ПОВЫШЕНИЕ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ПОДГОТОВКИ  ПРОИЗВОДСТВА  В  РАМКАХ  КОМПЬЮТЕРНО-ИНТЕГРИРОВАННОГО  ПРОСТРАНСТВА  ПРЕДПРИЯТИЯ  НА  ПРИМЕРЕ  ДЕТАЛИ  «ОСНОВАНИЕ»

Хлебников  Антон  Анатольевич

магистр,  АПИ(ф)ФГБОУ  ВПО  НГТУ,  г.  Арзамас

Кангин  Михаил  Владимирович

доцент,  канд.  техн.  наук,  доцент  АПИ(ф)ФГБОУ  ВПО  НГТУ  г.  Арзамас

E-mail: 

EFFICIENCY  IMPROVEMENT  OF  DESIGN-ENGINEERING  PREPRODUCTION  IN  TERMS  OF  COMPUTER  INTEGRATED  FACTORY  SPACE  USING  THE  EXAMPLE  OF  DETAIL  “BASE”

Anton  Khlebnikov

master  of  Arzamas  Polytechnic  Institute  —  branch  of  FSBEI  HVE  Nizhny  Novgorod  State  Technical  University  n.a.  R.E.  Alekseev,  Arzamas

Mikhail  Kangin

candidate  of  Science,  associate  professor  of  Arzamas  Polytechnic  Institute  —  branch  of  FSBEI  HVE  Nizhny  Novgorod  State  Technical  University  n.a.  R.E.  Alekseev,  Arzamas

АННОТАЦИЯ

В  данной  статье  рассмотрены  методы  автоматизации  конструкторско-технологической  подготовки  производства  с  использование  сквозной  3D-технологии  АСКОН  на  примере  детали  «Основание».

ABSTRACT

The  article  studies  automation  methods  of  design-engineering  preproduction  with  the  use  of  continuous  3D  technology  ASCON  using  the  example  of  detail  “Base”. 

Ключевые  слова:  конструкторско-технологическая  подготовка  производства;  сквозная  3D-технология.

Keywords:  design-engineering  preproduction;  continuous  3D  technology. 

Основными  факторами  эффективности  функционирования  машиностроительного  предприятия  являются  сжатые  сроки  и  высокое  качество  конструкторско-технологической  подготовки  производства  (КТПП)  [1,  с.  14].  Автоматизировать  и  повысить  эффективность  КТПП  позволяют  современные  CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM  системы.  Самостоятельное  использование  систем  CAD,  CAPP,  CAE,  CAM  дает  экономический  эффект.  Но  он  может  быть  существенно  увеличен  их  интеграцией  в  рамках  единого  компьютерно-интегрированного  пространства  предприятия. 

Такая  интеграционная  система  CAD/CAPP/CAE/CAM/PLM  на  информационном  уровне  поддерживается  единой  базой  данных.  В  ней  хранится  информация  о  структуре  и  геометрии  изделия  (как  результат  проектирования  в  CAD  системе),  о  технологии  изготовления  (как  результат  работы  CAPP  системы)  и  управляющие  программы  для  оборудования  с  ЧПУ  (как  исходная  информация  для  обработки  в  системе  CAM  на  оборудовании  с  ЧПУ).

Отечественной  реализацией  идеологии  и  принципов  концепции  PLM  стала  сквозная  3D-технология  АСКОН,  обеспечивающая  полную  сквозную  интеграцию  и  взаимодействие  всех  компонентов  автоматизированной  конструкторско-технологической  подготовки  производства.  Возможности  и  взаимодействие  систем,  обеспечивающих  сквозную  3D-технологию,  рассматриваются  на  примере  конструкторско-технологической  подготовки  производства  детали  «Основание».

Базовые  возможности  CAD  системы  Компас  3D  включают  в  себя  развитый  инструментарий  трёхмерного  твердотельного,  поверхностного  и  параметрического  моделирования,  который  позволяет  спроектировать  изделие  любой  степени  сложности  в  3D,  а  потом  оформить  на  это  изделие  комплект  документации,  необходимый  для  его  изготовления  в  соответствии  с  действующими  стандартами  (ГОСТ,  СТП  и  др.).

На  рисунке  1  показана  3D  модель  детали  «Основание»  в  окне  Компас  3D.

Рисунок  1.  3D  модель  детали  «Основание»  в  окне  Компас  3D

Введенная  в  программу  Компас  3D  CAE  система  APM  FEM  предназначена  для  выполнения  расчетов  различных  деталей  в  системе  Компас  3D  с  последующей  демонстрацией  результатов  этих  расчетов.

В  состав  APM  FEM  входят  программы  расчетов  сборочных  единиц,  вводятся  задания  на  предельно  допустимые  нагрузки.  Также  в  состав  APM  FEM  входят  генераторы  КЭ-сетки  и  постпроцессор.  Это  позволяет  моделировать  сборочные  единицы  узлов,  провести  их  анализ  в  условиях  различных  воздействий:  в  статике,  в  условиях  силового  воздействия,  работа  в  собственных  частотах  и  устойчивости  узла.

В  APM  FEM  имеется  функция  создания  КЭ-сетки,  при  вызове  которой  происходит  разделение  объекта  с  необходимым  заданным  шагом,  что  позволяет  создать  конечно-элементный  объект.

Проверка  на  прочность  в  APM  FEM  помогает  решать  линейные  задачи:  проводить  статические  расчеты,  устойчивости  детали,  воздействия  температуры,  тепловых  процессов,  проходящих  в  детали  при  работе.

На  рисунке  2  показаны  этапы  проведения  прочностного  анализа  детали  «Основание»:  создание  закреплений  и  ограничений,  задание  нагрузок,  формирование  КЭ-сетки  и  один  из  результатов  анализа.

Рисунок  2.  Этапы  проведения  прочностного  анализа  детали  «Основание»

Интеграция  c  Компас  3D  САPP  системы  Вертикаль  V5  обеспечивает  автоматический  перенос  данных  из  чертежа  (и  3D  модели)  в  текст  ТП;  обеспечивает  визуально  настраиваемые  связи  графических  данных  (конструкторской  информации)  со  структурными  элементами  ТП  (технологической  информацией);  просмотр  и  редактирование  планов  обработки  поверхностей  КТЭ  в  привязке  к  элементам  3D  модели;  навигацию  в  тексте  ТП  по  3D  модели  и  (или)  по  чертежу  [1,  с.  14].

Во  время  проектирования  ТП  в  САПР  ТП  Вертикаль: 

·выявлены  множества  конструкторско-технологических  элементов,  входящих  в  состав  детали  «Основание»,  и  сформировано  дерево  КТЭ,  отображающее  состав  элементарных  поверхностей  КТЭ  и  групп  КТЭ  детали;

·сформировано  дерево  ТП,  отображающее  состав  и  иерархию  операций,  переходов,  оснастки  и  других  объектов,  составляющих  технологический  процесс  изготовления  детали;

·при  проектировании  технологического  процесса  заполнено  дерево  КТЭ,  установлены  планы  обработки;

·настроены  связи  между  деревом  КТЭ,  деревом  ТП  и  3D  моделью  (чертежом),  что  позволило  легко  ориентироваться  в  техпроцессе.

Рисунок  3.  Фрагмент  ТП  в  рабочем  окне  Вертикаль  V5

Интеграция  Компас  3D  с  CAM  системой  ГеММа-3D  позволяет  создавать  программы  обработки  наиболее  сложных  деталей,  изготавливаемых  с  помощью  фрезерования,  сверления,  электроэрозионной  резки,  вырубки,  токарной  обработки,  гравировки.  В  состав  системы  входит  библиотека  постпроцессоров  в  исходных  текстах.

Система  Гемма  3D  может  осуществлять  работу  напрямую  с  геометрическими  данными  КОМПАС-3D  без  ручной  конвертации  в  промежуточные  форматы,  а  так  же  дорабатывать  геометрию  в  соответствии  с  конкретным  инструментом,  применяющимся  на  оборудовании  с  ЧПУ.  Чтобы  подготовить  управляющую  программу  в  Гемма  3D,  можно  использовать  любые  виды  геометрических  данных,  плоских  эскизов,  чертежей  и  поверхностей.  Для  оценки  точности  изготовления  сравниваются  результаты  обработки  с  математической  моделью  и  задаются  контурные  или  поверхностные  заготовки  произвольной  формы.  В  программе  Гемма  3D  параметрически  задаются  технологические  данные,  как  в  переходах,  так  и  между  ними,  используются  станочные  циклы  с  их  настройкой  на  любые  системы  ЧПУ.  Осуществляется  подготовка  технологических  эскизов  и  технологических  карт.  А  также  можно  визуализировать  обработку  и  редактировать  управляющие  программы.

В  ходе  написания  программы:

·       импортирована  деталь  из  Компас  в  систему  Гемма  3D;

·       созданы  ограничивающие  поверхности;

·       задана  геометрия  инструмента;

·       определены  режимы  резания;

·       выбраны  обрабатываемые  поверхности;

·       определены  размеры  заготовки;

·       указаны  ограничивающие  контуры;

·       рассчитаны  проходы;

·       визуализирована  обработка.

Фрагмент  управляющей  программы  в  рабочем  окне  Гемма3D  (рис.4).

Рисунок  4.  Фрагмент  управляющей  программы  в  рабочем  окне  Гемма3D

Сквозная  3D-технология  АСКОН  обеспечивает  автоматизацию  всех  этапов  и  процессов  конструкторско-технологической  подготовки  производства,  начиная  от  создания  вариантов  компоновки  нового  изделия  и  заканчивая  передачей  документации  в  производство  или  внешнему  заказчику.  При  этом  все  элементы  КТПП,  используя  централизованные  средства  хранения  и  обработки  данных,  органично  увязаны  в  единую  информационно-процессную  среду  проектирования  и  подготовки  производства.

Использование  сквозной  3D-технологии  АСКОН  в  конструкторско-технологической  подготовке  производства  позволяет:

·       сократить  сроки  КТПП;

·       существенно  повысить  качество  конструкторской  и  технологической  документации;

·       снизить  издержки  или  совсем  исключить  опытное  производство  изделий;

·       максимально  быстро  вводить  в  производство  модификации  изделий;

·       эффективно  эксплуатировать  парк  станочного  оборудования  (в  том  числе  дорогостоящее  импортное  оборудование  с  ЧПУ)  и  оптимизировать  расход  инструмента.

Список  литературы:

1.Суханова  М.И.,  Кангин  М.В.  Повышение  эффективности  технологической  подготовки  производства  с  использованием  САПР  ТП  ВЕРТИКАЛЬ  V5  на  примере  группы  деталей  «Вал  привода»  //  Технические  науки  основы  современной  инновационной  системы:  Материалы  международной  научно-практической  конференции  (Йошкар-Ола  25  апр.):  В  2  ч.  [текст]  /  Приволжский  научно-издательский  центр.  Йошкар-Ола:  КОЛОКВИУМ,  —  2012.  —  1  ч.  —  144  с.  —  2  ч.  —  120  с.