Повышение эффективности конструкторско-технологической подготовки производства изделий «Отвод» и «Переход»

№ 4 (40) 2012

К. С. Головкин, технический специалист ЗАО «Топ Системы», г. Москва

Повышение эффективности конструкторско-технологической подготовки производства изделий «Отвод» и «Переход»

Применение систем автоматизации проектирования значительно облегчает и ускоряет решение конструкторских задач, но часто оставляет без достаточного уровня поддержки задачи автоматизированной подготовки технологической документации.

Введение

Большинство современных САПР решают задачи автоматизированного проектирования конструкции изделия и технологии изготовления, однако эти системы, как правило, не обладают функциональной полнотой по отношению ко всем этапам жизненного цикла изделия и не позволяют на основе данных чертежа спроектировать в автоматизированном режиме технологический процесс изготовления заданной детали.

Задачей организации и автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства занимались известные отечественные ученые: Б. С. Балак-шин, Ю. М. Соломенцев, В. П. Вороненко, А. А. Кутин, А. С. Корсаков, А. А. Маталин, Б. М. Базров и др. [1-6].

Постановка цели и задач

В рамках поддержки различных этапов жизненного цикла изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства. Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, что позволяет добиться следующих результатов:

• сокращения трудоемкости проектирования и планирования;

• сокращения сроков проектирования;

• сокращения себестоимости проектирования и изготовления;

• уменьшение затрат на эксплуатацию;

• повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;

• сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение этих целей обеспечивается путем решения следующих задач:

• автоматизации оформления документации;

• информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;

• использования технологий параллельного проектирования;

• унификации проектных решений и процессов проектирования;

• повторного использования проектных решений, данных и наработок;

• стратегического проектирования;

• замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;

• повышения качества управления проектированием;

• применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

С целью решения этих задач разработаны множество CAD и CAPP-систем. Из современных систем CAD (computer-aided design) стоит выделить AutoCAD, Inventor, NX, Solid Edge, Pro/ENGINEER, SolidWorks, CATIA, T-Flex CAD, Компас и др. Наиболее

№ 4 (40) 2012

Ï

§

I if

S

il

Л «

s

12 §

с

'S

Si

S s

0 §

1

si

I

Si

u

t «

I g

a «

¿g

распространенные российские разработки — T-Flex CAD и Компас.

Наиболее известные системы CAPP (computer-aided process planning — средства автоматизации проектирования технологических процессов) — Спрут, ADEM, Вертикаль, T-Flex Технология.

Ввиду необходимости сквозного решения задачи автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства без дополнительной передачи данных выбор автора остановился на программных средствах T-Flex ^AD и Технология). Такой выбор обусловлен также тем, что детали трубопроводов (отводы и переходы) являются типовыми, в этом случае рационально использовать основные параметрические преимущества систем T-Flex при проектировании конструкции и технологии изготовления наиболее полно, чего не позволяют другие системы.

Подготовка производства типовых изделий на базе САПР T-Flex

Одно из основных условий при начале работ по автоматизации конструктор-ско-технологических служб — сохранение и повышение качества проработки конструкции изделия и подготовки производства. При классической организации производства эту работу выполняют конструктор, технолог и нормировщик. При этом сроки проектирования составляют 5-10 дней в за-

висимости от сложности работ и квалификации инженерно-технических работников. С точки зрения предприятия, производящего изделия элементов трубопроводов (отводы, переходы, заглушки, фланцы, тройники), комплекс T-Flex с уникальными параметрическими возможностями является идеальным решением для автоматизации конструк-торско-технологической подготовки производства. Номенклатура такого предприятия включает широкую гамму типоразмеров деталей (рис. 1, 2), на которые должна быть разработана конструкторская и технологическая документация в соответствии с ЕСКД и ЕСТД. В задачу автоматизации этой рутинной работы входит также исключение ошибок, возникающих вследствие действия человеческого фактора.

При использовании параметрических возможностей T-Flex CAD 2D и 3D создаются параметрические прототипы чертежей отводов, переходов и других типовых изделий. Благодаря пользовательским окнам диалога готовый чертеж детали с необходимым оформлением, основной надписью, рассчитанной массой, текстом маркировки можно получить за считанные секунды, не вдаваясь в подробности вычерчивания линий, проставления размеров, обозначений и текстов (рис. 3).

В разработанном модуле автоматически подбирается масштаб чертежа с использованием стандартного ряда, выявляется необходимость присутствия на чертеже фаски

а б

Рис. 1. Представители детали «Переход»: а — без фаски, б — с фаской

32

№ 4 (40) 2012

I I

гд

Рис. 2. Представители детали «Отвод»: а — без фаски, б — с фаской

в зависимости от толщины стенки и подбирается тип фаски по ГОСТ, ОСТ или ТУ. Полученный для определенного типоразмера детали чертеж (рис. 4) направляется на печать или помещается в электронный архив системы

Работа технолога заключается в получении технологической документации из прототипа технологического процесса. Типовые изделия, как правило, изготавливаются по схожей технологии, отличающейся применяемым оборудованием, режимами об-

работки, режущим инструментом, наличием операций термообработки в зависимости от типоразмера деталей. Например, для отводов и переходов в зависимости от размеров и материала детали может присутствовать операция по предварительному нагреву при штамповке. Блок-схема по выбору операций технологического процесса обработки детали «Отвод» представлена на рис. 5. Промежуточные контрольные операции после каждой формообразующей не приведены.

а б

Рис. 3. Пользовательские окна диалога: а) для отводов, б) для переходов

33

б

а

№ 4 (40) 2012

I

¡5

Fo

1 if

t S Л

3 со

is

12 §

с

Si

S i!

0 §

1

si

i Si

u

t n

I

a

a to

Рис. 4. Пример автоматически получаемого чертежа детали «Отвод»

Разработанный модуль позволяет не только создавать параметрические технологические процессы на уровне параметризации текстов переходов, подставляя данные с чертежа в пооперационный маршрут обработки, но и подбирать оборудование для выполнения той или иной операции, определять режимы обработки и необходимость термообработки в зависимости от заданных конструктором типоразмера и материала изделия.

Подбор оборудования осуществляется на основе специализированного модуля расчетов, в котором считываются нужные для расчетов параметры с технологических элементов объекта технологического процесса, прописываются основные зависимости по выбору оборудования на данной операции, а также методика выполнения операции при необходимости. На рисунке 6 показан пример расчета для выбора оборудования на операции 025 — горячая протяжка.

Программный код расчета для выбора оборудования на операции 025 (горячая протяжка) имеет следующий вид:

//Выбор оборудования на операции 02 5

001 002

003

004

005

006

007

008

009

010 011 012

013

014

015

016

using System; using System. Text; using TFlex. Technology; public class Classl

public static string Methodl () {

Double OOOP = 0; Double OOO = 0; Double OOP = 0; Double OO = 0; Double OP = 0; Double O = 0; Double T = 0; Double D = 0;

D=Application. Val (Application. GetTPs (0,0,6,1,48,»D»)); 0 17: Application. SetData (« {D} =»+D. ToString ());

018: T=Application. Val (Application. GetTPs (0,0,6,1,48,»T»)); 0 19: Application. SetData (« {T} =»+T. ToString ());

020: if ( (D<=10 7) || ( (D==108) && (T<=4))) 021: {

34

№ 4 (40) 2012

^ Начало ^

Ввод данных

005 Входнс й контроль

010 Заготовительная

025 Горячая протяжка

035 Горячая об ъемная правка

050 Обрезная мехобработка)

060 Маркировочная

065 Контроль ная

Комплект технологических документов

^ Конец "Л

Рис. 5. Блок-схема выбора операций технологического процесса обработки детали «Отвод»

022: O=Application. AddEquip (-1,0,8814,1);

023: Application. SetData (« {О} =»+О. ToString ());

024: ОР=Арр1iсatiоп. AddEquip (-1,0,8819,1);

025: App1ication. SetData (« {ОР} =»+ОР. ToString ()); 026:}

027

028

029: ОО=Арр1iсatiоп. AddEquip (-1,0,8815,1);

030: App1ication. SetData (« {ОО} =»+ОО. ToString ());

031: ООР=Арр1icatiоп. AddEquip (-1,0,8818,1);

032: App1ication. SetData (« {ООР}

=»+ООР. ToString ());

033:}

034

035

e1se if Р<=219) {

e1se {

036: ООО=Арр1icatiоп. AddEquip (-1,0,8816,1);

037: App1ication. SetData (« {ООО} =»+ООО. ToString ());

038: OOOP=App1ication. AddEquip (-1,0,8820,1);

039: App1ication. SetData (« {ОООР} =»+ОООР. ToString ());

040

041

042

043

044

}

App1ication. DOCsFree

} };

Коды оборудования представлены в табл. 1.

Таблица 1 Коды оборудования, применяемого на операции 025

№ Код Наименование

1 8814 Пресс гидравлический П0926

2 8819 Печь газовая 40-100

3 8815 Пресс гидравлический К03 . 031

4 8818 Печь газовая 100-200

5 8816 Пресс гидравлический К25 . 013

6 8820 Печь газовая 200-600

I I

со Ьё

35

№ 4 (40) 2012

Рис. 6. Модуль расчета для выбора оборудования на операции 025

а со

Рис. 7. Пример оформления технологических карт

36

№ 4 (40) 2012

В результате создания прототипа технологического процесса на изделие элементов трубопровода появляется возможность генерировать документацию на технологический процесс изготовления конкретного изделия по заданным конструктором параметрам. Данные по изделию (размеры, материал и технические требования) используются для настройки прототипа технологического процесса, которая включает анализ данных с последующим определением нужных режимов и параметров технологического процесса, таких как состав оборудования, режимы резания, нормы времени и расход материала. Результатом является комплект технологической документации по ЕСТД (рис. 7).

Подход на основе прототипов позволяет сократить процесс конструкторско-техноло-гической подготовки производства конкретного изделия трубопроводов с получением конструкторской документации (КД) и технологической документации (ТД), а также необходимых данных по изделию до 15-20 мин. Процедура получения готовых комплектов КД и ТД может осуществляться в дальнейшем одним человеком (инженером или мастером участка).

Заключение

Разработанный модуль автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства типовых изделий на основе прототипов на базе T-Flex при комплексном подходе обеспечивает следующую функциональность:

• автоматизированное создание КД и ТД на заданные изделия: отводы, переходы, заглушки, фланцы из различных материалов в соответствии с заданными типоразмерами;

• разработка графической конструкторской документации согласно ЕСКД с рассчитываемыми допусками в зависимости от типоразмера детали (исключены ошибки, возникающие из-за влияния человеческого фактора);

£

• выполнение графической технологиче- | ской документации согласно ЕСТД; §

• разработка технологических процес- ^ сов на любые технологические переделы ьс согласно ЕСТД;

• обеспечение централизованного хранения КД и ТД.

Результатом работы системы при комплексном подходе к проектированию элементов трубопроводов является комплект конструкторской и технологической документации согласно ЕСКД и ЕСТД на заданное изделие «Отвод», «Переход», «Заглушка», «Фланец» в течение 15-20 мин. (при использовании обычных САПР сроки проектирования составляют 4-5 дней). При этом за счет исключения ошибок человека повышается качество результата и обеспечивается накопление опыта проектирования технологических процессов изготовления деталей.

Данная методика сквозного проектирования при конструкторско-технологической подготовке производства с использованием САПР Т^1ех внедрена в ООО НПП «ФОРТ» (г. Москва). Аналогичные работы ведутся в ЗАО «Соединительные отводы трубопроводов» (г. Челябинск) и на ряде других промышленных предприятий.

Список литературы

1. Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. — 560 с.

2. Маталин А. А. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1985. — 512 с.

3. Базров Б. М. Основы технологии машиностроения: учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2005. — 736 с.

4. Схиртладзе А. Г., Вороненко В. П., Брюханов В. Н. Автоматизация производства. М.: Высшая школа, 2005. — 368 с.

5. Вороненко В. П., Соломенцев Ю. М., Схиртладзе А. Г. Проектирование машиностроительного производства: учебник для вузов. М.: Дрофа, 2007. — 384 с.

6. Гоигорьев С. Н., Кутин А. А., Схиртладзе А. Г. Подготовка технологов для модернизации машиностроительного комплекса России // Справочник. Инженерный журнал. 2011. № 5. С. 18-20.