10 - 2012

Создание средства обеспечения информационной поддержки жизненного цикла пресс-форм

Григорий Ошеверов
Аспирант Института конструкторско-технологической информатики

Введение

Коренные структурные преобразования в экономике России, реформирование хозяйственного механизма, переход к рыночным условиям ее функционирования с завоеванием значительных позиций на мировом рынке предполагают приоритетное развитие прежде всего отраслей машиностроения и других отраслей и производств, обеспечивающих технический прогресс, который в немалой степени зависит от удовлетворения потребности в машиностроительной продукции.

Количество областей рынка, где еще могут конкурировать предприятия отечественного машиностроения, очень мало, и этот фактор должны учитывать предприятия, даже успешно функционирующие в настоящее время.

С целью поиска решения по повышению конкурентоспособности предприятия были описаны этапы конструкторско­технологического проектирования и изготовления пресс­форм и создана индивидуальная система информационной поддержки жизненного цикла пресс­форм на этапах конструкторско­технологической подготовки и изготовления.

Этапы конструкторско­технологического проектирования и изготовления пресс­форм

Этап 1. Рабочее проектирование трехмерной параметрической геометрии с использованием программных продуктов фирмы PTC

В случае если изначально были предоставлены чертежи, то инженер­конструктор осуществляет полное  проектирование с использованием специальных конструкторских модулей Pro/ENGINEER, таких как Pro/FEATURE, Pro/SURFACE, Pro/ASSEMBLY и Pro/DETAIL. Если изделие состоит не из одной детали, а из нескольких, то проверяют и выверяют зазоры, сопряжения между ответными деталями. Причем если изменяются размеры одной из деталей, то за счет параметризации автоматически изменяются размеры и другой.

Если была предоставлена трехмерная модель, то при необходимости она конвертируется в нужный формат, а затем проверяется.  В результате получается готовая к дальнейшей обработке трехмерная модель.

Этап 2. Технологическая проработка с использованием программных продуктов фирмы PTC

На этом этапе инженер­конструктор и технолог­программист проводят исследование литейных процессов изготовления деталей в модуле Pro/PLASTIC ADVISOR программного комплекса Pro/ENGINEER. Они определяют необходимые составляющие пресс­формы, характеристики кинематики заливки, время остывания отливки в форме, распределение давления в форме, положение линий холодного спая, параметры литейной машины и др. На основе такого анализа выявляется, в частности, наилучшее расположение литников в пресс­форме, темп раскрытия форм — а значит, производительность процесса.

Также проводится анализ литьевых уклонов, радиусов округлений, анализ на равнотолщинность, чему способствует полученная на предыдущем этапе трехмерная модель. Если в результате анализа будет выявлено какое­либо несоответствие между необходимой для получения геометрии и возможной для получения геометрии, то заказчик будет извещен и совместными усилиями будет переработан дизайн. Затем эти изменения будут внесены в модель.

Этап 3. Проектирование пресс­формы

На данном этапе инженер­конструктор, пользуясь переработанной трехмерной моделью, а также данными, полученными в результате технологической проработки,  создает 3D­модель пресс­формы со всеми составными частями. Некоторые элементы инженер­конструктор может взять из базы стандартных элементов, тем самым ускорив процесс проектирования. Отметим, что в качестве такого стандартного элемента инженер может использовать, например, плиту с определенными габаритами от предприятия­поставщика. Но он не может воспользоваться более сложным элементом, так как базы стандартных элементов внутри предприятия не существует.

Этап 4. Получение комплекта технической документации с использованием программных продуктов фирмы PTC

Инженер­конструктор строит чертежи изделия и пресс­формы, а также при необходимости создает карты наладки и спецификации. Виды, сечения и разрезы на чертежах строятся и образмериваются автоматически — средствами модуля Pro/DETAIL (программное средство Pro/ENGINEER). Pro/ENGINEER обеспечивает двустороннюю (или полную) ассоциативность между трехмерной параметрической геометрией и содержанием чертежей: любые изменения в трехмерных моделях автоматически отображаются в чертежах и наоборот. Данная особенность позволяет избежать многочисленных ошибок при подготовке производства, а также в процессе его последующего сопровождения. Следует отметить, что чертежи в Pro/ENGINEER оформляются в строгом соответствии с ЕСКД.

Этап 5. Получение управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием программных продуктов фирмы PTC

По трехмерной геометрии, полученной на первом и третьем этапах, автоматически строятся управляющие программы фрезерной (электроэрозионной обработки) — в модулях Pro/MFG (комплекса Pro/ENGINEER). До выхода на станок проводится визуальный контроль движения инструмента (фрезы, электрода) в теле между готовой формой и заготовкой, выполняются необходимые корректировки по параметрам инструмента и режимам обработки.

Полная ассоциативность в Pro/ENGINEER обеспечивает автоматическое изменение управляющих программ станка по проводимым изменениям в трехмерной геометрии детали и (или) по изменениям в оснастке (здесь, как и на шестом этапе, действует обратная связанность данных). Такая ассоциативность окончательно дополняет информационное единство процессов конструкторского и технологического проектирования в Pro/ENGINEER.

Этап 6. Изготовление элементов пресс­форм с использованием программных продуктов фирмы PTC

Полученные на пятом этапе ЧПУ­программы преобразуются в инструкции модулями Pro/NC­POST металлообрабатывающих станков, а далее следует непосредственно процесс обработки элементов пресс­форм. После достигнутой посредством Pro/ENGINEER высокоточной обработки на станке с ЧПУ пуансон практически не нуждается в слесарной финишной доработке.

Рассмотренные шесть этапов в полной мере характеризуют процесс конструкторско­технологической подготовки и изготовления пресс­форм. На каждом этапе документация должна быть помещена в систему документооборота.

Обзор функционала системы управления электронной документацией

Система IMID Projects Catalog (IPC) предназначена для хранения, контроля и управления электронной документацией, получаемой на описанных выше шести этапах. Электронные данные формируют информационное наполнение  проектов, которые, в свою очередь, группируются в каталоги. Под проектом понимаются результаты деятельности сотрудников предприятия по получению конкретного изделия. По некоторым схожим атрибутам проекты группируются в каталоги. Подобная структура является определяющей для создания базы данных в такой системе.

Представление БД

Представление БД

База данных представляет собой таблицу, строками которой являются наименования проектов, а столбцы характеризуют стадии их реализации. Информация, содержащаяся в ячейках таблицы, может быть двух типов. Во­первых, это может быть некий комментарий, содержащий дату, фамилию разработчика либо проверяющего или информацию о стадии завершенности проекта. Во­вторых, ячейки могут содержать указание на некий файл, являющийся результатом работы на какой­либо стадии выполнения проекта. Не исключено, что в ячейке одновременно могут быть и комментарий, и прикрепленный файл, что позволяет уменьшить общее число столбцов, необходимое для полной характеристики проекта.

Для каждой ячейки  необходимо указать тип вносимых в нее комментариев. Таких типов два:

  • текстовые комментарии;
  • дата.

К каждой ячейке может быть  прикреплено до двух файлов. Этого достаточно для того, чтобы обеспечить возможность хранения критически важных версий документов. В качестве прикрепляемых файлов выступают:

  • трехмерные модели изделия, получаемые на первом и втором этапах процесса конструкторско­технологической подготовки и изготовления пресс­форм;
  • сборочная трехмерная модель пресс­формы;
  • комплект технической документации;
  • управляющие программы для станков с ЧПУ.

Программный продукт позволяет не только прикреплять необходимые файлы к базе данных, но и визуализировать их с помощью встроенного визуализатора. IPC способен отобразить содержимое таких форматов, как:

  • рисунки: BMP, DIB, JPG, JPEG, JPE, TIF, TIFF, GIF;
  • текстовые документы: DOC, TXT, PDF;
  • Pro/ENGINEER: PRT, ASM, DRW, MFG, VRC;
  • управляющие программы: FAN, CNC, TAP, FNC.

Программы, необходимые для открытия файлов, которые находятся в базе данных, должны быть установлены на компьютерах клиентов. То есть на компьютере каждого инженера­конструктора и технолога­программиста должны быть установлены соответствующие программы, например для просмотра рисунков — Windows Photo Galerey и Rea Viewer, для работы с текстовыми документами — Adobe Acrobat Reader и Microsoft Word  и т.д.

Визуализация чертежа (рисунок)

Визуализация чертежа (рисунок)

Для корректной работы программы необходимо наличие сервера. На сервере создается папка с именем каталога, внутри нее — папки, соответствующие проектам. В ходе работы клиента файл с расширением *.iws, получаемый в результате работы системы, сохраняется на сервере в папку каталога, с которым происходила работа. Все файлы, которые были прикреплены к ячейкам таблицы, автоматически переносятся с клиентских машин на сервер в папки проектов, к которым они относятся. При открытии прикрепленного файла через IMID Projects Catalog сначала внутри папки, где она расположена, создается временная папка с названием каталога и необходимый файл переносится на клиентскую машину в эту папку для ускорения работы с ним. Затем, после внесения изменения, последняя версия возвращается обратно на сервер, а старая версия удаляется. По завершении работы с каталогом временная папка тоже удаляется. Чтобы несколько человек не могли одновременно редактировать один и тот же файл, запрещено открытие уже открытого файла.

 Стадии завершенности проекта

Стадии завершенности проекта

IPC помогает управлять проектами, то есть контролировать стадии их выполнения. Во­первых, для этого предусмотрен столбец, в котором отражаются стадии завершенности проекта. Проект «Открыт»  означает, что получен заказ и исходные данные от заказчика, но самостоятельная его проработка не проводилась. Стадия «Рабочее проектирование» предполагает создание (завершение редактирования) 3D­модели изделия, «Технология проработана» — соответствует второму этапу функциональной модели конструкторско­технологической подготовки. На стадии «Проект пресс­формы» должна быть создана трехмерная модель пресс­формы со всеми составляющими. Обозначение «Документация»  соответствует стадии завершения этапа сбора комплекта технической документации. Стадия «Управляющие программы» показывает, что управляющие программы готовы и могут передаваться на станок. Стадия «Завершен» — пресс­форма изготовлена и проект закрыт.

Во­вторых, система позволяет легко увидеть результаты каждого из этапов функциональной модели, получить данные о дате их проведения и удостовериться в том, что эти данные были проверены.

Программный продукт также позволяет планировать работу над проектом, назначая  ключевые даты, такие как дата перехода от конструкторско­технологической подготовки к изготовлению пресс­форм и дата завершения работы над проектом, то есть получения готовой пресс­формы.

Ключевые даты

Ключевые даты

IPC позволяет систематизировать и организовать информацию, полученную до внедрения системы, а также осуществлять поиск по столбцам среди информации, заложенной в БД. Это облегчит работу инженерам и технологам, так как позволит быстрее и легче искать необходимую для работы информацию.

Заключение

Описанные этапы конструкторско­технологического проектирования и изготовления пресс­форм позволили обеспечить системную информационную поддержку.  Разработанная система дала возможность достичь таких результатов, как:

  • уменьшение количества бракованных пресс­форм;
  • сокращение времени, затрачиваемого на конструкторско­технологическую подготовку и изготовление пресс­форм;
  • снижение затрат на изготовление пресс­форм.

САПР и графика 10`2012