4.1 Технологическое оснащение и станочные приспособления
При изготовлении деталей в машиностроении большое значение имеет подготовка технологического процесса для их обработки. Основную долю затрат в такую подготовку вносят затраты на изготовление технологической оснастки, кроме того, такие работы являются очень трудоемкими. Одной из возможностей решения этой сложной задачи является применение стандартизированных элементов такого оборудования, позволяющие использовать его много кратно. Одним из вариантов такого оборудования являются станочные приспособления.
Средства технологического оснащения - это совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса. Технологический процесс оснащается с целью обеспечения требуемой точности обрабатываемых деталей и повышения производительности труда.
Под оптимальной оснащенностью понимается такая оснащенность, при которой достигается максимальная эффективность производства изделия при обязательном получении требуемого количества продукции и заданного качества за установленный промежуток времени с учетом комплекса условий, связанных с технологическими и организационными возможностями производственных фондов и рабочей силы.
Средства технологического оснащения подразделяются на:
- технологическое оборудование;
- средства механизации и автоматизации технологических процессов (вспомогательных операций и переходов);
- технологическую оснастку.
Технологическое оборудование - это средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. Технологическое оборудование выбирается в зависимости от конструкции детали и требованиями по обеспечению качества поверхности. В отдельных случаях технологи разрабатывают техническое задание на проектирование специальных станков.
Технологическая оснастка - это средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса и устанавливаемые на технологическом оборудовании (или применяемые рабочим) для выполнения данной конкретной операции или группы операций. К оснастке при получении заготовок относятся: штампы, литейные формы, модели, прессформы и др. К оснастке при механической обработке относятся: приспособления, режущий, вспомогательный и мерительный инструмент.
Приспособление - это технологическая оснастка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении технологической операции. Станочное приспособление это не имеющее формообразующих средств вспомогательное орудие производства, предназначенное для установки в нем заготовок с целью изготовления изделий на механообрабатывающем оборудовании.
Приспособления подразделяются по виду оснащаемых работ на: фрезерные, сверлильные, токарные, шлифовальные и т.д.
В зависимости от правил проектирования и эксплуатации приспособлений существует шесть систем станочных приспособлений.
1. Универсально-безналадочные приспособления (УБП). Например: 3-х и 4-х кулачковые патроны, поводковый патрон, машинные тиски. Изготавливаются централизованно. Рекомендуются к применению при всех типах производства.
2. Универсально-наладочные приспособления (УНП). Например: 3-х кулачковые патроны со сменными кулачками, машинные тиски со сменными губками, планшайбы со сменными прихватами, делительные головки к фрезерным станкам. Изготовляются централизованно или на заводе-потребителе. Применяются в серийном и массовом типе производства.
3. Универсально-сборные приспособления (УСП), собираемые из комплекта стандартных деталей, изготовляемых централизованно.
В настоящее время происходит смещение типа производства в сторону мелкосерийного производства. Среди направлений автоматизации подготовки производства большое значение имеет проектирование приспособлений. В условиях мелкосерийного производства экономически нецелесообразно использование специальных приспособлений. Поэтому наибольшее распространение получили универсально сборные приспособлений. Применение системы УСП в 2-3 раза сокращает сроки технологической подготовки производства к выпуску нового изделия. Затраты на восстановление комплекта деталей УСП за год составляет 3-5% от всей себестоимости комплекта. При применении УСП в условиях мелкосерийного производства для механизации закрепления заготовки на универсальных станках и станках с ЧПУ применяют механизированные УСП. В зависимости от размеров, массы заготовки и необходимой силы зажима для их закрепления разработаны два вида средств механизации: с крепежными болтами и соединительными пазами 12 и 16 мм. Они обеспечивают полную взаимозаменяемость со стандартным и деталями и сборочными единицами УСП. Срок использования комплекта деталей и узлов УСП примерно 25 лет. УСП применяют в опытном, единичном, мелкосерийном и частично в среднесерийном типах производства. УСП собираются из нормализованных деталей и узлов, входящих в комплект УСП.
Стандарты на УСП:
1. ГОСТ 14.305-73 «Правила выбора технологической оснастки»
2. Базовые детали, ГОСТ 15636-70 — ГОСТ 15646-70
3. Корпусные детали, ГОСТ 15647-70 — ГОСТ 15706-70
4. Установочные детали, ГОСТ 15707-70 — ГОСТ 15718-70
5. Направляющие детали, ГОСТ 15361-70 — ГОСТ 15366-70
6. Прижимные детали, ГОСТ 15719-70 — ГОСТ 15723-70
7. Крепежные детали, ГОСТ 15724-70 — ГОСТ 15733-70
8. Разные детали, ГОСТ 15734-70 — ГОСТ 15743-70
9. Сборочные единицы, ГОСТ 15744-70 — ГОСТ 15761-70.
4. Сборно-разборные приспособления /СРП/. Собираются из комплекта стандартизованных и не стандартизованных деталей самим рабочим на рабочем месте для каждой операции, после чего - разбираются. По мере необходимости нестандартные детали проектируются и изготовляются для новых деталей. Рекомендуются к применению в серийном типе производства для групп деталей /унифицированная технология/.
5. Специализированные наладочные приспособления /СШ/. Их также называют групповыми или быстропереналаживаемыми приспособлениями. Проектируются на заводе - потребителе для определенных групп деталей /унифицированная технология/ в условиях единичного и серийного производства.
6. Не разборные специальные приспособления /НСП/. Проектируются на заводе - потребителе и применяются только для одной деталеоперации /единичная технология/. Рекомендуются к применению в массовом и крупносерийном производстве, реже в средне и мелкосерийном, но при отсутствии возможности использования приспособлений других систем.
Приспособления классифицируются:
- по количеству одновременно закрепляемых заготовок (одноместные и многоместные);
- по способу закрепления (ручные, механизированные и автоматизированные);
- по способу закрепления.
Способы механизации закрепления могут быть весьма разнообразные. Все детали, из которых состоят приспособления, можно рассматривать как элементы этих приспособлений. По типовому назначению установлены следующие элементы: установочные, зажимные, установочно-зажимные, направляющие, делительные механизмы, корпусные детали, крепеж и прочие детали вспомогательного назначения. Установочные элементы служат для установки на них заготовок и точного их базирования. Иногда в качестве установочных поверхностей используют непосредственно корпус приспособления. Однако, поскольку корпус всегда изготовляется сырым, термически не обрабатывается, это допустимо лишь для специальных упрощенных приспособлений, проектируемых для изготовления очень малых партий деталей. Установочные элементы изготовляются из инструментальных сталей и термически обрабатываются, а затем шлифуются. Разновидности установочных стандартизованных элементов: штыри, пальцы, призмы и т.п. Опоры могут быть жесткими, регулируемыми, самоустанавливающимися. Зажимные элементы. Их назначение: обеспечить соприкосновение базовых поверхностей заготовок с установочными поверхностями и надежно закрепить заготовки, гарантируя невозможность смещения их при приложенном усилии резания. Зажимные элементы следует размещать: над опорными точками установочных элементов, не допуская смещения заготовок во время закрепления, а также деформации их и создавать усилие зажима в направлении усилия резания.
4.1.1 Способы механизации закрепления заготовок
1. Пневматический. Преимущества: дешевый вид энергии, имеющийся на заводах; обеспечивает быстроту зажима; прост в управлении. Недостатки: относительно небольшая сила зажима, большие габариты устройства при больших усилиях, создает удар при зажиме. Подвод сжатого воздуха осуществляется с применением арматуры, обеспечивающей фильтрацию воздуха, подачу распыленной смазки, возможность наблюдения за давлением в сети и невозможность падения давления в системе.
2. Гидравлический. Гидравлический привод представляет собой насосную станцию со своим электродвигателем, масляным резервуаром и аппаратурой. Преимущества: компактность, значительно более высокие усилия зажима, плавность хода. Недостатки: сложнее конструкция, дороже ремонт, сложнее устранять протечки в гидросистемах.
3. Пневмогидропривод. Это устройства позволяющее преобразовать пневматическое давление в гидравлическое. Применение пневмогидравлического привода позволяет при тех же габаритах увеличивать усилие на штоке, причем усилие зажима получается плавным. Такие усилители давления позволяют осуществлять надежный и плавный зажим, иногда с применением последовательного действия малого и большого усилий зажима.
4. Магнитный. Электромагнитные приспособления применяются в виде электромагнитных столов, главным образом при шлифовании. Имеются разработки по применению магнитных приспособлений при фрезеровании и на других станках. Естественно, с такими приспособлениями можно обрабатывать только детали с магнитными свойствами.
5. Вакуумные. Применяются для зажима легких, плоских заготовок.
6. Приспособления с гидропластом. Гидропласт - полихлорвиниловая смола с соответствующими наполнителями, обеспечивающими ее резинообразное состояние.
7.Электроприводные. В последнее время все шире применяются станочные приспособления с электроприводом. Это стало возможным ввиду создания конструкций выдерживающих тяжелые условия эксплуатации на столе механообрабатывающего оборудования.
4.2 Автоматизированная система размерной настройки инструмента.
Настройка инструментов на размер вне станка рациональна в условиях применения быстросменного и взаимозаменяемого однотипного инструмента. Точность настройки зависит от конструкции применяемых приспособлений, способа базирования инструмента в приспособлении, способа поджима инструмента к базовым поверхностям приспособления, погрешности перебазирования при переустановке инструмента, формы поверхности, контактирующей с режущими кромками (вершинами) инструмента при настройке, формы обработанной поверхности, средств контроля, места настройки, квалификации наладчика. Для настройки инструмента на размер вне станка применяются специальные приспособления. Жесткие измерительные устройства типа скоб обеспечивают точность настройки не выше 0,3 мм, приспособления флажкового типа с жесткой фиксацией длины инструмента — 0,15...0,2 мм, индикаторные приспособления позволяют настраивать инструмент с точностью 0,015...0,03 мм. Индикаторы следует применять при точности настройки инструмента выше 0,1 мм. Все приспособления с подвижными упорами (индикаторные и бесшкальные универсальные приборы) имеют эталоны для юстировки. В приспособлениях для компенсации износа упоры целесообразно изготавливать регулируемыми.
Для свободного извлечения настроенного инструмента из приспособления без перемещения режущих кромок по упору следует использовать отводные, откидные или поворотные упоры.
5. Технологическое проектирование с использованием IT
Требования к современному производству постоянно меняются, растет доля используемого высокопроизводительного оборудования, оптимизируются процессы управления производством, учета трудовых и материальных ресурсов, повышаются требования к технологической проработке изготовления изделия. Техпроцесс теперь необходим не только как инструкция для исполнителя, но и всё больше как поставщик данных для учетных систем. Эти требования находят отражение в новом функционале системы автоматизированного проектирования технологических процессов ВЕРТИКАЛЬ. Автоматизация производственных процессов, процессов контроля, создания и учета документации и просто повышение удобства работы технолога — вот основные особенности новой версии популярной САПР ТП.
ВЕРТИКАЛЬ - САПР технологических процессов нового поколения, предназначенная для автоматизации процессов технологической подготовки производства. В системе реализован качественно новый подход к организации данных о технологических процессах, базирующийся на объектной модели представления и обработки информации.
"Технологическая" часть модели содержит сведения об операциях, переходах, оснастке. "Конструкторская" - отображает состав и структуру обрабатываемых поверхностей детали. Объекты "переходы" и "конструктивные элементы" имеют двусторонние связи, что позволяет определять как список переходов по каждой поверхности, так состав поверхностей, обрабатываемых на отдельных технологических операциях. Особенностью данной модели является наличие у объекта "переходы" двух родителей: "операции" и "конструктивные элементы", что позволяет получить вторую "пространственную" точку зрения на технологический процесс, идущую от конструкции детали (рис. 1).
Рис. 1
Новые задачи требуют новых подходов. Прежде всего в области представления данных. Объектно-ориентированные методы организации технологических баз данных, COM-технологии, новые интерфейсные решения, открытая архитектура, основанная на ActiveX-компонентах, в полной мере реализованы в системе ВЕРТИКАЛЬ.
Систему может быстро освоить пользователь с любым уровнем "компьютерной" подготовки; буквально с первых дней ее применения существенно возрастает как скорость, так и качество разработки технологической документации.
В системе ВЕРТИКАЛЬ-Технология реализованы следующие методы проектирования ТП:
- Проектирование на основе техпроцесса-аналога
- Проектирование с использование библиотеки часто повторяемых технологических решений
- Проектирование с использованием библиотеки КТЭ
- Заимствование технологических решений из ранее разработанных технологий
- Диалоговый режим проектирования с использованием баз данных системы.
Технологу предоставлена возможность выбора оптимального сочетания режимов проектирования.
В системе ВЕРТИКАЛЬ-Технология предусмотрена также возможность работы технолога с трехмерными моделями изделий и всеми видами графических документов (чертежами, эскизами). Пользователь может подключить к технологическому процессу документы и модели, созданные на этапе конструирования, и использовать их при проектировании ТП.
Рис. 2
Система ВЕРТИКАЛЬ-Технология позволяет пользователю оперировать конструкторско-технологическими элементами (КТЭ) (рис. 2). Они, как ясно уже из их названия, объединяют в себе конструкторскую и технологическую информацию об элементах, из которых состоит деталь.
В "Дереве КТЭ" отображается состав и иерархия поверхностей детали. Выбор определенного элемента в дереве автоматически собирает технологические переходы по данному конструктивному элементу детали и выводит их на вкладке "План обработки".
Формирование "Дерева КТЭ" осуществляется с помощью специальной библиотеки, в которой конструктивные элементы связаны с типовыми технологическими планами их обработки.
Между "Деревом КТЭ" и "Деревом ТП" существует двусторонняя синхронизация. Активизация перехода на закладке "План обработки" выделяет его в "Дереве ТП" и наоборот.
Удаление элемента из "Дерева КТЭ" приводит к автоматическому удалению подчиненных переходов из технологии. Проектирование ТП на основе техпроцесса-аналога с использованием рассмотренных компонентов сводится к простому редактированию "Дерева КТЭ".
В системе ВЕРТИКАЛЬ можно связать 3D-модель детали с "Деревом КТЭ". При этом в качестве графического редактора используется система КОМПАС-3D. в отдельном окне системы ВЕРТИКАЛЬ отображается 3D-модель детали, на которую разрабатывается технология.
В данном окне технологу доступен минимальный набор функций по работе с 3D-моделью: вращение, выделение граней, масштабирование, необходимые для навигации по изображению. Грани 3D-модели. Образующие обрабатываемые конструктивные элементы, посредством уникальный идентификаторов связываются с элементами дерева КТЭ. Образуется двухсторонняя связь, позволяющая при выделении грани в 3D-модели, активизировать соответствующий элемент в дереве КТЭ совместно с технологическим планом его обработки. При выборе технологического перехода в дереве ТП активизируется элемент КТЭ и подсвечивается обрабатываемая поверхность в 3D-модели. В данном случае можно говорить о том, что 3D-модель детали является средством навигации в технологическом процессе.
Формирование комплекта технологической документации осуществляется в среде MS Excel (рис. 3). Обеспечивается автоматическая вставка операционных эскизов, сквозная нумерация технологических карт в составе комплекта. В базовую поставку входят бланки карт по ЕСТД (маршрутные и маршрутно-операционные карты, карты эскизов, контроля, карты технологического процесса, ведомости оснастки, комплектовочные карты). При необходимости пользователь имеет возможность самостоятельно создать новые формы технологических документов, в том числе и по требованиям стандарта предприятия.
Рис. 3
Немаловажно то, что карты формируются в общераспространенном формате. Их легко передавать и использовать в любом подразделении предприятия.
САПР технологических процессов Вертикаль - новейшая разработка компании АСКОН.
Система Вертикаль - это новый компонент единого информационного пространства предприятия, который успешно интегрируется как с линейкой ПО, поставляемого компанией АСКОН, так и с программными продуктами любых других производителей.
Рис. 4
Интеграция с системой трехмерного моделирования КОМПАС-3D позволяет организовать сквозное решение задач конструкторско-технологической подготовки производства. Разрабатывая технологический процесс, технолог непосредственно использует трехмерную модель или чертеж детали, созданные в КОМПАС-3D.
Интеграция с системой управления инженерными данными ЛОЦМАН:PLM позволяет организовать коллективную работу, упорядочить (структурировать) технологическую документацию, облегчить и ускорить заимствование типовых решений (рис. 4).
Открытая архитектура системы (СОМ-технологии, ActiveX-компоненты, поддержка VBS и JS) обеспечивает возможность адаптации к особенностям ТПП предприятия и интеграции с любыми системами классов PDM, ERP, CAD, CAM. Кроме того, к системе можно подключить и специфические расчетные модули, решающие задачи конкретного предприятия.
Основным компонентом программного комплекса является система ВЕРТИКАЛЬ-Технология. В ее среде пользователь разрабатывает технологические процессы.
ВЕРТИКАЛЬ-Технология получает конструкторскую информацию об изделиях (трехмерные модели, чертежи) из системы трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D. Кроме того, в КОМПАС-3D разрабатываются операционные эскизы и другие графические документы.
Модуль ЛОЦМАН-Технолог обеспечивает связь системы ВЕРТИКАЛЬ-Технология с ЛОЦМАН:PLM. Таким образом, организуется централизованное хранение технологических процессов в системе управления инженерными данными. Модуль формирования отчетов (входящий в состав системы ЛОЦМАН:PLM) может быть использован для получения сводных отчетов и ведомостей. В отсутствие этих компонентов (ЛОЦМАН-Технолог и ЛОЦМАН: PLM) разработанные технологические процессы хранятся локально (например, на рабочем месте технолога). Возможна также интеграция с другими PDM-системами.
При разработке технологического процесса технологу постоянно требуется различная справочная информация - данные о материалах, оборудовании, инструменте и т.п. Ее предоставляют Универсальный технологический справочник и корпоративный справочник Материалы и сортаменты. Для администрирования, настройки и создания новых справочников служит программа ВЕРТИКАЛЬ-Справочники.
Помимо получения справочной информации технологу требуется также возможность выполнять расчеты. Ее предоставляют разнообразные прикладные модули: Система расчета режимов резания, Система трудового нормирования и т.д. Все они могут получать технологические данные из системы ВЕРТИКАЛЬ-Технология, а справочные данные - из Универсального технологического справочника и Корпоративных справочников.
Применение объектной модели данных и объектной модели технологии дает возможность гибкой настройки всех компонентов программного комплекса ВЕРТИКАЛЬ (например, систему ВЕРТИКАЛЬ-Технология можно настроить на любые виды производств, а Универсальный технологический справочник - на использование базы данных предприятия). Настройка может производиться специалистами предприятия.
Гибкое разграничение прав доступа позволяет надежно защитить информацию от несанкционированного просмотра или изменения, а также предотвратить потерю и порчу данных, документов, содержимого файлов и другой ответственной информации.
Таким образом, на рынке систем автоматизированного проектирования технологических процессов появился новый программный комплекс ВЕРТИКАЛЬ, разработанный компанией АСКОН, в котором:
- применены новые интерфейсные решения, облегчающие процесс проектирования технологий
- впервые создана объектная модель технологии, объединяющая конструкторскую и технологическую информацию
- впервые разработана библиотека конструктивных элементов, связанных с типовыми планами обработки с помощью настраиваемых логических условий выбора
- впервые ActiveX окно конструкторской САПР 3D интегрировано в САПР технологических процессов.
Сейчас сложно найти такое предприятие, где бы не применялись современные технологии высокопроизводительной обработки. Рассмотрим подробнее инструменты для проектирования операций с ЧПУ, взаимодействия САПР ТП с CAM-системой и работы с инструментом. Если условно считать, что САПР ТП и CAM-системы имеют конечной целью описание последовательности действий, необходимых для изготовления изделия, то можно сказать, что они выполняют одну и ту же функцию. Хотя детализация этих описаний отличается, они в обоих случаях должны быть учтены системой управления производством. В данном свете САПР техпроцессов находятся в выигрышном положении, поскольку имеют интеграцию с системами верхнего уровня. При выборе CAM-системы данной проблеме зачастую не уделяют должного внимания на предприятии. Кроме того, слабым местом CAM систем является недостаточное развитие библиотек инструмента: они обеспечивают работу самой CAM-системы, но в качестве единого корпоративного справочника оснастки выступать не могут. Именно поэтому в ВЕРТИКАЛЬ была реализована концепция интеграции с CAM системами. Взаимодействие данных систем состоит из следующих частей:
передача заявки на разработку управляющей программы (УП);
передача операции на разработку другому исполнителю;
использование CAM-системой
универсального технологического справочника для хранения оснастки, в том числе сборного инструмента;
передача разработанной операции из CAM-системы в ВЕРТИКАЛЬ;
передача штатными механизмами интеграции описания операции (трудовые и материальные ресурсы) из ВЕРТИКАЛЬ в PDM-систему.
Последовательность разработки технологического процесса с использованием оборудования ЧПУ будет выглядеть следующим образом. Когда технолог определяет, что в технологическом процессе необходима операция, выполняемая на оборудовании с ЧПУ, он создает эту операцию и при необходимости описывает ее: указывает оборудование, оснастку, разрабатывает эскизы и тексты переходов, рассчитывает режимы резания. Данное описание в последующем носит для технолога-программиста рекомендательный характер, и степень его детализации зависит от организации подготовки производства предприятия. На следующем шаге технолог передает операцию технологу-программисту или руководителю
соответствующего бюро, при необходимости может также создать заявку на разработку УП. В результате технолог-программист получает сообщение, в котором содержится ссылка на переданную операцию. Сам технологический процесс при этом может находиться в системе управления инженерными данными ЛОЦМАН:PLM, электронном архиве ВЕРТИКАЛЬ или на диске файл-сервера. При нажатии на ссылку в сообщении технолог-программист открывает техпроцесс в ВЕРТИКАЛЬ и знакомится с содержанием операции. На следующем этапе технолог-программист запускает CAM-систему и работает с ней в обычном режиме с одним лишь отличием: при выборе оснастки он пользуется не встроенной в CAM-систему библиотекой инструментов, а Универсальным технологическим справочником. После этого проект CAM-системы экспортируется в XML-файл, который, в свою очередь, импортируется в технологический процесс, открытый в ВЕРТИКАЛЬ. Поскольку при разработке управляющей программы был использован Универсальный технологический справочник, то добавленная из него оснастка легко распознается в ВЕРТИКАЛЬ. Кроме оснастки в ТП могут передаваться тексты переходов и машинное время обработки. В заключение технолог-программист оформляет эскиз, необходимый для наладки станка. Эскиз может быть создан с использованием функционала CAD-системы или с помощью снимка рабочего пространства CAM-системы (о данной опции см. в разделе «Эскизы» данной статьи). На этом работа технолога- программиста в ВЕРТИКАЛЬ заканчивается. Сохранение проекта CAM-системы и постпроцессированной управляющей программы осуществляется в PDM-системе или на файл-сервере. Впрочем, программу в G-кодах можно подключить и к технологическому процессу, если есть необходимость в ее ручном редактировании или выводе ее текста в карту кодирования информации (ККИ). Для редактирования применяется вкладка Программы ЧПУ, а в карту ККИ ее текст выводится стандартным механизмом формирователя карт. По окончании работы технолог-программист возвращает операцию обратно технологу. Тот, в свою очередь, производит ее контроль, при необходимости нормирует или передает нормировщику. На этапе нормирования машинное время дополняется вспомогательным и подготовительно-заключительным временем, что окончательно формирует норму времени на операцию. Интеграция такого уровня сделана для CAM-модуля системы Pro/ENGINEER, однако архитектура интеграции позволяет легко расширять ее для CAM-систем других вендоров. Организация такого взаимодействия CAD-, CAM-, PDM- и CAPP-систем позволяет достичь синергетического эффекта за счет сокращения времени сквозного проектирования и повышения качества разработки технологических процессов для оборудования с ЧПУ.
Фактически технологическая оснастка для станков с программным управлением подразумевает не столько сам инструмент, сколько целую сборку, состоящую из режущего инструмента (фрезы или сверла), вспомогательного приспособления для его крепления (патрона, оправки или адаптера) и базового держателя (например, Coromant Capto ). Вся эта конструкция хранится в магазине инструментов станка под определенным номером. В Универсальном технологическом справочнике создать подобную модель не составляет особого труда, для этого имеется специализированный справочник «Инструментальные сборки». Он решает две задачи: хранение состава сборки для последующего учета и генерация 3D-модели для верификации ЧПУ-программы. Для решения первой задачи необходимо лишь зарегистрировать инструментальную сборку и определить ее состав. В результате инструментальная сборка будет доступна для использования как в САПР ТП, так и в CAM-системе и будет учтена в системе класса ERP. Для успешного решения второй задачи дополнительно необходимо добавить предварительно созданные 3D-модели компонентов и описать сопряжение между ними Рассмотрим пример создания инструментальной сборки, состоящей из цангового патрона, цанги и фрезы. Для этого в справочнике «Инструментальные сборки» необходимо создать новую запись для инструментальной сборки, задать обозначение, комментарий, подключить растровое изображение. На вкладке Состав инструментальной сборки создаем три записи, которые будут описывать последовательность сборки: Патрон — Цанга — Фреза. Для каждой записи из справочника выбирается нужная оснастка: патрон, цанга и фреза также для каждого компонента выбираем его сопряжение относительно предыдущего компонента. Теперь, нажав кнопку Создать новую сборку, мы автоматически получаем 3D-модель инструментальной сборки. Отметим, что нет необходимости строить 3D-модель для каждого типоразмера фрезы каждого ГОСТа. Достаточно построить общую параметризованную модель для всех концевых фрез. По такому алгоритму строятся осевые инструментальные сборки. Важно отметить, что взаимное расположение компонентов может быть отредактировано в ручном режиме уже после формирования 3D-сборки. Более сложно формализуемые сборки, например борштанга с расточными резцами, строятся вручную в КОМПАС-3D и подключаются к инструментальной сборке. Получив таким образом 3D модель инструментальной сборки, мы можем передать ее в CAM-систему и использовать для верификации процесса обработки. Выше было сказано, что при регистрации инструментальной сборки необходимо подключить растровый слайд для визуального поиска в справочнике. Но если у данной сборки подключена 3D-модель, созданная автоматически или вручную, то мы можем одним нажатием кнопки сохранить растровый слайд из имеющейся 3D-модели. Данная функция актуальна как для самой инструментальной сборки, так и для ее составных частей.
Как уже упоминалось, в системе ВЕРТИКАЛЬ есть возможность просмотра и редактирования управляющей программы на специализированной вкладке. Также это можно сделать в отельном окне с помощью Редактора управляющих программ. Помимо стандартных для таких редакторов опций цветовой подсветки синтаксиса G- и M-кодов, координат, кадров и других операндов, доступны функции транслитерации текста, вставки инструмента из Универсального технологического справочника в код программы строкой «M06T...», а также передачи данных в ВЕРТИКАЛЬ. Добавленный инструмент со всеми параметрами можно в любой момент увидеть в Таблице инструментов. Каждая позиция инструмента связана со справочником. Обладая таким расширенным специализированным функционалом, Редактор управляющих программ может оказаться полезным при создании простых управляющих программ и при небольшой коррекции уже созданных.
Новая версия подпрограммы ВЕРТИКАЛЬ-Отчеты позволяет производить аннотирование сформированных технологических карт. Аннотации могут делаться в виде Заметок к каждому листу и Примечаний к каждой ячейке (в последнем случае они имеют вид выносок). Аннотации сохраняются в файл заметок (*.ann). При работе в комплексе решений АСКОН аннотирование также может производиться на вкладке Вторичное представление системы ЛОЦМАН:PLM. Быстрому позиционированию на страницах при просмотре карт способствует Панель навигации, как в Adobe Reader. Улучшена работа ВЕРТИКАЛЬ- Отчеты с печатью карт большого формата. Например, карта формата А3 может быть размещена на нескольких листах формата А4 или на одном листе А4 за счет уменьшения масштаба. В связи с развитием функционала системы по работе с операциями с ЧПУ также были настроены карты: ККИ и КН (карты наладки) по ГОСТ 3.1404-86. В КН выводятся инструменты, а в ККИ — код управляющей программы.
Говоря о документации, нельзя не упомянуть о важной доработке, заключающейся в автоматизированном заполнении поля Обозначение документа основной надписи карты (по ГОСТ 3.1103-82). Во время утверждения технологического процесса система автоматически создает обозначения всех технологических видов технологических карт, формируемых для данного ТП. Обозначения присваиваются согласно алгоритму, регламентированному ГОСТ 3.1201-85. Формируемые обозначения попадают в технологические карты и в Карточку учета обозначений технологической документации (КУОД), которую можно просмотреть и вывести на печать в специализированном справочнике КУОД, расположенном в Универсальном технологическом справочнике.
Технологи уже привыкли при создании текста техпроцесса пользоваться вставкой размера как параметра технологического перехода. Использование технологических параметров в тексте переходов снижает вероятность ошибки и позволяет устанавливать связь с геометрическими параметрами на операционных эскизах. В предыдущей версии ВЕРТИКАЛЬ технологический (промежуточный) параметр можно было получить только для допуска формы и расположения по связанному линейному размеру согласно алгоритму, изложенному в ГОСТ 24643-81.
В ВЕРТИКАЛЬ 2011 реализован расчет значения промежуточного параметра типа Размер. Суть его заключается в определении размера поверхности на текущей операции по значению размера этой же поверхности на последующей операции. Указав системе этот последующий размер, технолог выбирает из таблиц рекомендованный для данных условий обработки припуск. Имея последующий размер и значение припуска, модуль рассчитывает необходимый технологический размер. Значения припусков занесены в ВЕРТИКАЛЬ из эмпирических таблиц справочной литературы технолога и актуальны для большинства случаев. Модуль открыт для занесения собственных данных по рекомендуемым припускам. Для более ответственных деталей или для деталей, выпускаемых в условиях массового производства, рекомендуется проводить полноценный размерный анализ.
Говоря о параметрах текстового перехода, нельзя не упомянуть об одной новой существенной особенности. С самого начала своего развития ВЕРТИКАЛЬ может импортировать размеры из КОМПАС-3D. От версии к версии возможности импорта пополнялись другими параметрами текста перехода. А в версии 2011 интеграция с КОМПАС-3D стала двусторонней. Теперь можно импортировать такие технологические параметры, как размеры, включая параметризованные с 3D-модели, обозначения шероховатости, допуски формы и расположения, и другие — из техпроцесса в графический документ КОМПАС-3D и обратно.
ВЕРТИКАЛЬ в качестве эскизов может использовать документы КОМПАС, OLE-объекты и графические файлы, причем одновременно. А переключение режима с КОМПАС на OLE высвобождает лицензию КОМПАС-График — таким образом, графический редактор используется только тогда, когда это необходимо. Обновились и способы создания эскизов: из чертежа, другого эскиза, 3D-модели, на основе шаблона, со сканера и с экрана. Последний способ особенно актуален для UNIX CAD-систем, не поддерживающих OLE-технологию, и для CAM-систем, когда создание эскиза трудоемко, а поясняющее графическое изображение
необходимо для карт наладки. Кроме того, появилась возможность просмотра в отдельном окне эскизов со всех операций техпроцесса. Опция называется Навигация по эскизам и запускается из Панели вызова справочников и программ.
Система расчета режимов резания предназначена для расчета режимов обработки, основного (машинного) и вспомогательного времени на основной переход. В этой версии система претерпела ряд изменений. Самое главное усовершенствование заключается в изменении идеологии работы системы при недостаточных входных данных: она предлагает пользователю выбрать наиболее близкие значения из таблицы. Второе изменение касается даже не самой системы, а порядка ее лицензирования. Теперь Система расчета режимов включена в состав ВЕРТИКАЛЬ. Среди прикладных наработок можно отметить появление новых блоков расчетов по шлифованию:
- плоское шлифование периферией (торцом) круга на станках с круглым (прямоугольным) - столом;
- круглое шлифование (продольное и врезанием);
- внутреннее шлифование отверстий;
- бесцентровое шлифование (с продольной и радиальной подачей).
А также двух блоков расчетов по разрезке:
- на ленточно-отрезных станках;
- на ножовочных станках.
В основе алгоритмов уже традиционно лежат только наиболее полные методики расчета режимов резания из справочников.
При необходимости система может быть настроена на работу по любой методике. А реализованная методика может легко транслироваться на филиалы предприятия с помощью механизма импорта/экспорта настроек через XML-файл.
Каждому технологу от техпроцесса к техпроцессу приходится использовать собственные наработанные данные. В этом ему успешно помогают модули: Библиотека пользователя, Сравнение технологий, Фрагменты ТП и т.д. А теперь одним из таких средств стала функция автоматизированного создания операций. Суть ее в том, что при добавлении операций Контроля, Комплектования или Промывки в техпроцесс, помимо самих операций, добавляются Контролируемые параметры для размеров с признаком «окончательный», объекты комплектования, а также переходы и позиции вспомогательных материалов.
Опытные пользователи всегда стремятся настроить «под себя» программу, которой постоянно пользуются. Важно, чтобы интерфейс не мешал, а способствовал быстрой и продуктивной деятельности. ВЕРТИКАЛЬ старается соответствовать этому требованию: в новой версии появилась настройка Компоновки.
Технолог может назначить отображение лишь необходимых полей, окон и вкладок — одним словом, создать необходимую ему компоновку. Она может быть применена для текущего пользователя в рамках данного техпроцесса или «без рамок» — для всех создаваемых техпроцессов.
По завершении проектирования техпроцесса возникает задача проверки данных. Она может быть осуществлена самим технологом, руководителем технологического бюро, нормоконтролером и другими лицами, согласующими или утверждающими техпроцесс. ВЕРТИКАЛЬ предоставляет три варианта проверки. Первый вариант — это проверка соответствия маршрута в техпроцессе ВЕРТИКАЛЬ расцеховочному маршруту, заданному в системе управления инженерными данными ЛОЦМАН:PLM. Второй вариант — проверка использованных в текущем техпроцессе справочных данных на актуальность, то есть на соответствие данных из техпроцесса данным, хранящимся в справочниках. Проверка может сослужить добрую службу в тех случаях, когда вновь запускается в производство ранее созданный техпроцесс и необходимо в короткий срок провести ревизию: определить, все ли позиции технологического оснащения в данный момент применяемы на производстве. Последний вариант проверки, по сути, представляет собой автоматизированный нормоконтроль. В его идеологии заложена проверка на соответствие пунктам ГОСТ 3.1116-79 «Нормоконтроль». Важно сказать, что большинство пунктов этого ГОСТа, применимого к техпроцессам в целом, реализуются автоматически, за счет использования САПР ТП, а другие пункты, поддающиеся автоматизации, выполняются в рамках данной опции. Все три варианта проверок завершаются выводом списка замечаний и отклонений от нормы.
Системы "САПР" сегодня - это не просто "чертежный" инструмент, это системы, в которых чертеж может являться лишь одним из результатов работы проектировщика, создающего трехмерные модели будущих машин, деталей и узлов. Кроме того, "САПР" сегодня - это еще и система управления жизненным циклом изделий, и система технологической подготовки производства и системы сквозного управления - от проектирования до выпуска изделия.
Рынок программного обеспечения "САПР" предлагает большой перечень продуктов, предназначенных для решения этих задач. Среди них значительное место занимают системы "САПР" зарубежных компаний. Но есть разработки и российских компаний, не уступающие по многим показателям своим зарубежным аналогам, а может, и превосходящие их. Это системы T-FLEX, "Компас-3D", "СПРУТ" и другие.
На основании данных, приводимым в различных отчетах, можно отметить, что первое место среди систем САПР по распространенности в России занимает система AutoCAD, а вот на втором месте уже много лет находятся разработки российской компании "Аскон" - системы "Компас-3D", "Лоцман: PLM" и "Вертикаль".
Компанией "Аскон" были разработаны системы:
"Компас-3D" - система трехмерного моделирования;
"Лоцман: PLM" - система управления инженерными данными и жизненным циклом изделия;
"Вертикаль" - система автоматизированного проектирования технологических процессов.
Сегодня эти системы работают почти на шести тысячах предприятий машиностроительного комплекса, строительства, в иных отраслях. Значительное число инсталляций этих продуктов работает на предприятиях оборонного комплекса, где к ним предъявляются особые требования, о чем речь пойдет ниже.
Современные системы проектирования предусматривают автоматизацию процесса, начиная с пространственного моделирования, для которого получение чертежей механизмов, узлов и деталей является заключительной стадией, чаще всего выполняемой автоматически. Эта технология реализована и компанией "Аскон". Уникальной особенностью ее является наличие собственного математического ядра и параметрических технологий (работа над программой началась в 1989 году еще до того, как разработчикам стала доступна система AutoCAD, но даже после появления возможности использовать в качестве ядра системы зарубежные разработки они отказались в пользу собственных). Поэтому программа совершенно независима от зарубежных компаний и в этом плане является самодостаточной. В то же время в полном объеме поддерживаются наиболее популярные форматы хранения моделей, что позволяет интегрировать систему с другими пакетами подобного назначения.
Система "Компас-3D" разработана по модульной технологии, когда требуемую конфигурацию можно собрать из базовых "кубиков", а сами "кубики" могут использоваться независимо друг от друга. Основа системы - собственно система трехмерного твердотельного моделирования. К ней подключаются система автоматизированного проектирования "Компас-График" (ее можно использовать и независимо для проектирования чертежей) и модуль проектирования спецификаций.
А вот остальные модули можно добавлять опционально. Причем следует отметить, что некоторые модули разработаны партнерами компании "Аскон", часто на основе специальных требований, предъявляемых заказчиком, а затем были включены в единую систему как ее составные части. Так произошло, к примеру, с системой "Компаньон-Интегратор", предназначенной для формирования 3D-каталогов изделий, выпускаемых предприятием, на основании моделей, разработанных в "Компас-3D". И подобных примеров множество. Отсюда и большое количество справочников, библиотек стандартных изделий, программ для проектирования узкоцелевых изделий (пружин, сферических изделий и так далее).
Не менее важный компонент системы (а зачастую применяемый независимо от системы проектирования) - это система "Лоцман: PLM". Она аккумулирует всю информацию, необходимую для конструкторско-технологической подготовки производства продукции машиностроительного предприятия, а при использовании в промышленно-строительном проектировании обеспечивает управление процессом проектирования, хранение и управление проектной документацией, управление структурой проекта.
Система "Лоцман: PLM" позволяет создать единую информационную базу из трех базовых компонент: продукты, процессы и ресурсы, а также показать взаимосвязи между ними. Наличие такой базы обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать все эти три компоненты, оптимизируя решение под требования бизнеса. Работа всех разработчиков, конструкторов, технологов с единой моделью обеспечивает снижение издержек на согласования, неизбежные при традиционной технологии работы, и исключает наличие дублирующих или взаимоисключающих документов.
Следующая составляющая - подсистема технологической подготовки производства "Вертикаль". С ее помощью проектируются технологические процессы, ведется расчет материальных и трудовых затрат (нормирование), обеспечивается возможность групповой работы над техпроцессами.
При совместном использовании систем "Вертикаль" и "Лоцман: PLM" удается решать задачи создания единой электронной среды для совместной разработки изделия, подготовки производства. В результате электронное описание изделия содержит полную информацию, необходимую для поддержки всех этапов его жизненного цикла.
Следующий шаг в автоматизации подготовки производства связан с использованием оборудования с программным управлением (станки с ЧПУ). Здесь в качестве дополнительной системы, совместимой с разработками компании "Аскон", прекрасные результаты показывает система "ГеММа-3D". Эта система предназначена для разработки управляющих программ при изготовлении деталей высокой сложности на всех типах станков с ЧПУ. Для разработки программ используются любые геометрические данные, подготовленные в системе "Компас-3D", доработанные в собственном геометрическом редакторе в соответствии с технологическими требованиями производства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М., Машиностроение, 1969.
3. Кузьмин В.В., Схиртладзе А.Г. Математическое моделирование технологических процессов сборки и механической обработки изделий машиностроения. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2008. - 279 с.:ил.
4. Единая система технологической подготовки производства ЕСТПП. ГОСТ 14.004 – 83. Государственный комитет СССР по стандартам. Москва. 1983.
5. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Б.Е.Челищев, И.В.Боброва, А.Гонсалес-Сабатер. Под ред. акад. Н.Г.Бруевича, М.,Мащиностроение, 1987. - 264с.: ил.
6. Месарович И., Мако Д., Такахара . Теория иерархических многоуровневых систем. М., Мир, 1973, 344 с.
7. Кузнецов И.Ю., Маслов А.Р., Байков А.Н.. Оснастка для станков с ЧПУ: справочник "машиностроение". — 2-е издание, переработанное и до-полненное. — Мн., 1990. — С. 511.
8. Терликова Т.Ф. и др. Основы конструирования приспособлений: Учеб. Пособие для машиностроительных вузов./ Т.Ф. Терликова, А.С. Мельников, В.И. Баталов. – М.: Машиностроение, 1980. - 119 с.ил.
9. T-FLEX ЧПУ 2D(3D). Пособие по работе с системой. АО «Топ системы». Москва, 2003. 2. T-FLEX CAD 2D(3D). Руководство пользователя. АО «Топ систе-мы». Москва, 1999.
10. Р.И.Гжиров, П.П.Серебреницкий. Программирование обработки на станках с ЧПУ. Справочник. Ленинград, Машиностроение, 1990г.
11. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. – М.: Машиностроение, 1986. – 176 с. ил.
12. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1986. – 312 с., ил.
13. Кузьмин В.В. Размерный анализ при проектировании технологической подготовке производства. Ж «Вестник машиностроения», №2, 2012. 2 тема 1. Технологичность конструкции изделия. Справочник. Под общей ре-дакцией Ю. Д. Амирова. Москва. Машиностроение.1990 с.: ил.
14. http://www.stankin.ru/science/postgraduate-study-and-doctoral-studies/postgraduate-study-speciality-and-rules-of-admission-of/05.02.08.%20%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B%20%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B3%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B8%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0.pdf
СОДЕРЖАНИЕ
Введение |
3 |
1. Организация автоматизированных машиностроительных производств |
3 |
1.1 Состав и структура автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) |
5 |
1.2 Элементы автоматизации производств 1.2.1 Организация производства с применением автоматических линий |
8 |
1.2.2 Организация производства с применением станков с ЧПУ |
12 |
1.2.3 Организационные основы гибкого автоматизированного производства |
16 |
1.2.4 Промышленные роботы |
20 |
1.3 Характеристика типов организации производства |
22 |
1.4 Концентрация производства |
26 |
1.5 Специализация и кооперирование производства |
29 |
1.6 Комбинирование производства |
31 |
2. Производственный процесс |
32 |
2.1 Основные понятия производственного процесса |
35 |
2.2 Автоматизация управлением производства |
39 |
3. Технологии автоматизированных машиностроительных производств 3.1 Технологический процесс производства |
43 |
3.2. Проектирование технологического процесса |
51 |
3.3 Особенности АСУ ТП |
64 |
3.4 Обеспечение АСУ ТП |
66 |
4. Обеспечение технологических процессов автоматизированного производства 4.1 Технологическое оснащение и станочные приспособления |
69 |
4.1.1 Способы механизации закрепления заготовок |
74 |
4.2 Автоматизированная система размерной настройки инструмента. |
75 |
5. Технологическое проектирование с использованием IT |
76 |
Библиографический список |
97 |
Учебное издание
Пачевский Владимир Морицович
Симонова Юлия Эдуардовна
ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
В авторской редакции
Компьютерный набор Ю.Э. Симоновой
Подписано к изданию 10.07.2015.
Объем данных 726 Кб.
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический
университет»