Применение общих технологических процессов при подготовке производства новых изделий машиностроения

УДК 004.9, 67.02

ПРИМЕНЕНИЕ ОБЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ПРОИЗВОДСТВА НОВЫХ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

О. В. Швецова, М. В. Белашов

APPLICATION OF THE GENERAL TECHNOLOGICAL PROCESSES BY PREPARATION OF NEW PRODUCTS MANUFACTURING IN MECHANICAL ENGINEERING

O. V. Shvetsova, M. V. Belashov

Аннотация. Рассмотрена структура системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП), основные этапы проектирования общих и единичных технологических процессов; выявлены основные функции САПР ТП, необходимые для автоматизации подготовки производства.

Ключевые слова: система автоматизированного проектирования технологических процессов, общий технологический процесс, проектирование, маршрут, переход, деталь.

Abstract. Structure CAPP, the basic design stages of the general and individual technological processes is considered, the basic functions САРР necessary for automation of preparation of manufacture are revealed.

Key words: computer-aided process planning, the general technological process, designing, route, transition, detail.

В последнее время многие предприятия в целях уменьшения времени разработки новых изделий освоили большое количество систем автоматизированного проектирования (САПР). К ним относятся системы автоматизации двух- и трехмерного геометрического проектирования (CAD), системы расчетов и инженерного анализа (CAE), системы автоматизации программирования оборудования с ЧПУ (CAM).

Менее популярны программы класса CAPP, или по российской терминологии - системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).

САПР ТП должна взаимодействовать с другими системами предприятия. Схема возможного обмена данными представлена на рис. 1. В CAD-системе конструктор проектирует деталь, SD-модель и конструкторскую документацию (КД), которая будет храниться в архиве КД. На основе полученной SD-модели в CAM-системе можно либо разработать управляющую программу (УП) для станка с ЧПУ, либо имитировать обработку по уже имеющейся УП, тем самым проверив ее на корректность. Произвести инженерные расчеты на прочность, отсутствие дефектов при обработке можно в CAE-системе.

При наличии интеграции между CAD-системой и САПР ТП технолог при создании единичного технологического процесса (ЕТП) указывает SD-модель детали в качестве объекта для считывания данных о размерах элементов детали.

Рис. 1. Взаимодействие систем автоматизации проектирования

Сформированная по ЕТП технологическая документация (ТД) сохраняется технологом в электронном виде в архиве ТД.

На предприятиях, где успешно функционирует РБЫ-система - система управления данными об изделии, доступ к архивам КД и ТД, базе данных САПР ТП авторизован и находится под управлением данной программы. Таким образом, применение САПР позволяет существенно упростить технологическую подготовку производства изделий, однако к настоящему времени реальное применение таких систем на предприятиях стремится к нулю.

Отсутствие внимания к САПР ТП вполне объяснимо (рис. 2). Разработка информационного обеспечения, такого как общие технологические процессы (ОТП) для автоматического проектирования ЕТП, является трудоемкой задачей и требует глубокого анализа уже имеющихся на предприятии ЕТП. Эти ЕТП зачастую являются опытом нескольких поколений технологов.

Однако применение САПР ТП на предприятии имеет несомненные преимущества. Например, создав ОТП на один из классов деталей, технологи могут в дальнейшем в чрезвычайно короткие сроки подготавливать ТД для любой детали этого класса.

ОТП механической обработки обычно разрабатывается на группу деталей, имеющих похожие конструкцию разных типоразмеров и технологию обработки с учетом ресурсов, технологий, опыта, номенклатуры деталей, выпускаемых предприятием. При этом для каждой группы деталей создается ОТП, содержащий операции для изготовления всех деталей группы. Для наполнения ОТП используются технологические процессы, уже освоенные в производстве. Создание ОТП производится в определенной последовательности: один из технологических процессов группы принимается за базовый и вводится в виде ОТП, затем в него добавляются недостающие операции и переходы из других ТП.

При добавлении элементов выявляются признаки, в зависимости от которых необходимо выбирать ту или иную операцию или переход. Проверка каждого из признаков вносится в виде условий в Базу условий. Примерами являются: вид заготовки, марка или твердость материала детали, вид покры-

тия, габариты детали, наличие определенных элементов конструкции (поверхностей), их размеры или значения других параметров.

Рис. 2. Структура системы САПР ТП

Чтобы параметры несли не только смысловую нагрузку, но и участвовали в расчетах, используют параметрические переходы. Для создания такого перехода необходимо подобрать группу переходов для одного вида обработки, например для точения наружной поверхности вала. В зависимости от размерной цепи на чертеже, от требований к ЕТП и других факторов переход по обработке поверхности 3 диаметром В = 46 мм и длиной Ь = 13 мм может иметь вид:

1) «точить поверхность 3»;

2) «точить поверхность до 046 мм»;

3) «точить поверхность 3 на длину 13 мм».

Целесообразно объединить эти переходы в один типовой переход, причем размеры заменить параметрами:

«точить поверхность <Е> до диаметра <Б> мм на длину <Ь> мм».

Следовательно, в ОТП будут использоваться параметрические переходы. Технолог при описании поверхностей деталей указывает значение параметров (в значение, кроме размера, входит еще квалитет). В зависимости от используемых параметров переходы примут нужный вид.

САПР ТП должна иметь модуль для расчета режимов резания и норм времени, приобретенный вместе с системой либо разработанный на предприятии. Модуль можно использовать при наличии данных об обрабатываемых поверхностях, необходимых для расчета режимов. В основе расчетов в таких модулях лежат табличные данные из общемашиностроительных справочни-

ков с нормативами режимов резания. По формулам из тех же справочников рассчитываются значения.

Такой метод работает, если для обработки поверхности технолог использует стандартизованный или специальный режущий инструмент, для которого известны нормативы режимов резания. Но в случае с использованием импортного режущего инструмента технологу неизвестны многие показатели, необходимые для расчета, поэтому следует пользоваться рекомендациями фирмы-изготовителя инструмента, описанными в каталогах.

В этом случае необходимо включить в систему условия, по которым будет происходить автоматическое назначение режимов резания. Если значения зависят, например, от материала, пользователю будет предложен выбор значения из таблицы.

В САПР ТП должен разрабатываться ОТП для деталей, имеющих разную конструкцию, но похожую технологию обработки. Это касается таких видов, как гальваническая, термическая обработка, штамповка, пайка, литье, сварка и т. д.

Для таких видов обработки на предприятии обычно проектируются типовые технологические процессы (ТТП). В этом случае ОТП формируется исходя из ТТП предприятия. После формирования ОТП происходит редактирование спроектированного ЕТП.

При разработке ОТП принимаются усредненные правила принятия решений, поэтому есть вероятность, что пользователь сможет, например, изменить текст перехода либо выбрать другое оборудование. Факторы, влияющие на структуру ЕТП и его содержание, - особенность конкретной ситуации, в которой возможно отступление от правил, а также личность технолога и его творчество. Однако ОТП разрабатывается с учетом всей информации, используемой в ТД, так как итогом формирования ЕТП является получение комплекта документов. Необходимо минимизировать работу по редактированию ТД «вручную» в текстовом редакторе.

Таким образом, чтобы спроектировать ЕТП на основе ОТП, технологу необходимо вначале выбрать и описать поверхности детали с указанием всех обрабатываемых размеров, их точности и шероховатости. Если САПР ТП интегрирована с СЛБ-системой, то возможно указать поверхности на 3Б-модели детали и получить с нее размеры, но лишь при правильном выполнении 3Б-модели.

Зачастую технологу сложно разобраться с правилами разбиения детали на поверхности, а затем он вынужден много времени уделять их описанию. Написание маршрутного ТП по чертежам вручную занимает у опытного технолога меньше времени, чем описание детали для САПР ТП [1]. Кроме того, если при создании ЕТП по ОТП допущена ошибка, то проектирование необходимо начинать сначала. Поэтому технологи механообработки при работе в САПР ТП охотнее используют диалоговый режим.

Технологи, пишущие ЕТП на гальваническую, термическую и другие виды обработки, успешно работают в автоматическом режиме, используя ОТП, спроектированные по ТТП на соответствующую обработку.

Следует еще раз подчеркнуть, что разработка ОТП - трудоемкая задача, поэтому ее окупаемость зависит напрямую от серийности производства: для группы деталей с единичным и мелкосерийным производством разработка ОТП нецелесообразна.

При положительных условиях использование ОТП сокращает сроки проектирования технологии обработки в 2-3 раза. Если в ОТП задан алгоритм выявления размерных связей, то участие технолога в размерном анализе полностью исключается и трудоемкость процесса уменьшается на 60-70 % по сравнению с традиционным подходом [2].

В общем случае использование информационного обеспечения повышает качество изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью их выпуска, поэтому рекомендуется при освоении новых изделий.

Список литературы

1. Яблочников, Е. И. Моделирование приборов, систем и производственных процессов : учеб. пособие / Е. И. Яблочников, Д. Д. Куликов, В. И. Молочник. - СПб. : СПбГУИТМО, 2008. - 156 с.

2. Белашов, М. В. Проектирование операционных технологических процессов на основе автоматизации анализа размерных связей : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Белашов М. В. - Пенза, 2009.

Швецова Ольга Владимировна Shvetsova Ol'ga Vladimirovna

аспирант, post-graduate student,

Пензенский государственный университет Penza State University E-mail: olga.shvecova.1987@mail.ru

Белашов Максим Владимирович Belashov Maksim Vladimirovich

кандидат технических наук, доцент, candidate of engineering sciences, кафедра технологии машиностроения, associate professor, Пензенский государственный университет sub-department of technology E-mail: m.belashov@inbox.ru of mechanical engineering,

Penza State University

УДК 004.9, 67.02 Швецова, О. В.

Применение общих технологических процессов при подготовке производства новых изделий машиностроения / О. В. Швецова, М. В. Белашов // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2013. - № 4 (8). - С. 212-216.