.Н. Байор, В.Н. Емельянов, и другими.
Анализ источников дальнего зарубежья показывает, что развитие теоретических основ САПР ТП здесь основывается на развитии идей типовой и групповой технологии, а также разработке диалоговых систем проектирования. Однако основной особенностью построения систем является то, что эти системы развивались обособленно в пределах предприятий или корпораций. В большинстве случаев технология является «Ноу-хау» предприятия. Этим вызвано развитие универсальных экспертных систем на основе баз знаний, которые призваны осуществлять поддержку решения на различных предприятиях.
Традиции отечественных предприятий и предприятий дальнего зарубежья существенно разнятся.
В Советском Союзе и странах СЭВ основы технологии машиностроения популяризировались. Разрабатывались технологические регламенты обработки деталей. Было создано множество ГОСТов по проектированию технологических процессов, оформлению документации.
В странах дальнего зарубежья особое внимание уделяется разработке теоретических основ: построения графических редакторов; автоматизации проектирования ТП сборки; динамического анализа моделей; применения ЭВМ в радиоэлектронике, литейного производства и др. Для машиностроения получили развитие теоретические основы систем автоматизации разработки управляющих программ станков с ЧПУ, оснастки для них, а также системы диалога, анализа типового ТП и экспертные системы проектирования.
В результате анализа установлено, что методики и формальные процедуры проектирования технологических процессов изготовления корпусных деталей (включающие такие трудноформализуемые процедуры, как выбор маршрута и основных технологических операций, назначение схем базирования, выбор условий обеспечения заданной точности обработки и др.) разработаны не до конца. Принятие проектных решений часто основывается на опыте и интуиции проектировщика. Следствием этого является отсутствие работоспособных специализированных САПР ТП изготовления корпусных деталей.
На рынке САПР представлены системы США, Великобритании, Германии, Франции, Италии, Индии, Китая, России, Беларуси и др. Большую часть рынка занимают: CAD - Computer Aided Design (автоматизированное проектирование изделий); САМ - Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства); САЕ - Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ); САРР - Computer Aided Process Planning (автоматизированное проектирование технологических процессов); СААР - Computer Aided Assembly Planning (автоматизированное проектирование процессов сборки); PDM - Product Data Management (управление проектными данными о продукте (изделии)); PLM - Product Life Cycle Management (управление жизненным циклом изделия); ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием); MRP - Manufacturing (Material) Requirement Planning (планирование производства); CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление) системы. Проектирование ТП изготовления деталей обеспечивают системы САРР. Системы САМ, САРР, СААР относят к САПР ТП. Системы САРР могут входить в интегрированные САПР, например, системы CAE/ CAD/ CAM/ САРР.
Установлено, что наибольшее распространение в странах СНГ получило 25 различных СААР-систем. Это такие системы, как: ADEM, NATTA, Pro/TechDoc, SprutTP, SWR-технология, TECHCARD, Technologi CS, Techwind, T-FLEX Технология, «Автомат», ВЕРТИКАЛЬ, Импуль, КАРУС, Темп, Технолог Гепард, Компас-Автопроект, ТехноПро. Однако ни одна из систем не позволяет в автоматизированном режиме формировать технологические процессы изготовления корпусных деталей. Проведенный обзор и анализ функциональных возможностей систем позволил сформировать сравнительную таблицу возможностей САПР (табл. 1).
В машиностроении при подготовке производства деталей машин традиционно используются следующие основные методы организации производства [1 - 3]:
1) метод, основанный на типизации технологических процессов;
2) метод групповой обработки деталей;
3) метод модульной технологии.
В настоящей работе для корпусных деталей предлагается использовать концепцию построения технологических процессов на основе всех трех перечисленных методов организации производства. Концептуально технологический процесс предлагается формировать на основе идей типовой и групповой технологии с дальнейшим использованием функциональных модулей и маршрутов их обработки в качестве дополнительных поверхностей.
Основой метода формирования комплексных технологических процессов является классификация и группирование деталей, видов работ и технологических процессов. При проектировании технологии по коду выбранной типовой детали необходимо сопоставить код комплексного технологического процесса ее изготовления. Создание комплексных деталей осуществлялась на основе классификации элементов конструкторских архивов ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец». При этом использовался эволюционный способ [4] формирования массивов комплексных деталей и технологических процессов. Для реализации способа множество деталей, изготавливаемых на предприятии, делилось на ряд
технологически подобных. В каждой группе выбиралась базовая (обычно наиболее сложная) деталь. Технологический процесс ее изготовления также можно считать базовым. Другие детали данной группы будут присоединяемыми. Сопоставляя технологические процессы изготовления базовой и присоединяемой деталей, формировался (если это возможно) обобщенный технологический процесс. Используя массив дополнительных поверхностей (функциональных модулей), можно получить в конце концов комплексную деталь и технологический процесс. Такой подход к формированию массивов комплексных деталей и технологических процессов делает их открытыми для развития и совершенствования.
Таблица 1
Фрагмент таблицы сравнительного анализа возможностей систем
Характеристика ADEM NATTA Pro/TechDoc SprutTP SWR-технология TECHCARD Technologi CS Techwind T-FLEX-технология «Автомат» ВЕРТИКАЛЬ Импуль КАРУС Темп Технолог Гепард Компас-Автопроект ТехноПро
Проектирование ТП
диалоговое x x x x x x x x x - x x x x x x x
на базе типового ТП x - - x - x x x x x x x x x x x x
модульный принцип - x - - - - x - - - - - - - - x -
Автоматический режим для деталей:
тела вращения - - - - - - x - - x - - - - - - -
призмы - - - - - - x - - x - - - - -
корпусы
Работа непосредственно в бланке - - - x x
Передача данных из CAD - x x - - - - - x - - - - - - x
Интеграция с CAM x x
Интеграция с PDM x x x - x x x x x - x - - x x x
Дерево формирования ТП x x - x - x x - x - x x x x x x x
Редактор бланков - - - - x x x - x - x - - x x
Построение операционных эскизов x - - x - x x - x - x - - x - x x
В результате анализа чертежей корпусных деталей средних габаритных размеров ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец» выделен ряд классификационных признаков деталей, разработана структура классификации и классификаторы деталей [5] (рис. 2).
Рис. 2. Система классификации деталей на базовых предприятиях
Все классы предлагается делить на 5 и 6 подклассов. Внутри подклассов имеются группы, внутри групп - подгруппы, виды и другие иерархические подуровни. Признаки подуровней для различных классов различны. Классификатор представляет собой классификационную сетку с множеством уровней и поду-
ровней, особыми признаками классификации на уровнях (рис. 3). Каждой классификационной группе присвоен цифровой код так, чтобы между классификационными группами и их кодами существовало однозначное соответствие.
Подгруппа
Рис. 3. Классификационные признаки деталей подкласса 01
Для создания метода формирования комплексных технологических процессов проведен анализ частных технологических процессов изготовления деталей в технологических бюро станкостроительных заводов ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец». В общей сложности было проанализировано 350 технологий изготовления деталей средних габаритных размеров. Для проведения исследований технологические процессы изначально распределялись по применяемости их в станках (табл. 2) и по служебному назначению (табл. 3). В строках таблиц 2 и 3 указаны обозначения технологических процессов на детали.
Таблица 2
Фрагмент классификатора технологических процессов изготовления корпусных деталей по применяемости в станках на ОАО «ВИСТАН»
Модель станка
5Б352ПФ2 53Б30ПФ2 ВС-122 ВС-630Ф4 16ВТ20 ВС-Е028 ВШ-152УВ
11.103A 11.01/1 10.101 17.101 ^.101 20.107 11.101
11.106 11.105 11.10^ 20.101 11.102A 20.110 11.102
17.101 11.107 11.108 20.102 1^.103 20.111 12.101
21.101 11.108СБ 12.10^ 21.101 12.101 24.101 15.101
22.101 15.101 ^.101 30.102 21.101 34.101 21.102
23.020СБ ^.101 20.101Б 30.106 30.10^ 34.10^ 22.101
24.101 21.101 20.102A 30.107 30.104 34.102 30.101
27.010 23.010СБ 23.102 30A.101 31.101 34.102A 30Э.101
27.102 23.102A 30A.101 30A.103 42.013СБ 40.101 31.10^
31.101 30.010 30А.207Б 30A.104 42.014СБ 40.102
35.101 30.020/1 33.10^ 33.101 44.103 82.101
35.102 30.101 33.103Б 33A.101 44.104
35.108 33.101 33.104Б 44A.104
Таблица 3
Фрагмент классификатора технологических процессов изготовления корпусных деталей по функциональному назначению на ОАО «Станкозавод Красный Борец»
Функциональное назначение
головки шлифовальные корпуса бабок корпуса механизмов правки суппорта
ОШ-636Ф3.30.0.101.0.00 3Д710АФ10.30.1.102.2.00 ОШ-642.30.0.101.0.00 Орша-60120.30.0.101.0.00 ОШ-220М.30.0.101.0.00 3Д711ВФ11.30.1.101.1.00 Орша-60150.30.1.101.0.00 Орша-60150.30.0.101.0.00 ОШ-400Ф11.30.1.101.1.00 ОШ-550.30.0.101.0.00 ОШ-618.1.Ф3.44.0.010 ОШ-618.1.Ф3.43.0.101. ОШ-650Ф3.42.0.010.0 ОШ-636Ф3.40.0.101.0 ОШ-620.6.Ф3.43.0.101.1 ОШ-620.3.Ф3.43.0.101.0. ОШ-618.2.Ф3.41.0.101.0. ОШ-600Ф3.1.40.0.101.0. Орша-60150.43.0.101.0.0 ОШ-642.30.0.010.0.02 ОШ-643Ф3.41.0.101 ОШ-628.Ф3.41.1.103 ОШ-628.Ф3.41.1.101 ОШ-600Ф3.1.45.0.101 ОШ-220М.41.0.102 ОШ-220М.41.0.101 Орша-60150.41.0.102 Орша-60150.41.0.101 Орша-60120.47.0.101 Орша-60120.40.0.101 3Д70.П43.00.0.101 ... Орша-Ф32Г.20.0.101.0.00 ОШ-400Ф11.20.2.101.0.00 3Д711АФ10-1.20.2.101.1 3Д711АФ10-1.20.2.101.0 3Д721АФ11-1.20.0.101.1 ОШ-400Ф11.20.0.101.0.00 ОШ-400Ф11.20.1.101.0.00 ORSHA-4080.20.0.101
Далее технологические процессы распределены по классификационным признакам деталей (табл. 4).
Таблица 4
Группирование технологических процессов ОАО «ВИСТАН» по кодировочным признакам
Код признаков Технологический процесс изготовления деталей
Подкласс 01
0101111 BCH-3A50CNC2.11.102
0101112 BC-80.31.101; BCH-3A50CNC2.20A.102
0101122 BCH-3A50CNC2.23.105; BCH-3A50CNC2.17A.101;16.BТ20.44.103
0101132 5Д312.22.101; ВС-630Ф4.17.101; ВС-630Ф4.21.101; ВШ-028.51.222; 5Б352ПФ2.21.101; 5Б352ПФ2.35.102
0101133 BCH-3A50CNC2.17.101; ВШ-152УВ.30.101; ВШ-152УВ.30Э.101; 5Б352ПФ2.17.101
0101212 5Б352ПФ2.22.101; BCH-620CNC.22.101
0101222 ВСН-122.11.108
01021133 BC-E028.20.107
01021233 53Б30ПФ4.33.101
Подкласс 02
0201112 53Б30ПФ4.33.102; BC-122.20.102A BC-122.23.102; BC-122.33.103Б; BC-122.33.104Б; BC-E028.20.110; 5Б352ПФ2.66.103
Детали, отнесенные к одному типу, характеризуются общностью процессов обработки основных поверхностей. Комплексный процесс разрабатывается на комплексную деталь, обладающую наибольшим количеством характерных признаков, или на совокупность деталей одного класса и охватывает все операции данного типа, а не только операции обработки основных поверхностей.
Для исследования общности технологии и определения базовых поверхностей и порядка смены баз технологические процессы представлялись в виде сравнительного описания операций (табл. 5).
Таблица 5
Сравнительная таблица техпроцессов деталей (коды 0101111 0101112 0101122)
Операция Подкласс 01
0101111 0101112 0101122
BCH - 3A50CNC2.11.102 BC-80.31.101 BCH- 3A50CNC2.23.105
1 2 3 4
005 Перемещение Кран мостовой Перемещение Перемещение Кран мостовой
010 Дробеструйная Разметка Разметочная плита. Красить места разметки меловым раствором Установить деталь на поверхность «Е» на разметочную плиту, выверить. Разметить ось «Ж». Линию разметки вынести по контуру... Разметочная Проверить размеры отливки Проверить размеры отливки Нанести осевые линии Разметить деталь под обработку: нижнюю в размер 5 Плоскость разъема в размер 104 (А-А)
Окончание таблицы 5
1 2 3 4
015 Разметочная Проверить размеры отливки Нанести осевые Разметить под мехобработку Горизонтально-расточная 2А662Ф2-1 Установить деталь поверхностью «Е» на столе, выверить по разметке, закрепить. Фрезеровать поверхность размера 82 как чисто технологически для базы Горизонтально-расточная Установить плоскостью разъема Е, выверить по линии разметки, крепить (на подкладках) С поворотом на 90° Фрезеровать: нижнюю плоскость, выдержать размер 5 до 8, боковую по размеру 330 до чистоты ...
030 Вибростарение Контроль Старение
В результате проведенных исследований установлено, что на уровне подгрупп детали обладают общностью технологии и на них становится возможным сформировать комплексный технологический
процесс (КТП). Дальнейшее сопоставление технологических процессов на уровне групп также может позволить их объединить.
Для формирования образа комплексной детали присваиваются номера главным функциональным модулям, определяющим деталь на множестве признаков каждой детали подгруппы. В пределах каждой комплексной детали частные детали обладают общностью конструктивных признаков и отличаются между собой некоторыми размерами, не влияющими на технологию изготовления. Обработка деталей должна осуществляться по единому плану операций с одинаковым числом установок, на однородных станках и приспособлениях. Так, для деталей подгруппы 01011 ОАО «ВИСТАН» внешний вид комплексной детали можно представить в виде, представленном на рисунке 4.
После проведения анализа деталей группы по конструктивным и конструкторско-технологическим признакам выделяются общие главные поверхности для всех деталей группы. Результаты анализа оформлялись в виде массива, представленного в таблице 6. На основе анализа таблицы создается комплексная деталь, которая включает все общие функциональные модули.
Таблица 6
Формат массива представления состава конструктивных элементов деталей в группе
Рис. 4. Внешний вид абстрактной комплексной детали для группы 01011 ОАО «ВИСТАН»
Номер характерной поверхности Детали
КТП 01011 ВСН -3А50СЗДС2.23 5Б35ПФ2.17.1012
1 X X X
2 X X (2 шт.)
3 X
4 X X X
5 X X
6 X
7 X X X
8 X X (4 шт.) X (2 шт.)
9 X X (6 шт.) X (6 шт.)
10 X X X
Значок «X» обозначает, что деталь имеет главный определяющий признак функционального модуля.
При разработке комплексного технологического маршрута обработки на основе анализа таблиц сравнения ТП определялась последовательность технологических операций. Технологический маршрут обработки комплексной детали и частных случаев деталей представлялись в виде таблицы 7.
Унификация комплексов поверхностей позволяет организовать библиотеку составных частей деталей, из которых можно формировать основные формы детали при конструировании, и библиотеку комплексов дополнительных поверхностей (функциональных модулей) [6; 7], которые используют для обогащения основных форм. Унификация комплексов поверхностей создает основу для унификации операционных ТП, схем обработки комплекса поверхностей, фрагментов планов обработки, совмещений при обработке комплекса поверхностей, вспомогательного, режущего и мерительного инструментов. Во многих случаях одна из поверхностей функционального модуля выполняет его служебное назначение, а остальные обеспечивают это выполнение. Классификатор функциональных модулей деталей представляет собой систему, в которой модули размещены по определенным признакам и принципу, и предназначен для выполнения задачи создания конструкторско -технологической модели заготовки. На основе анализа чертежей и операционных эскизов корпусных деталей станкостроительных заводов ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный борец» уточнен классификатор форм комплексных ФМ по служебному назначению [6 - 7].
Таблица 7
Технологический комплексный маршрут и маршрут обработки частных деталей
Детали Комплексные операции
разметочная горизонтально-расточная (продольно-фрезерная) горизонтально-расточная (продольно-фрезерная) горизонтально-расточная
Комплексная деталь 1 4,7 8
ВСН -3А50СЗДС2.23.105 X X X X
5Б35ПФ2.17.1012 X (X) (X) X
Основными компонентами разработанной системы для корпусных деталей являются (рис. 5): программный комплекс для графического ввода геометрической информации, подготовки исходных данных для технологического проектирования и автоматизированного формирования операционных эскизов для заготовок корпусных деталей (ПК Техграф); программно-методический комплекс механической обработки корпусных деталей (ПМК Технология); программный комплекс генерации форм технологических и других документов (ПК Генератор); система формирования управляющих программ для станков с ЧПУ; единая база данных технологического назначения; программа обеспечивающая функционирование системы во всех режимах, включая автономное функционирование подсистем САПР ТП и контроль состояния этапов технологического проектирования (Диспетчер).
Рис. 5. Принципиальная структурная схема системы
Исходной информацией для ОЛПР ТП механической обработки корпусных деталей являются: сведения о составе изделия, формируемые в диалоговом режиме на базе конструкторско-технологической спецификации и представляющие собой список обозначений изделий (узлов), сборочных единиц (подузлов), деталей; информация о детали и ее конструктивных элементах (функциональных модулях); общие сведения (наименование, обозначение, материал, масса и др.); геометрическая информация с электронного или выполненного на бумажных носителях.
Основными режимами работы системы являются: «Дрхив изделий» (рис. 6), «Жвод исходных данных», «Проектирование», «База данных». Работа в режиме «Дрхив изделий» предусматривает: ввод, корректировку, удаление изделия, сборочной единицы (узла), детали; ввод (удаление) детали в рабочий список (на проектирование); печать технологических и сводных документов на деталь (изделие).
Рис. 6. Некоторые интерфейсы режимов архива изделия, проектирования и создания функциональных модулей
Работа в режиме «Ввод исходных данных» предусматривает режимы «Кодирование» при наличии бумажной формы чертежа и «Графический ввод» при наличии электронной формы чертежа. Работа в режиме «Проектирование» предусматривает: ввод исходных данных; проектирование в автоматическом режиме; проектирование в диалоговом режиме; проектирование с редактированием; запись в архив; формирование эскизов для механообработки. Работа в режиме «База данных» предусматривает работу по формированию и использованию баз данных: оборудования; оснастки; материалов; заготовок; операций; переходов; пользователей и предприятий; комплексных технологических процессов; конструктивно-технологических элементов (см. рис. 6), нормативов.
Заключение. Разработанная САПР технологических процессов механической обработки корпусных деталей предназначается для повышения уровня автоматизации технологической подготовки единичного, мелкосерийного и серийного механообрабатывающего производства. Система призвана обеспечить технико-экономический эффект за счет снижения трудоемкости, сокращения сроков технологического проектирования и повышения оперативности обеспечения производства необходимой документацией.
Система позволяет:
- производить автоматизированное проектирование техпроцессов изготовления корпусных деталей средних габаритных размеров (150... 900 мм) с использованием исходной информации как с чертежей на бумажном носителе, так и с электронных чертежей деталей в автоматическом и диалоговом режимах или их сочетаниях;
- создавать, корректировать и вести базы данных функциональных модулей комплексных технологических процессов, нормативно-справочной информации (оборудование, оснастка и т.д.) базовых предприятий; вести архив графической и технологической информации;
- формировать управляющие программы для станков с числовым программным управлением, а также комплект стандартных технологических документов и их корректировать.
Проведена опытная эксплуатация и приемочные испытания САПР ТП корпусных деталей на ОАО «ВИСТАН» и ОАО «Станкозавод Красный Борец». Также результаты внедрены в учебный процесс.
Разработанная система будет использована на базовых предприятиях в соответствии с программой освоения для проектирования технологических процессов изготовления деталей для серийных и опытных образцов станков и для реализации (с последующей адаптацией специалистами ОАО «Институт БЕЛОРГСТАНКИНПРОМ») прочим потребителям.
Система может использоваться в технологических службах станкостроительных предприятий, а также в соответствующих подразделениях научно-исследовательских, проектно-конструкторских и технологических институтах. Использование системы в учебном процессе в высших и средних специальных учебных заведениях соответствующего профиля позволит повысить качество подготовки специалистов по технологии машиностроения и автоматизации проектирования технологии механической обработки деталей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколовский, А.П. Курс технологии машиностроения / А.П. Соколовский. - М.: Машгиз, 1947. - 343 с.
2. Митрофанов, С.П. Групповая технология машиностроительного производства: в 2 т. / С.П. Митрофанов. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1983. - 2 т.
3. Базров, Б.М. Концепция модульного построения механосборочного производства / Б.М. Базров // СТИН. -1989. - № 11. - С. 16 - 19.
4. Основы теории проектирования технических систем: учеб. пособие для студентов вузов / Е.И. Маха-ринский [и др.]. - Витебск: УО «ВГТУ», 2009. - 354 с.
5. Иллюстрированный определитель деталей общемашиностроительного применения. - М.: Изд-во стандартов, 1977. - 228 с.
6. Попок, Н.Н. Методы и модели компьютерного проектирования технологических процессов изготовления корпусных деталей / Н.Н. Попок, Н.В. Беляков // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. - 2010. - № 2. - С. 68 - 74.
7. Беляков, Н.В. Информационная модель объекта производства в задаче компьютерного проектирования технологических процессов изготовления нетипизированных деталей / Н.В. Беляков, Н.Н. Попок // Вестн. Витебск. гос. технолог. ун-та; гл. ред. В.С. Башметов. - Витебск: УО «ВГТУ», 2009. - Вып. 17. -С. 111 - 117.
Поступила 04.05.2011
SYSTEM OF THE AUTOMATED DESIGN OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF MANUFACTURING OF CASE DETAILS AT THE MACHINE-TOOL CONSTRUCTING ENTERPRISES OF VITEBSK AREA
N. POPOK, N. BELIAKOV, V. OLSHANSKI, J. MAHARINSKI, М. ZHADOVICH, D. YERMASHKEVICH, А. BELECKI, V. VELICHKO
Bases of creation and functioning of system of the automated design of technological processes of case details are resulted. The developed system allows to make the automated design technological processes manufacturing of case details of average overall dimensions in automatic and dialogue modes or their combinations; to create and lead databases of functional modules, complex technological processes, the normative reference information of the base enterprises; to shape and correct operating programs for machine tools with computer numerical control (CNC), as well as the complete set of standard technological documents.
