Особенности проектирования операционных заготовок в CAD/CAM системах

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ ЗАГОТОВОК В CAD/CAM СИСТЕМАХ

Ю.В. Храбров

В статье представлена методика проектирования технологических процессов с использованием трехмерных моделей операционных заготовок, приведены особенности проектирования заготовок в системах Catia v5 и Pro/Engineer и рассмотрены возможности перехода к однопроходному проектированию техпроцессов.

Введение

Проектирование операционных заготовок и расчет операционных размеров имеют большое значение при проектировании и анализе технологических процессов и реализации сквозного цикла проектирование-производство с использованием современных компьютерных систем. На кафедре технологии приборостроения УИТМО была разработана методика обратного двухпроходного проектирования технологических процессов (рис. 1).

Рис.1. Проектирование технологического процесса: 1 - проектирование маршрутной технологии, 2 - получение Эй моделей операционных заготовок и предварительных операционных эскизов, Э - расчет операционных размеров (САР ОР - система автоматизированного расчета операционных размеров), 4 - простановка операционных размеров и доработка операционных эскизов, 5 - проектирование операционной технологии и получение комплекта технологических карт , 6 - занесение результатов в базу

данных

При анализе методики видно, что особая роль отводится проектированию операционных заготовок, операционных эскизов и расчету технологических (операционных) размеров.

Общие принципы проектирования операционных заготовок

Специфика работы и особенности моделирования на сегодняшний день индивидуальны для каждой CAD/CAM системы. Это касается интерфейса, системы навигации в графической области, наборов команд, используемых форматов данных и т.д. Эти

особенности, к сожалению, негативно сказываются на работе пользователей с различными системами, в частности, при обмене данными (трансляции файлов) между системами. Однако структура построения модели детали с присущими каждой системе особенностями в общем случае одинакова для всех систем. ЭБ-модели состоят из так называемых «фичеров». Фичер - это обособленный элемент модели [1], несколько расширенное понятие конструктивного элемента, например, фичер добавления материала, удаления материала, создание фаски, радиуса, отверстия и др. Фичерами также являются базовые плоскости, координатные системы, оси, на которые ссылаются при построении модели, а также поверхности.

Таким образом, можно сформулировать общие принципы формирования ЭБ-моделей операционных заготовок. Предложенная в статье [2] схема заключается в добавлении к модели исходной детали фичеров, описывающих удаляемый на данной операции материал.

Схема проектирования операционных заготовок с использованием САБ-систем представлена на рис. 2.

Рис. 2 Проектирование ОЗ на базе Эй-модели детали: М71вых - твердотельная модель выходной заготовки для i-той операции; MZ^ - твердотельная модель входной заготовки для i-той операции; MDTi - добавляемые тела для i-той операции; ПЭi - операционный эскиз для i-той операции; 3i - операционный эскиз

для i-той операции

Особенности проектирования операционных заготовок в Pro/Engineer Wildfire 2.0

Проектирование операционных заготовок в среде Pro/Engineer Wldfire заключается в помещении фичеров, описывающих удаляемый на данной операции, материал в соответствующие слои. Таким образом, оперируя слоями, можно получать модели операционных заготовок для конкретных операций. Если фичеры, принадлежащие данному операционному слою, подавлены, то мы имеем выходную заготовку для соответствующей операции, если слой открыт - входную.

На рис.3 показана рабочая область Pro/Engineer Wildfire, в которой отображена модель исходной детали. В левой части экрана открыто дерево, в котором, в частности, отображены слои [1], содержащие фичеры удаляемого материала. На рис. 4 показана последовательность получения модели входной операционной заготовки для комплексной операции с ЧПУ.

Однако работа со слоями при проектировании операционных заготовок несколько отличается от работы с обычными слоями. Как было сказано выше, исполнительные фичеры нельзя исключить из отображения модели, но их можно подавить. В связи с этим работа с операционными слоями заключается в послойном подавлении операционных фичеров (последовательность опций Supress-Layer). Для этого названия операционных слоев должны отражать номера соответствующих операций (например,

0p_010, operation_10 и т.п., см. рис. 3), а фичеры удаляемого материала (в рамках общей совокупности операций) должны быть «родительскими» только по отношению к следующим (по порядку следования операций) фичерам удаляемого материала, но не к конструктивным фичерам модели.

File Edit View Insert Analysis Info Agplications Tools Window Help

>

Рис.3. Исходная модель и дерево слоев

Рис. 4. Пример получения входной заготовки Особенности проектирования операционных заготовок в СаНа у5

Проектирование заготовок в системе Catia v5 обладает некоторыми существенными особенностями, которые предполагают сам факт проектирования уже на стадию конструкторской разработки деталей.

Конечно, существует возможность проектирования заготовок и способом, аналогичным Pro/E, т. е. добавлением фичеров удаляемого материала, однако есть и другой

способ, реализация которого возможна благодаря наличию в пакете проектирования деталей булевых операций сложения и вычитания элементов.

Дерево (структура) модели в Catia можно представить в виде так называемых тел (body) - структурных единиц, которые содержат некоторое количество фичеров [3]. Любое добавление и, что важно, удаление материала может представляться первоначально в виде твердого тела, которое затем при помощи булевых операций (Add или Remove) [3], соответственно, добавляется или удаляется. Такому фичеру можно присвоить цвет, и в такой же цвет будут окрашены образуемые при выполнении булевых операций поверхности. Именование тел следует производить в соответствии с номерами операций. Чтобы получить модель операционной заготовки для конкретной операции, необходимо активизировать тело, предшествующее данной операции, либо поменять свойство булевой операции Remove на Add. На рис. 5 представлена операционная заготовка, спроектированная при помощи булевых операций. В дереве модели имена тел соответствуют номерам операций механообработки.

Рис.5. Операционная заготовка в Catia v5 Совершенствование методики проектирования ТП

Предложенные способы проектирования операционных заготовок, а также некоторые особенности CAD/CAM систем верхнего уровня позволяют говорить о возможности усовершенствования методики проектирования технологических процессов.

За счет непосредственного измерения технологических размеров на модели операционной заготовки и, при необходимости, извлечения их из CAD-системы во внешнюю среду, роль систем АРОР сводится к проверке правильности простановки технологических размеров и их допусков. Таким образом, появляется возможность использования при проектировании ТП однопроходной методики (которая исследуется в настоящее время).

Как следствие двунаправленной ассоциативности между моделью и чертежом, появляется возможность окончательного проектирования операционных эскизов уже на этапе 2 (см. рис. 1), однако сейчас рассматриваются варианты применения безчертеж-

ной технологии при разработке ТП. Данная технология может быть реализована благодаря, в частности, появлению в последних версиях современных CAD-систем так называемых «трехмерных чертежей», когда все необходимые размеры, а также допуски формы и расположения поверхностей, шероховатости и базы проставляются непосредственно на SD-модели детали.

Заключение

Предложены варианты использования методики добавляемых тел при проектировании операционных заготовок в CAD/CAM системах Catia v5 и Pro/Engineer Wildfire. SD-модели операционных заготовок играют значительную роль при моделировании процесса механообработки, размерном анализе техпроцессов и реализации на предприятии сквозного цикла проектирование-производство. В настоящее время проводятся исследования по разработке однопроходной методики проектирования технологических процессов с использованием SD-моделей операционных заготовок.

Литература

1. Чемоданова Т.В. Pro/Engineer: деталь, сборка, чертеж. СПб: BHV-СПб, 200S. 548 с.

2. Куликов Д.Д., Яблочников Е.И. Проектирование операционных заготовок с использованием трехмерных CAD-систем. // Известия вузов. Приборостроение. 2001. Т.44. №9. С. 65-70.

S. Fred Karam, Charles D. Kleismit. Using CATIA. 1st Edition. Delmar Publishers 2004. 448 с.