Сквозное проектирование и подготовка производства в учебном процессе. Основные направления и практическая реализация с CAD/CAM/CAPP ADEM
Сегодня трудно себе представить конструкторскую и технологическую подготовку производства без программных средств автоматизации. Повсеместное внедрение систем автоматизированного проектирования позволило по-новому взглянуть на процесс проектирования и изготовления изделий. Самые наукоемкие отрасли промышленности стали активными пользователями и сторонниками компьютерных технологий. Возможность моделирования будущего облика изделия, процесса изготовления оснастки и отработки технологии переросла в потребность. Среди отечественных и зарубежных разработок, которым под силу объединить различные направления проектирования и производства в единый, сквозной технологический процесс, одно из лидирующих мест занимает отечественная CAD/CAM/CAPP-система ADEM, трудовой стаж которой в области автоматизации подготовки производства превышает 20 лет. Разработчики продолжают оправдывать надежды отечественных и зарубежных пользователей, развивая пакет по таким направлениям, как эргономичность, функциональность и адаптивность.
Сквозное проектирование и подготовка производства в учебном процессе
При разработке системы Группа компаний ADEM ориентировалась не только на необходимость автоматизации конструкторских и технологических работ на предприятиях промышленности, но и на подготовку квалифицированного персонала, способного легко освоить современные средства проектирования. Поэтому ADEM распространяется и используется не только на предприятиях, занимающихся реальным производством, но и в вузах страны, средних профессиональных учебных заведениях, колледжах, школах. Простота освоения и эксплуатации, а также комплексный подход к вопросам автоматизации труда конструктора и технолога позволяют студентам быстро и наглядно представить процесс проектирования с применением современных средств.
Но как максимально приблизить условия обучения программному продукту к современным реалиям промышленного производства?
Один из методов — создание программно-аппаратных комплексов, которые помимо автоматизированного рабочего места конструктора, технолога, технологапрограммиста на ЧПУ должны включать возможность непосредственного изготовления изделий, спроектированных и подготовленных к производству в ADEM. Поэтому лучшим вариантом такой интеграции для системного обучения будет наглядная связка «компьютер — CAD/CAM/CAPP-система — учебный станок (универсальный или с ЧПУ)».
Комплекс CAD/CAM-технологий для обучения вызывал неподдельный интерес у участников выставки
Группа компаний ADEM на протяжении нескольких лет работает с компаниями, специализирующимися в области производства и продажи малогабаритного оборудования. Разработаны специальные средства поддержки оборудования, с успехом применяемого как при проектировании станков, так и при дальнейшей работе с этим оборудованием.
Одним из самых успешных примеров подобной работы является многолетнее сотрудничество разработчиков ADEM и специалистов компании «Дидактические системы».
ОАО «ДиСис» («Дидактические системы») специализируется в основном в области разработки и производства учебного оборудования, методических материалов для системы профессионального образования и системы повышения квалификации специалистов, занятых в различных отраслях промышленности.
Эскиз детали для токарной обработки
После изучения рынка систем проектирования и подготовки производства специалистами «ДиСис» было решено применять систему CAD/CAM ADEM, поскольку она поддерживает сквозной процесс с единой конструкторско-технологической моделью, что важно для успешного взаимодействия конструкторов и технологов, а также других специалистов предприятия. Использование методов сквозного проектирования позволяет быстро и легко создавать чертежи, документы, описывающие совокупность процессов, а также значительно сократить сроки и повысить качество технологической подготовки производства.
При выборе программы решающим аргументом стала необычайная легкость освоения системы, продуманная и полная справка, встроенная в систему. Это оказалось важно прежде всего потому, что ADEM планировалось применять не только для проектирования и производства собственного оборудования, но и для последующего обучения специалистов CAD/CAM/CAPP-технологиям, иллюстрации процесса сквозного проектирования. Ведь известно, что при использовании CAD/CAM ADEM конструктор и технолог работают бок о бок и созданная конструктором объемная модель практически тут же переводится в чертежи и программы для ЧПУ с учетом используемого на предприятии оборудования и инструмента.
Эскиз детали с заготовкой (область штриховки — объем снимаемого припуска)
Расчет траектории движения инструмента
Рекомендуемой реализацией сквозного процесса подобного уровня в учебных заведениях является поставка учебного класса в следующей комплектации: малогабаритные настольные 3-координатные фрезерные станки и отечественная интегрированная CAD/CAM-система ADEM в качестве системы конструкторско-технологической подготовки производства и системы, непосредственно управляющей данными станками. Предполагается, что студенты будут работать по двое на одном станке — таким образом, получаются сдвоенные места, состоящие из двух компьютеров и одного станка; классная комната вмещает шесть таких сдвоенных мест и одно место преподавателя, также оснащенное компьютером с установленной на нем системой ADEM для своевременной верификации работ учащихся. При этом в комплект, помимо железа и CAD/CAM/CAPP-системы, входят методические материалы по обучению студентов (преподавателей, специалистов) работе со связкой АРМ конструктора-технолога плюс станок с ЧПУ.
По многочисленным отзывам преподавателей учебных заведений, в которых такие проекты реализованы (Волгоградский государственный колледж управления и новых технологий, Колледж автоматизации и радиоэлектроники № 27 (г.Москва), Чебоксарский профессиональный лицей и др.), подобный класс больше похож на исследовательскую лабораторию, чем на привычное техническое помещение.
Именно такое решение демонстрировалось на совместном стенде компаний ADEM и «ДиСис» на последней выставке «ВертолЭКСПО» в Ростове-на-Дону. Экспозиция включала упрощенный вариант описанного нами класса: два рабочих места конструктора-технолога и два станка (фрезерный и токарный).
Пример практической реализации сквозного процесса с CAD/CAM/CAPP ADEM в учебном процессе
Мы неоднократно рассказывали о применении ADEM в школах, средних профессиональных училищах, вузах. Примеры дипломных и курсовых работ постоянно пополняются, что показательно, так как среди учащихся сквозные технологии с последующим непосредственным изготовлением пользуются громадной популярностью и вызывают понятный интерес. Одним из последних наглядных примеров применения программно-аппаратного комплекса для учебных заведений сегодня является интересная работа двух студентов колледжа автоматизации и радиоэлектроники из города Тольятти — Алексея Рожкова и Алексея Иванова — под названием «Проектирование деталей со сложным контуром с использованием системы ADEM и изготовление на станках с программным управлением». Цели работы: изучение технологии изготовления деталей со сложными контурами на примере шахматных фигур, получение управляющих программ для станков с ЧПУ, а также изготовление шахматных фигур с применением оборудования и программного обеспечения.
Геометрические модели разрабатывались непосредственно в модуле CAD системы ADEM. Для составления технологии обработки на станке с ЧПУ графическая модель необязательно должна иметь вид полностью оформленного чертежа, так как для создания управляющей программы в модуле CAM системы ADEM нужен только геометрический контур детали. При этом не требуется строить полный геометрический контур, достаточно изобразить половину контура, расположенную выше оси симметрии детали.
Шахматная фигура «ферзь» на токарном станке
После создания геометрической модели выполнялись дополнительные геометрические построения, с помощью которых были назначены контуры областей материала заготовки, удаляемые в процессе точения. Дополнительные геометрические построения, в свою очередь, определяются предполагаемым маршрутом обработки, то есть описанием того, какие части детали, как и в каком порядке будут обрабатываться.
Шахматные фигуры, изготовленные при помощи связки «ADEM — учебный станок с ЧПУ». Работа студентов Колледжа автоматизации и радиоэлектроники (г.Тольятти)
Технология обработки создается в модуле CAM системы ADEM. Перед созданием технологической модели разрабатывается маршрут обработки фигуры. Возможности системы ADEM позволяют при создании технологии применять самые разнообразные последовательности действий в модуле CAM.
По результатам расчета на рабочем поле модуля CAM отображается траектория перемещения инструмента и появляется диалоговое окно с сообщением о результатах расчета. При правильном составлении технологии в окне возникает сообщение об успешном выполнении расчетов. Результат расчетов — управляющая программа — сразу же передается на соответствующее оборудование.
В результате проделанной работы были изготовлены шахматные фигуры на станках с ЧПУ токарной (тела вращения — пешка, слон, ферзь, король) и фрезерной (конь, отдельные части ладьи) групп лаборатории.
Таким образом, на примере этой работы мы увидели практическую реализацию простой и эффективной идеи сочетания методических наработок, ориентированных на комплексное использование связки «CAD/CAM/CAPP-система — станок с ЧПУ», и формирования навыков работы с современным программным обеспечением и оборудованием у студентов колледжей и вузов.
В статье использованы выдержки из работы Алексея Рожкова и Алексея Иванова (Колледж автоматизации и радиоэлектроники (г.Тольятти)).
