Ступени интеграции ADEM

Алексей Казаков, Андрей Быков, Алексей Сальников

Ступень первая: интеграция методов конструирования

Ступень вторая: интеграция конструирования и технологии

Ступень третья: интеграция технологии

Ступень четвертая: интеграция проектирования и контроля

Выводы

В этой статье рассматривается внутренняя интеграция различных методов и моделей в отечественной CAD/CAM/CAPP-системе ADEM, предназначенных для решения конструкторско-технологических и производственных задач.

В публикациях  о современных системах проектирования мы часто встречаем упоминание об их интеграции; многие разработчики даже используют этот термин в названии программных продуктов, стараясь подчеркнуть их интегрированную природу. Но возникает вопрос: сколь глубока степень интеграции? Другими словами, насколько длинную цепочку элементов конструкторско­технологической подготовки производства (КТПП) можно выполнить в рамках единой системы проектирования?

Несколько слов о важнейшем преимуществе интегрированных систем. В отличие от варианта использования отдельно стоящих систем типа А — для конструкторов, В — для технологов, С — для программистов ЧПУ и т.д., интегрированная система типа АВС позволяет исключить все проблемные моменты, которые происходят между А, В и С. А как показывает практика, на эти переходы уходит существенная доля времени КТПП и именно там возникает большая часть ошибок.

Итак, если говорить об автоматизации КТПП, то можно сказать, что для успешной работы системы проектирования она должна обеспечивать глубокую внутреннюю интеграцию модулей, входящих в ее состав. Ступени интеграции можно определить как:

• интеграция методов конструирования;
• интеграция конструирования и технологии;
• интеграция методов проектирования технологии;
• интеграция проектирования и контроля.

Не вдаваясь в подробности функционала, посмотрим, как обстоят дела с внутренней интеграцией в отечественной интегрированной CAD/CAM/CAPP­системе ADEM.

Ступень первая: интеграция методов конструирования

Совмещение методов растровой и векторной обработки документов;

• совмещение методов плоского и объемного моделирования;
• совмещение методов объемного твердотельного и поверхностного моделирования.

Одним из важнейших шагов внедрения САПР на предприятиях является переход от бумажных документов к электронным. Перевод бумажных документов в современную векторную форму представления информации — крайне трудоемкий как по объективным причинам, связанным с нетривиальностью задачи восстановления данных, так и с качеством исходных бумажных документов. Поэтому наиболее разумной формой преобразования бумажных данных в электронные архивы является хранение сканированных бумажных документов в растровом виде с последующей возможностью растрового редактирования и векторного дополнения. Данный метод называется гибридной растрово­векторной обработкой и является промежуточной стадией компьютеризации проектно­конструкторских работ. В системе ADEM реализованы возможности фильтрации, стирания, преобразования и копирования растровой информации. А для векторного дополнения или замены доступна вся функциональность плоского черчения и оформления документации.

Объемная модель изделия

Очевидно, что подобные электронные документы могут служить своего рода компактным вариантом информационной базы для компьютеризации КТПП, но, к сожалению, не являются достаточным условием ускорения этого процесса.

В основе автоматизации КТПП сегодня лежит метод математического моделирования разрабатываемых объектов. Самый простой вариант — плоское моделирование, подобное черчению с высокой точностью, недоступной традиционным способам. В этом случае модель описывается знакомыми всем видами, сечениями и разрезами, которые предписывает проекционное черчение.

ADEM давно известна как одна из самых эффективных систем для автоматизации черчения и оформления КД. При этом аппарат плоского моделирования в ADEM имеет ряд возможностей, которые можно назвать уникальными. Например, конструктор может работать с плоскими объектами точно так же, как с твердыми телами, применяя аппарат логических операций сложения, вычитания, пересечения. Эффективные алгоритмы параметризации позволяют создавать модели не только в соответствии с номинальными размерами, но и по середине поля допуска, что очень важно для последующего использования моделей в технологии. Автоматический контроль геометрии позволяет избегать многих ошибок, свойственных плоским задачам.

Плоская векторная модель изделия

Плоская растровая модель изделия

Более высоким уровнем является объемное моделирование — оно позволяет описывать объекты в трехмерном пространстве и лишено необходимой условности представления одного объекта несколькими видами.

Следует заметить, что и плоские и объемные модели находят свое применение в зависимости от типа задачи. Для того чтобы пользователь чувствовал себя одинаково комфортно при решении задач разной размерности, в системе ADEM функции плоского и объемного моделирования интегрированы. Иными словами, пользователь не чувствует никакой разницы от того, какой тип моделирования он выбрал для решения задачи и может в любой момент продолжить данную работу в любой пространственной размерности. Что касается оформления конструкторской документации, то система ADEM одинаково эффективно поддерживает и плоское черчение, и получение чертежей по объемным моделям, и комбинацию этих методов.

Напомним, что в системе ADEM реализовано так называемое гибридное моделирование. Оно состоит из методов твердотельного моделирования, эффективно работающих для проектирования изделий машиностроения, и методов поверхностного моделирования, которые необходимы при создании изделий со сложными поверхностями, технологической оснастки высокого уровня и т.п.

Самое важное, что оба этих подхода в ADEM органически интегрированы в единую методику работы. Границы между ними практически стерты, что позволяет использовать весь инструментарий как единое целое для обоих способов моделирования.

Такой сплав подходов к моделированию позволяет продолжать работу не только над собственным, но и над импортированным проектом методами прямого редактирования. А это очень важно для минимизации затрат на автоматизацию.

Еще одна разновидность объемного представления изделий — триангуляционные модели, получаемые после объемного сканирования. Такие объекты также можно использовать в системе ADEM, в том числе и для последующей обработки на оборудовании с ЧПУ.

Итак, конструкторское пространство системы ADEM — это единая среда, включающая весь спектр объектов, начиная от сканированных чертежей и заканчивая 3D­моделями, на основе которых можно проектировать технологические процессы и создавать УП для оборудования с ЧПУ.

Ступень вторая: интеграция конструирования и технологии

Значение этой ступени становится понятным в первую очередь при обработке на станках с числовым программным управлением. Заметим, что приведенные ниже задачи практически невозможно решить, применяя различные, пусть и крайне функциональные системы.

По завершении этапа конструирования наступает очередь технологов. Прежде чем приступить к проектированию маршрута обработки, технологу следует проверить соответствие размеров, указанных на чертеже/модели изделия, и фактической геометрии модели. От этого будет зависеть точность получаемой детали. Специальная функция контроля геометрии, используемая в ADEM, позволяет практически мгновенно выявить проблемные места и откорректировать их либо вручную, либо с помощью механизма параметризации. Этот механизм позволяет проанализировать геометрию эскиза и автоматически перестроить его в соответствии с заданными размерами, превращая тем самым эскиз в точный конструкторский чертеж. Как было сказано ранее, параллельно выполняется автоматический пересчет геометрии на середину поля допуска, что избавляет технолога от множества рутинных перестроений.

Программирование ЧПУ

Но основное преимущество второй ступени интеграции в CAD/CAM­системе становится заметным после того, как УП получена и изготовлена тестовая деталь. Изменения в конструкции детали могут возникнуть как на этапе опытного производства, так и при модернизации существующего изделия. В подобной ситуации, при использовании отдельной CAM­системы, маршрут обработки придется перестраивать практически заново, либо, изначально поделив его на отдельные фрагменты, вновь собрать из кусочков (фрагментов обработки). ADEM позволяет исключить этот трудоемкий процесс, так как технологическая часть системы постоянно наблюдает за действиями конструктора и оперативно вносит изменения в маршрут. Таким образом, после изменения конструкции технологу­программисту, работающему в ADEM, достаточно просто выполнить регенерацию УП, которая коснется только тех переходов, геометрия которых претерпела изменения. Подобный объектно­ориентированный подход к созданию маршрута обработки не только упрощает создание и отладку УП, но и значительно экономит время переподготовки.

Ступень третья: интеграция технологии

В настоящее время существует четкое разделение между системами проектирования техпроцессов для универсального оборудования и системами подготовки УП для программного оборудования. Тем не менее такое исторически сложившееся разделение не является логичным. В идеале объектом проектирования технологии должен быть техпроцесс изготовления изделия, включающий различные операции, в том числе и программные. Подобная трактовка дается в ЕСТП, поэтому разделение технологических систем только нарушает логику проектирования. В то же время даже программные операции должны содержать установочные, контрольные и другие вспомогательные переходы. Но существующие CAM­системы, озаботившись непосредственно выпуском УП, совершенно забыли о месте операций с ЧПУ в едином технологическом цикле.

В отличие от них, ADEM перешел на следующую ступень интеграции — проектирование единого сквозного технологического процесса обработки изделия.

Карта техпроцесса обработки

Проектирование технологического процесса ведется с применением специализированных рабочих мест, позволяющих группе специалистов работать над тем или иным техпроцессом одновременно. Если ведущий инженер­технолог решает выполнить определенные этапы обработки на станке с ЧПУ, то в состав техпроцесса включается необходимое количество программных операций. Технологи, отвечающие за создание универсальных операций, оформляют свою часть, а технологи­программисты могут приступать к созданию УП. При этом им доступны общие базы данных по инструменту и приспособлениям, а также любая другая нормативно­справочная информация.

Вся информация, заданная в программной операции, становится доступной в общем техпроцессе. Особенно это касается режимов резания, что, в свою очередь, обеспечивает более точное, почти прецизионное нормирование техпроцесса. А для программных операций становится возможным автоматическое получение карт наладки и других необходимых документов вместе с управляющей программой.

К тому же интеграция конструкторского и технологического модулей ADEM существенно упрощает проектирование технологических процессов для универсального оборудования. В первую очередь это касается использования возможностей конструкторского модуля для создания операционных эскизов и выходных карт техпроцесса. ADEM в этом плане является полной системой, так как для проектирования и выпуска технологической документации не требуется никакого дополнительного ПО.

Ступень четвертая: интеграция проектирования и контроля

Вопрос контроля качества продукции и проверки на соответствие технической документации является одним из самых приоритетных для производства.

Одним из технических средств автоматизации  для программирования контрольно­измерительных операций на станках с программным управлением являются измерительные головки. Как правило, подобное оборудование содержит встроенные в системы ЧПУ макросы, обеспечивающие работу с измерительными щупами. Благодаря им оператор станка в диалоговом режиме может выполнять различные действия: осуществлять привязку инструмента, ноля детали, проводить измерения по завершении любого из этапов обработки и т.д. Однако ручной режим работы обладает одним существенным недостатком: на самостоятельное измерение даже одной простой детали оператор затрачивает слишком много времени. Естественно, на большое количество замеров понадобится огромное количество времени. Это связано с двумя факторами: во­первых, каждый цикл измерений оператор вынужден выполнять отдельно, во­вторых, набор стандартных циклов измерений, реализованный в стойке, всё же ограничен.

Пример детали с большим количеством замеров

Совмещая современные виды обработки, присутствующие в системе, и средства контроля точности их выполнения, ADEM позволяет задействовать практически все 100% возможностей системы ЧПУ и станка. Анализ проведенных работ показывает, что реализованный механизм с успехом может применяться как для работы с измерительными головками станков, так и для управления контрольно­измерительными машинами.

Выводы

Кратко характеризуя систему ADEM, можно отметить, что это универсальный программный продукт, включающий возможности нескольких различных предметно­ориентированных САПР под единой логикой управления и на единой информационной базе, гарантирующей однозначное представление разнородных объектов. Уже только за счет этого интегрированная система ADEM позволяет экономить ресурсы на внедрение, подготовку специалистов и поддержку автоматизации КТПП.

Исключение разрыва информационных потоков между конструктором и технологом обеспечивает максимально короткие сроки КТПП.

По уровню внутренней интеграции модулей, входящих в состав системы, ADEM сегодня обеспечивает максимальное число этапов конструкторско­технологической подготовки производства. А функциональные возможности системы позволяют осуществить сквозной цикл проектирования — от формирования облика изделия до его материального воплощения.   

САПР и графика 11`2011