«СПРУТ-Штамп» — решение «СПРУТ-Технологии» в автоматизации проектирования штампов

Борис Кузьмин, Александр Романов, Андрей Савинов

Требования к системе

Концепция компании «СПРУТ-Технологии»

Описание функций «СПРУТ-Штамп»

Создание и расширение прикладной системы

Требования к квалификации

Заключение

На большинстве современных предприятий вопросы, связанные с подготовкой производства, требуют решения комплекса проблем. Как правило, сложности связаны со сроками проектирования штампов. Казалось бы, автоматизация проектирования решает эту проблему благодаря довольно высокой степени типизации существующей штамповой оснастки. Но, как показывает практика, невозможно разработать единую систему, охватывающую всю гамму штампов для холодной листовой штамповки на предприятии, поскольку это связано с большим количеством классов штампов (отрезные, пробивные, обрезные, гибочные, формовочные и т.п.). Достаточно высокий уровень сложности комплексной модели штампа, огромное количество параметров, характеризующих конструкцию штампа, — все это делает систему сложной, «тяжелой» и дорогой.

Разработка штампов с помощью универсальных средств (графических редакторов), как правило, является неэффективной в условиях предприятия, эксплуатирующего большое количество прессового оборудования и применяемых конструктивных решений. При этом крайне проблематично обеспечение потенциала развития системы.

Требования к системе

Таким образом, система проектирования штампов должна обладать следующими важными качествами:

• Состоять из ряда специализированных подсистем, соответствующих классам штамповой оснастки. Спецификация подсистем определяется пользователем для каждого предприятия.
• Степень автоматизации проектирования в пределах класса может быть произвольной и зависит только от глубины проработки и реализации методов проектирования. Процесс «обучения» системы работе с новой типовой конструкцией должен основываться на принципе поэтапной декомпозиции объекта проектирования. Чем больше разработчик знает о конструкции, тем большую работу система делает автоматически. Отсутствие информации о методах и алгоритмах проектирования не должно быть препятствием для функционирования системы. Недостающая информация вводится пользователем в процессе проектирования.
• Возможность поэтапного создания системы таким образом, чтобы добавление новых модулей к уже работающей системе повышало уровень автоматизации и расширяло область его применения.
• Процессы создания и эксплуатации должны поддерживаться инструментальной средой.
• Гибкая архитектура системы, настраиваемый интерфейс.

Концепция компании «СПРУТ-Технологии»

Реализация поставленных требований осуществляется инструментальной средой СПРУТ. Компания «СПРУТ-Технология» предлагает инструментальную проблемно-ориентированную среду разработки прикладных систем проектирования штампов «СПРУТ-Штамп». С ее помощью реализуется технология быстрого создания прикладных подсистем.

Используется объектно-ориентированный подход к решению задачи. В рамках такой концепции объектом является любая деталь, сборка или узел. Подсистема реализуется в виде совокупности объектно-ориентированных программных модулей, содержащих методы описания и определения входных и выходных свойств объекта.

Информационная модель конструкции штампа представляет собой вариантную структуру (И/ИЛИ граф) объектов (рис. 1).

Таким образом, описание объекта опирается на классы штамповой оснастки.

Свойства, характеризующие каждый объект, могут быть как простыми (число, строка, структура, геометрический элемент, массив), так и сложными (ссылка на таблицу, сегмент графической базы, 3D-модель, другой объект).

Свойства имеют статус:

internal — внутренние, используемые только объектом, к которому они принадлежат;

export — экспортируемые, используемые не только объектом, к которому они принадлежат, но и другим объектам, для которых они являются импортируемыми;

import — импортируемые из других объектов.

Это позволяет устанавливать взаимосвязь между свойствами различных объектов, например сопряженных размеров между деталями (рис. 2).

За объектами закрепляются методы их проектирования (расчеты конструкций, генерации геометрии: чертежей и 3D-моделей). Вложенность объектов в проекте (прикладной системе автоматизированного проектирования) определяет дерево объектов, и, таким образом, определяется архитектура прикладной системы.

С помощью инструментальной среды СПРУТ (подсистема SprutX) осуществляются формирование классов, описание их свойств и методов объектов, а также согласования свойств объектов для подключения к уже существующей системе новых, независимо разработанных компонентов. Само же дерево объектов является средством навигации по проекту и обеспечивает доступ к свойствам и методам как во время проектирования прикладной системы, так и во время ее работы.

Описание функций «СПРУТ-Штамп»

Модель заготовки может быть сформирована средствами геометрического моделирования SprutCAD (рис. 3) либо подготовлена в любой CAD-системе и импортирована в «СПРУТ-Штамп» через формат обмена данными DXF.

В зависимости от ряда параметров (размеров штампуемой детали, усилия штамповки и т.п.) определяется конкретная модель прессового оборудования. Конструкция проектируемого штампа согласовывается с характеристиками прессового оборудования, на котором штамп должен эксплуатироваться.

По типу выполняемой операции можно проектировать следующие виды штампов:

• отрезные;
• пробивные;
• обрезные;
• гибочные;
• формовочные;
• последовательного действия;
• совмещенного действия;
• последовательно-совмещенного действия.

В пределах каждого типа операции существует несколько подтипов. Например, формовочный штамп может осуществлять формовку, отбортовку и правку.

При проектировании штампов используются стандарты предприятия, определяющие:

• конструкции и размеры плит-заготовок;
• крепежные детали;
• стандартный инструмент;
• стандартные детали и сборочные единицы.

«СПРУТ-Штамп» обладает интуитивно понятным и простым интерфейсом. Интерфейс системы изменяется для выбранной типовой конструкции штампа и через соответствующие «Панель инструментов» и «Инспектор объектов» обеспечивает удобный доступ к инструментам проектирования, избегая сложной структуры вложенных окон. Каждому объекту в структуре соответствует закладка на экране, при нажатии на которую показываются только функции, закрепленные за этим объектом.

«СПРУТ-Штамп» также позволяет реализовать следующие функции в прикладной системе:

• расчеты зазоров резания и зазоров между сопрягаемыми деталями в зависимости от толщины материала;
• выбор стандартных деталей типа пружинные пакеты, полиуретановые пружины, ограничительные втулки и т.д.;
• подбор блока штампа в зависимости от параметров пресса и габаритов заготовки;
• расстановку пазов в полуавтоматическом режиме (автоматически предлагает все возможные пазы и интерактивный выбор пазов);
• расстановку и редактирование положения крепежных деталей и других точечных элементов (рис. 4);
• просмотр штампа в трех видах в режиме проектирования (верхняя и нижняя части вместе или по отдельности);
• проектирование и просмотр 3D-моделей основных деталей штампа (рис. 5 и 6);
• интерактивную расстановку позиций штампа;
• автоматическое формирование спецификации;
• автоматическое формирование сборочных и деталировочных чертежей;
• возможность предварительного редактирования чертежей штампа прямо в среде;
• автоматический расчет массы штампа и нестандартных деталей (масса стандартных деталей — в базе данных);
• автоматический выбор хвостовика в зависимости от характеристики пресса и интерактивный выбор предложенных хвостовиков;
• редактирование сгенерированных чертежей штампов;
• распечатки чертежей и спецификаций.

Управление проектами обеспечивается системой «КАРТА», которая предназначена для ведения карточки хода техпроцесса изготовления штамповкой. С ее помощью осуществляется просмотр, заполнение, редактирование и получение статистики (сопроводительных, технологических) карт штамповой оснастки (рис. 7).

Карточка детали содержит следующие характеристики: имя и обозначение детали, имя изделия, имя товара, составляющих частей обозначения материала (название проката, обозначение профиля и обозначение металла), название завода (цеха), название и обозначение штампа, имя разработчика оснастки, название стадии изготовления.

Создание и расширение прикладной системы

Создание прикладной системы выполняется с использованием инструментальной среды СПРУТ по следующим этапам:

• Определение классов проектируемых штампов.
• Выделение типовых представителей для каждого класса объектов проектирования.
• Описание структуры объектов проектирования.
• Описание свойств объектов проектирования.
• Ввод информации о типовых конструкциях и методах их проектирования.
• Ведение баз данных, содержащих нормативно-справочную информацию, используемую в процессе проектирования (прессовое оборудование, материалы, стандартные детали и т.п.).
• Создание параметризованных моделей.
• Отладка созданных систем.

Пользователю предоставляется возможность расширения количества используемых типовых конструкций с помощью механизмов для ввода, отладки, сопровождения и модификации.

При создании прикладной системы и ее модификации используются инструментальные подсистемы СПРУТ:

• SprutCAD для создания геометрических моделей (подробнее см. статьи «SprutCAD: особенности национальной параметризации», «САПР и графика» № 9’2001, и «Параметризация множества структурных вариантов: решение СПРУТ-Технологии», «САПР и графика» № 12’2001);
• SprutX для создания новых типов штампов и стандартных деталей, расширения интерфейса системы, в зависимости от типа штампа и номенклатуры типовых и стандартных изделий, разработки методов расчета.

Проектирование штампа реализуется по следующей схеме:

1.  Определение принадлежности проектируемого штампа к одному из классов оснастки, включенной в систему.
2.  Ввод исходных данных для структурного синтеза штампа.
3.  Ввод значений свойств отдельных элементов и штампа в целом для параметрического синтеза.
4.  Получение необходимой документации.

Требования к квалификации

Уровень квалификации конечного пользователя системы определяется рамками профессиональной компетенции в области проектирования штампов для холодной листовой штамповки.

Развитие системы осуществляется специалистами предприятия-заказчика, обладающими знаниями в области проектирования штамповой оснастки и прошедшими курс обучения под нашим руководством.

Заключение

Итак, вашему вниманию были предложены инструмент «СПРУТ-Штамп» и технология для оперативного создания с его помощью высокоавтоматизированных систем проектирования штампов, разработанные компанией «СПРУТ-Технология». Система «СПРУТ-Штамп» — это развивающаяся система, которая позволяет:

• значительно сократить затраты труда как на стадии создания прикладной системы, так и на стадии ее эксплуатации;
• получить открытую систему;
• сохранить интеллектуальный багаж предприятия в области разработки штампов.

По нашему мнению, система незаменима на тех предприятиях, где действительно существует заинтересованность в повышении качества и сокращении сроков подготовки производства. Компания «СПРУТ-Технология», представленная двумя центрами разработок (ЗАО «СПРУТ-Технология» в г. Набережные Челны и ООО «Центр СПРУТ-Т» в г. Москве), обеспечивает полную информационную и техническую поддержку системы.

«САПР и графика» 3'2002