Технологическая подготовка изготовления детали сложной геометрии на современном приборостроительном предприятии

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

УДК 67.02

Технологическая подготовка

изготовления детали сложной геометрии

на современном приборостроительном предприятии

Р. Р. Магдиев, М. М. Уваров, А. В. Потапов

На примере создания сложной корпусной детали (корпуса ролико-винтовой передачи) рассматривается процесс автоматической технологической подготовки производства на современном приборостроительном предприятии ЗАО «Диаконт».

Ключевые слова: приборостроение, опыт применения, ролико-винтовая передача, единое информационное пространство.

Введение

Современное приборостроение уже невозможно представить без повсеместного применения систем автоматизированного проектирования (САПР) на всех этапах изготовления изделий. В общем случае можно выделить следующие этапы:

1) получение технического задания на изделие;

2) конструкторская подготовка производства (КПП), включающая в себя:

• создание 3D-модели и чертежей изделия;

• инженерный анализ;

• трассировку электрических цепей и проектирование схем;

3) технологическая подготовка производства (ТПП), включающая в себя:

• разработку технологического процесса;

• подбор заготовки;

• подбор и (или) проектирование оснастки;

• создание управляющих программ для станков с ЧПУ;

4) изготовление;

5) технологический контроль;

6) сдача заказчику.

Современный рынок САПР позволяет для каждого из этапов выбрать подходящее средство автоматизации исходя из потребностей организации процесса и финансовых возможностей.

Однако вследствие современных тенденций приборостроительное предприятие уже не может быть конкурентоспособным при одном только использовании специализированных САПР на соответствующих этапах изготовления изделий. Для наибольшей производительности требуется интеграция всех используемых САПР в единую информационную систему. На отечественных приборостроительных предприятиях концепция единого информационного пространства пока что находится в стадии становления и не всегда встречает должное понимание со стороны руководства. В связи с этим интересным будет рассмотрение положительного опыта комплексного применения САПР на отечественном приборостроительном предприятии ЗАО «Диаконт».

Электронный архив

Главным связующим звеном между всеми этапами изготовления изделия является система электронного документооборота Search от белорусской компании Intermech. Данная система создает на предприятии электронный архив, который используется как для хранения уже готовых проектов, так и для работы с текущими. Все электронные документы в архиве хранятся в удобном виде и доступны для просмотра напрямую через интерфейс системы Search (рис. 1).

Документы (!по обозначению) lsjlmíb

Выборки Документы | Просмотр документа ]

ГТТТГТТЯЮбозначение Наименование Архив *

1 Реп П Л 01-01.00.00 Передача роликовинтовая 12x2,5 Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

зсб П Л 01-01.00.00 СБ Передача роликовинтовая 12x2,5 Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

Реп П Л 01 -01.00.00 СИ Передача ролико-винговая Liestriz Архив утверждённых составов изделия

Реп ПЛ01 -01.00.00 СИ1 Передача ролико-винговая Liestriz Архив утверждённых составов изделия

Ш.ш ПЛ01-01.00.01 Корпус Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

stSHO ПЛ01 -01.00.01 М1 тп Корпус Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

ancp-zip ПЛ01-01.00.01 TF MINCP Корпус Архив неотработанных программ ЧПУ

ÜN CP-ZIP ПЛ01 -01.00.01 -Т NCP Корпус Архив неотработанных программ ЧПУ

шдт П.П 01 -01.00.02 Ролик Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

П.П01-01.00.02 М1 тп Ролик Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

&дт п Л 01 -01.00.03 Сепаратор Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

;ЩТП ПЛ01-01.00.03М1 тп Сепаратор Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

ÜNCP-ZIP ПЛ01-01.00.03 MJ NCP Сепаратор Архив неотработанных программ ЧПУ

&дт П Л 01 -01.00.04 Венец зубчатый Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

ЩТП П Л01-01.00.04 М1 тп Венец зубчатый Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

а n cp-zip ПЛ01-01.00.04 ES NCP Венец зубчатый Архив неотработанных программ ЧПУ

Sncpzip ПЛ01-01.00.04-ТМСР Венец зубчатый Архив неотработанных программ ЧПУ

Шдт ПЛ01-01.00.05 Кольцо стопорное Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

^ТП ПЛ01 -01.00.05 М1 тп Кольцо стопорное Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

Шдт nnoi-oi.oo.o5z Заготовка для П Л 01 -01.00.05 Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

&дт П Л 01-01.00.06 Бит- Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

ПЛ01-01.00.06М1 тп Вит- Архив рабочих документов первых образцов ЭМП _

ÜNCPZIP ПЛ01-01.00.06_М1300МСР Винт Архив неотработанных программ ЧПУ п

•fiN CP-ZIP ПЛ01-01.00.06-Т NCP Винт Архив неотработанных программ ЧПУ I_I

П.1101-01.00.07 Кольцо маслосъемное Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

щтп П Л01-01.00.07 М1 тп Кольцо маслосъемное Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

а N CP-zip ПЛ01 -01.00.07-Т NCP Кольцо маслосъемное Архив неотработанных программ ЧПУ

Шдт ПЛ01-01.00.08 Кольцо маслосъемное Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

щ ПЛ01 -01.00.08 М1 тп Кольцо маслосъемное Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

Реп ЭПЛ01-01.00.00_СИ Передача ролико-винговая_ИПА Eltopuls Архив утверждённых составов изделия

Реп ЭПЛ01-01.00.00_СИ1 Передача ролико-винговая_ИПА Rubik Архив утверждённых составов изделия

Реп ЗПЛ01-01.00.00_СИ2 Передача ролико-винговая_ИПА Архив утверждённых составов изделия

&дт ЗПЛ 01-01.00.01 Корпус Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

^тп ЭП Л 01-01.00.01 М1 ТП Корпус Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

ÜNCPZIP ЭПЛ01-01.00.01_ТР_М1 NCP Корпус Архив неотработанных программ ЧПУ

&дт ЭПЛ 01-01.00.02 Ролик Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

^ТП ЭПЛ01 -01.00.02 М1 ТП Ролик Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

егдт ЭПЛ 01 -01.00. ОБ Бит- Архив утверждённых документов первых образцов ЭМП

ЭД тп ЭПЛ01-01.00.06М1 ТП Вит Архив рабочих документов первых образцов ЭМП

ÜNCPZIP ЭПЛ01-01.00.06_М1300МСР Винт Архив неотработанных программ ЧПУ

ÜNCPZIP ЭПЛ01-01.00.06-ТЫСР Винт Архив неотработанных программ ЧПУ

WnnOObPAbOTKJ

Рис. 1. Интерфейс архива документов системы Search, представлены документы по корпусу и другим деталям ролико-винтовой передачи

Все создаваемые в рамках одного проекта электронные документы в системе Search взаимосвязаны. Это создает для каждого проекта единую структуру изделия и всей сопровождающей его документации. Также благодаря глубокой интеграции системы Search с современными CAD-системами возможна автоматическая двунаправленная синхронизация между электронными документами в архиве. Это означает, что в случае внесения изменения в один из документов, например 3D-модель, все взаимосвязанные с ним документы также автоматически будут изменены. Это позволяет очень гибко реагировать на изменения, вносимые в проект. В целом система Search является очень эффективным инструментом организации документооборота на

предприятии. В первую очередь это позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также облегчает повторное использование готовых решений, внесение изменений и исправление ошибок непосредственно в процессе изготовления.

Этап конструкторской подготовки производства

В ходе изготовления корпуса ролико-вин-товой передачи на этапе КПП конструкторским отделом решаются две задачи — это создание подробной 3D-модели детали и создание всей необходимой конструкторской документации.

Рис. 2. 3D-модель корпуса ролико-винтовой передачи

Для решения первой задачи используется система Solid Edge от Siemens PLM Software. Это современная CAD-система без дерева построения, помогающая решать широкий спектр задач трехмерного проектирования. Широкий набор доступных функций

и удобный интерфейс позволяют быстро создавать сложные eD-модели (рис. 2).

Вторая задача заключается в создании на основе eD-модели необходимых конструкторских документов, а именно чертежей и спецификаций. Этот процесс называют деталировкой. Для создания чертежей используется возможность системы Solid Edge автоматически создавать набор чертежей на основе имеющейся eD-модели. Эти чертежи затем переводятся в универсальный формат DWG и обрабатываются в простой чертежной системе ZWCAD (рис. 3). На чертежи проставляется вся необходимая в дальнейшем информация — размеры, допуски, шероховатости, выполняется основная надпись. Спецификация на сборочную единицу создается в модуле Intermech AVS, интегрированном в SEARCH, что позволяет получать структуру изделия во времени.

Вся созданная конструкторская документация для корпуса ролико-винтовой передачи

Рис. 3. Чертеж корпуса ролико-винтовой передачи, оформленный в системе ZWCAD

соответствует стандартам ЕСКД и сохраняется в электронном архиве Search для использования на следующих этапах изготовления детали.

Этап технологической

подготовки производства

Первым шагом на этапе ТПП является создание подробного технологического процесса изготовления корпуса ролико-винтовой передачи. Для этого используется программный продукт TechCard от фирмы Intermech. Системы TechCard и Search являются элементами одного программного комплекса от Intermech, что обуславливает их тесную взаимную интеграцию. Система TechCard обладает очень широким набором возможностей для решения задач ТПП.

При создании технологического процесса изготовления корпуса система TechCard позволяет создавать подробный маршрут обработки детали с указанием как всех необходимых операций, так и всех переходов внутри одной операции (рис. 4). Автоматически подбираются заготовка, оборудование и оснастка, рассчитывается время, которое будет

затрачено на каждую операцию, и основные параметры обработки, назначается персонал. Конечным результатом работы технологов с системой TechCard является полный набор технологической документации, соответствующей стандартам ЕСТД.

Для создания операционных эскизов, необходимых для изготовления корпуса роли-ко-винтовой передачи непосредственно в цех, используется система ZWCAD (рис. 5). Эскизы создаются на базе уже созданных конструкторами чертежей детали, сохраненных в электронном архиве. Хорошая интеграция системы ZWCAD с TechCard позволяет вставлять созданные операционные эскизы прямо в тело технологического процесса.

Другим важным этапом ТПП является создание управляющих программ для станков с ЧПУ (рис. 6). Для этого используется система NX от Siemens. Эта тяжеловесная CAD/CAM-система обладает широким набором функций для программирования и визуализации обработки деталей на станках с ЧПУ. В частности, система имеет встроенный набор стратегий обработки детали на пяти координатных обрабатывающих центрах и электроэрозионных станках, что является большим плюсом для изготовления

Проектирование Редактирование Установки Окно Помощь

Болдырев И. П.

В|jj¿£jiEÍIÍEBDn3 Общие сведения | Нормирование | Документы | Заготовка | Операции Оснастка | Материал | Комментарий | Эскизы | Состав изделия | Детали |

i  005 КОМПЛЕКТОВАНИЕ РМ КОМПЛЕ -

! 010 КОНТРОЛЬ СТОЛОТК

|  015 ПРОМЫВКА ВОДОЙ РМ ПРОМЫЕ

!•••• 020 СБОРКА РМ СЛЕСАРЯ

j •• 025 ПРОМЫВКА ВОДОЙ РМ ПРОМЫЕ

!••• 030 СБОРКА РМ СЛЕСАРЯ

!•••• 035 ПРОМЫВКА ВОДОЙ РМ ПРОМЫЕ

!• 040 СБОРКА РМ СЛЕСАРЯ

!•••• 045 КОНТРОЛЬ СТОЛОТК

050 ТОКАРНАЯ !•••• 055 СБОРКА РМ СЛЕСАРЯ i  060 ПРОМЫВКА ВОДОЙ РМ ПРОМЫЕ

065 СБОРКА РМ СЛЕСАРЯ {•••• 070 ТОКАРНАЯ !  075 СБОРКА РМ СЛЕСАРЯ !•••• 080 МАРКИРОВАНИЕ ЛАЗЕРОМ D МА !•••• 085 КОНТРОЛЬ СТОЛОТК L• 090 УПАКОВЫВАНИЕ

Полное обозначение оснастки 1 Обозначение оснастки для ВО 1 Наименование оснастки для ВО 1 Количество оснастки в строкам Т для ВО

Рис. 4. Технологический процесс сборки ролико-винтовой передачи, выполненный в системе ТесЬСа^

Рис. 5. Эскизы по обработке корпуса, созданные в системе ZWCAD и еще не вставленные в тело технологического процесса

сложных корпусных деталей. Системы NX и Solid Edge используют одно трехмерное ядро PARASOLID, что позволяет напрямую импортировать созданную ранее в Solid Edge BD-модель корпуса в NX, используя для этого средства электронного архива.

Также система NX позволяет визуализировать процесс обработки корпуса на станке с ЧПУ, что позволяет обнаружить возможные

столкновения и соприкосновения, а также подобрать оптимальную стратегию обработки.

Созданные в ЫХ управляющие программы с помощью специального инструмента — постпроцессора — переводятся в формат, используемый на различных станках с ЧПУ. В случае необходимости управляющая программа может быть открыта и редактирована обычным текстовым редактором.

TFR-TRI WORK С am era TFR-TRI

Рис. 6. Проектирование обработки корпуса ролико-винтовой передачи на станке с ЧПУ в системе NX

новые материалы и технологии производства

ЕТАЛЛООБРАБОТКЛ

Изготовление

Для изготовления корпуса ролико-винто-вой передачи непосредственно в цехе операторы станков с ЧПУ используют маршрутные карты и операционные эскизы, созданные в технологическом отделе. Стойки управления станков с ЧПУ имеют подключение к компьютерной сети предприятия, что позволяет загружать программы обработки ЧПУ напрямую из электронного архива.

Технологический контроль

Специфика выпускаемой продукции (системы контроля и ремонта для атомной и нефтегазовой промышленности) требует от предприятия максимального строгого контроля ее качества. Для этого отдел технического контроля предприятия оборудован всеми необходимыми средствами, в наличии даже имеется небольшой импровизированный полигон. Важную роль в обеспечении контроля качества играют

контрольно измерительные машины (КИМ) DuraMax и Global. В случае корпуса ролико-винтовой передачи они применяются как для межоперационного, так и для финального контроля точности изготовления. Данные КИМ оснащены собственным программным обеспечением — системой Calypso для КИМ DuraMax и системой PC-DMIS для КИМ Global (рис. 7). Эти КИМ могут управляться вручную, но для наибольшей эффективности требуется использовать 3D-модели, по которым с помощью соответствующих программ создается маршрут «ощупывания» детали. Программное обеспечение КИМ позволяет создавать требуемую 3D-модель детали с нуля, но для максимально быстрого и точного контроля детали из электронного архива загружается ранее созданная конструкторами 3D-модель корпуса. При необходимости она может быть доработана на месте силами операторов КИМ. Таким образом, время, затрачиваемое на операцию технического контроля, уходит именно на сам контроль на КИМ и не тратится на дублирование уже существующей информации.

Рис. 7. Интерфейс системы PC-DMIS

Заключение

В представленном примере было рассмотрено изготовление корпусной детали сложной геометрии на предприятии ЗАО «Диаконт». Подробно разобрана автоматизация всех этапов изготовления, начиная! с создания! 3D-моделей на основе технического задания и заканчивая финальным контролем перед сдачей детали. "Что еще важнее, была обозначена р оль элек тронного архива на каждом из этапов. В общем, эта роль сводится! к роли связующего звена между всеми з анятыми в изготовлении детали системами, т. е. к превращению отдельных САПР различных нт-делов предприятия в единую информационную систем у. Это способствует наиболее быскрому и эффективному обмену информацией и документообороту внутри предприятия, исключает возможность бесполезного дублирования информации и пнеличи-вает гибкость производства. В сумме лее это

заметно повышает производительность труда, а значит, и конкурентоспособность щкед-приятия.

Статья была написана в соответствии с НИОКРТ «Создание высокотехнологичного производства прецизионных быстродействующих силовых электромеханических природов нового поколение» в НИУ ИТМО. При финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации согласно постанов-л,нию Прквительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218 «О мерах государственвой поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений, государственных научных уьреждвний и трганизрций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехноеогичеекого птоизводства».

Литература

1. Валетов В. А., Бобцова С. В. Новые технологии в приборостроении. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004. 120 с.

2. Валетов В. А., Мурашко В. А. Основы технологии приборостроения: учеб. пособ. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. 180 с.

3. Зильбербург Л. И., Молочник В. И., Яблочников Е. И. Реикжиниринр и авто матизация технологической подготовки производства в машиностроении. СПб. : Политехника, 2004. 152 с.

4. Яблочников Е. И. Методологические основы построения АСТПП. СПб.: СПбГУ2 ИТМО, 2005. 84 с.

Уважаемые коллеги!

Открыта еретриннаи рвдакцнрннаи ерденска на научнр-еррньтрдсттвнный журнал «МЕТАЛЛООБРАБОТКА». Журнап учрвждвн н ньдавтси ОАО «Иьдатвлесттр «Прлнтвзннка» с 033Д г.

Тематика: рбрабртка катврналрт рвьаннвк, датлвннвк, элвктррфньнчвскнв н элвктррзнкнчвскнв квтрды рбрабрткн; нртыв твзнрлргнн н катврналы.

Тнраж 0533 экь., рбъвк 56 с., еврнрднчнрсте — 6 нрквррт т грд, стрнкрсте рднргр нрквра — 733 руб. Прстриннык ерденсчнкак Д3 % скндка. С 0333 г. журнал тключвн т Пврвчвне ВАК.

Приглашаем к сотрудничеству авторов: научные статьи, одобренные редколлегией, редактируются и печатаются бесплатно.

Для рекламодателей по запросу высылаем расценки.

Подписные индексы: ер каталргу «Ррсевчате» — № Д4053, ер Объвдннвннрку каталргу «Првсса Ррсснн» (чврвь агвнтсттр «Кннга-свртнс») — № ДД808