«Таблица семейств» как средство проектирования операционных заготовок

«ТАБЛИЦА СЕМЕЙСТВ» КАК СРЕДСТВО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ ЗАГОТОВОК

Ю.В. Храбров

В статье сформулированы требования, предъявляемые к формированию операционных заготовок. Представлено понятие «конструкторско-технологической модели детали». Предложен способ проектирования КТМД с помощью «таблицы семейств».

Введение

При проектировании технологических процессов изготовления деталей на предприятиях, использующих современные CAD/CAM системы, возникает необходимость проектирования твердотельных моделей операционных заготовок для повышения уровня автоматизации работы технолога. Создание ТМОЗ позволяет интегрировать процесс технологической проработки в создание единой информационной модели изделия.

Согласно методу, предложенному Д.Д. Куликовым и Е.И. Яблочниковым и описанному в [1], проектирование операционных заготовок наиболее целесообразно выполнять добавлением припусков на обрабатываемые поверхности путем создания дополнительных конструктивных элементов, соответствующих удаляемому на данной операции материалу исходной детали. Наращивание «материала» происходит до тех пор, пока из модели детали в итоге не получится модель исходной заготовки.

Конструкторско-технологическая модель детали

В настоящее время предлагаются различные способы представления так называемой «конструкторско-технологической модели детали», т.е. модели детали, разработанной конструктором, к которой добавляются элементы, описывающие удаляемый на данной операции механообработки материал и «аннотации» - символы баз, операционные размеры, предельные отклонения и т.д. Различия этих способов зависят от конкретной системы проектирования, от поставленной задачи, от конкретных свойств детали и других факторов. Основными способами являются:

• работа со слоями;

• метод сборки;

• метод мастер-моделей.

Мы не будем подробно останавливаться на описаниях этих способов, а предложим еще один, наиболее универсальный, метод получения КТМД и назовем его методом «таблицы семейств».

Требования к операционным заготовкам

При проектировании твердотельных моделей операционных заготовок необходимо, как минимум, следовать нижеприведенным условиям.

1. ТМОЗ должны быть информативны, т.е. включать в себя максимум технологических данных о детали: базы, технологические размеры и припуски, параметры шероховатости и т.д.

2. ТМОЗ должны быть ассоциативны с исходной моделью детали, т.е. изменения в модели детали должны отражаться и в моделях всех заготовок.

3. ТМОЗ и модель детали должны содержаться в едином файле, чтобы не загромождать файловую систему и не нарушать структуры файлов в папке со сборкой изделия.

Исходя из представленных выше критериев, мы предполагаем, что для проектирования операционных заготовок целесообразно воспользоваться модулем, который позволяет получать различные варианты исполнения детали. В системе Pro/Engineer этот модуль носит название «Таблица семейств» [2].

Таблица семейств (Family Table) - это внутренняя ассоциативная электронная таблица для представления исполнений модели [3], т.е. для создания групповой детали. При проектировании исполнений в таблицу заносится информация об изменении конструкторских размеров, параметров, присутствии/отсутствии конструктивных элементов в конкретном исполнении и т.д. Мы предлагаем использовать эту опцию для проектирования моделей операционных заготовок, представляя, таким образом, в качестве групповой модели последовательность операционных заготовок.

Формирование КТМД с использованием таблицы семейств

Рассмотрим конкретный пример проектирования ТМОЗ детали «плита нижняя» (рис. 1) при помощи таблицы семейств.

INSTANCE: GENERIC INSERTMODE

Рис. 1. Исходная деталь

- ^ Group QP_70

+ EXTRUDE_1  -J Annotation 4 + ^ Group QP_G0 + Group OP_50 + ^ Group 0P_4Cl

- ^ Group QP_30

+ EXTRUDE Annotation 1 ^Annotation 2 ^ Insert Here

Рис. 2. Фрагмент дерева модели

Добавим группы фичеров, описывающие удаляемый материал (Extrude) и представляющие технологические данные (Annotation) в последовательности, обратной процессу изготовления детали (рис. 2).

Технологические размеры с допусками, параметры шероховатости и базы задаются в модуле Annotations [3] («Аннотации» - создание трехмерных чертежей). Пример трехмерного операционного эскиза приведен на рис. 3.

Рис. 3. Трехмерный операционный эскиз

Затем создадим таблицу семейств. Строками таблицы являются варианты исполнения модели, т.е. модели операционных заготовок, а столбцами - фичеры или группы фичеров удаляемого материала. Добавление фичеров осуществляется в режиме диалога. Окно таблицы выглядит так, как представлено на рис. 4.

Family Table ¡PLIT^NIZ

File Edit Insert Tools Look In:

0EI

PLITA NIZ

E Ж

5!п n H -г

Туре Instance Narine F14153 OP 20 F14162 OP 30 F14174 OP 40 FI 4007 F136G8 OP 50 OP 60 F14192 OP 70

PLITA_NIZ N N N N N N

ОР_20 N Y Y Y Y Y

0P_3Ü N N Y Y Y Y

0P_4Ü 0P_5Ü H N H N N N Y Y N Y Y Y

OP_60 N N N N N Y

0P_7Ü N N N N N N

OK

Ez Oeen

Cancel

Рис. 4. Окно заполнения таблицы семейств

На пересечении каждого столбца и строки должен стоять символ присутствия данного фичера в исполнении (У) либо его отсутствия (К). Общий вид таблицы семейств для описания КТМД представлен в табл. 1.

Таблица 1

Instance

name Feat N Feat N-1 Feat_3 Feat 2 Feat

Generic N N N N N N

OP 1 N Y Y Y Y Y

OP 2 N N Y Y Y Y

OP_3 N N N Y Y Y

N N N N Y Y

OP N-1 N N N N N Y

OP N N N N N N N

После создания таблицы необходимо подавить в модели фичеры удаляемого материала с помощью команды Supress или Insert Mode, вернувшись, таким образом, к исходной модели детали (рис. 1).

Следует отметить, что таблицы семейств являются многоуровневыми. Это означает, что, если конструктор проектирует деталь в нескольких исполнениях и использует при этом таблицы семейств, то технолог может создавать модели операционных заготовок и присваивать таблицы каждому из исполнений.

Конструкторско-технологическая модель детали, спроектированная с использованием таблицы семейств, отвечает всем предложенным требованиям. Кроме того, такая модель занимает меньший по сравнению с полученными другими способами моделями объем дискового пространства. Объем модели суммируется из объема конструкторской модели и объема, занимаемого информацией о дополнительных конструктивных элементах и аннотациями. Кроме того, таблицы семейств в Pro/Engineer имеют двухстороннюю ассоциативность с табличным редактором Excel [3].

Заключение

Проектирование операционных заготовок позволяет повысить уровень автоматизации работы технолога и интегрировать процесс технологической проработки в создание единой информационной модели изделия. В общем случае формирование твердотельных моделей операционных заготовок осуществляется добавлением к исходной модели конструктивных элементов, описывающих удаляемый на каждой операции механообработки материал. В статье сформулированы общие требования к операционным заготовкам и рассмотрен универсальный способ формирования конструкторско-технологической модели детали методом «таблицы семейств». Этот способ удовлетворяет требованиям, предъявляемым к операционным заготовкам, и позволяет хранить конструкторские и технологические данные о детали в одном файле.

Литература

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

2. Чемоданова Т.В. Pro/Engineer: деталь, сборка, чертеж. СПб: BHV-СПб, 2003. 548 с.

3. Randy Shih. Parametric Modeling with Pro/ENGINEER Wildfire 2 package. Schroff Development Corporation, 2004. 378 с.