Опыт использования CAD/CAM-решений Delcam в корпорации «Уралвагонзавод»
ОАО «Научнопроизводственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» (www.uvz.ru) объединяет свыше 30 промышленных предприятий, научноисследовательских институтов и конструкторских бюро. Сегодня предприятия корпорации «Уралвагонзавод» выпускают большую номенклатуру продукции, как военного, так и гражданского назначения. Выпускаемая корпорацией дорожностроительная техника представлена малогабаритными погрузчиками, гусеничными и колесными экскаваторами, бульдозерами и колесными тракторами.
Танк Т-90С, разработанный в конце 1980-х — начале 1990-х годов как глубокая модернизация танка Т-72Б. В период с 2001 по 2010 год Т-90 был самым продаваемым на мировом рынке нового вооружения основных боевых танков (многоцелевого назначения)
В конце 2012 года корпорация «Уралвагонзавод» досрочно объявила об успешном выполнении в полном объеме гособоронзаказа. Одним из его важнейших направлений являлась поставка в Вооруженные силы Российской Федерации новой техники и выполнение масштабных работ по модернизации танков Т72Б на головном предприятии корпорации в Нижнем Тагиле. «Уралвагонзаводом» уже выполнена досрочная поставка в войска партии танков Т72Б, изначально запланированная на следующий год (вся информация взята с официального сайта корпорации «Уралвагонзавод»: www.uvz.ru).«В целом, задачи и направления работы на 2013 год не меняются, — рассказал о перспективах на 2013 год заместитель генерального директора корпорации «Уралвагонзавод» по спецтехнике Вячеслав Халитов. — Предусматривается значительное увеличение плановых объемов на основных предприятиях дивизиона. Спланированы мероприятия по расширению горизонтальной интеграции предприятий и организаций корпорации в рамках обязательств по Государственному оборонному заказу и расширению номенклатурного ряда специальной техники».
Головное предприятие (Общество) в Нижнем Тагиле обладает мощным производственным потенциалом. По данным американского издания DefenceNews, «Уралвагонзавод» входит в сотню крупнейших военнопромышленных комплексов мира, поскольку включает металлургическое, вагоносборочное, механосборочное, ремонтномеханическое, инструментальное и другие производства, позволяющие обеспечивать сквозной цикл выпуска продукции. Два конструкторских бюро, в том числе головное в отрасли грузового вагоностроения, а также два института дают возможность Обществу осваивать современные технологии, успешно разрабатывать и внедрять в серийное производство новые модели транспорта и спецтехники.
В перечень выпускаемой спецпродукции входят всемирно известные танки Т72 и Т90С, боевая машина поддержки танков и несколько видов инженерных машин, созданные на базе ходовой части танка Т90.
С 2009 года в России непрерывно растет спрос на грузовые полувагоны и вагонцистерны. В 2012 году каждый месяц с конвейера сходило порядка 2400 единиц железнодорожного грузового подвижного состава. Ежегодно производство осваивает выпуск однойдвух новых моделей вагонов. Ассортимент изделий насчитывает 12 модификаций вагонцистерн, семь типов вагонплатформ, пять видов полувагонов и четыре типа двухосных тележек для вагонов. Последние разработки корпорации — полувагоны нового поколения модели 1219601 с нагрузкой 25 тс (тоннасил) на ось.
На базе трактора РТМ160 был спроектирован и изготовлен тяговый модуль вагонов ТМВ2 (на комбинированном рельсоколесном ходу), применяемый на железных дорогах в качестве альтернативы маневровым тепловозам.
Боевая машина огневой поддержки танков ТЕРМИНАТОР предназначена для действия в составе танковых формирований с целью поражения танкоопасных средств противника
Освоение выпуска новых видов продукции и модернизация собственного производства были бы невозможны без активного внедрения в Обществе современных технологий проектирования и производства с использованием CAD/CAM/CAEсистем и оборудования с ЧПУ. Несмотря на значительное увеличение объема выпускаемой продукции и внедрение новых видов изделий, штат работников инженернотехнического состава значительно сократился.
В настоящее время на предприятиях корпорации используется широкий спектр САПР как отечественных, так и зарубежных разработчиков — это связано с тем, что до вхождения в корпорацию большинство предприятий развивались практически независимо друг от друга. Некоторые CAD/CAMсистемы успешно используются на предприятиях корпорации уже более десяти лет, но их функционал и подход к проектированию не всегда вписывается в общую корпоративную среду. В то же время некоторые CAD/CAMсистемы очень хорошо зарекомендовали себя в процессе многолетней эксплуатации, чем доказали высокую эффективность и надежность.
В корпорации «Уралвагонзавод» официально утвержденным средством хранения и передачи информации являются бумажные чертежи и сопроводительная конструкторскотехнологическая документация к ним, что обусловлено главным образом требованиями к разработке продукции военного назначения. Тем не менее традиционные кульманы на «Уралвагонзаводе» уже давно не применяются, весь процесс КТПП ведется на современных рабочих станциях. Большинство чертежей генерируется на основе существующих 3Dмоделей, которые хотя и не имеют официального статуса средства представления информации, используются для обмена данными и разработки управляющих программ для многоосевых станков с ЧПУ. Как правило, для передачи CADданных применяются нейтральные форматы данных. Все старые чертежи постепенно переводятся в 3Dмодели.
Танк Т-72Б — модернизированная модификация самого массового основного боевого танка (многоцелевого назначения) второго поколения Т-72, принятого на вооружение в Вооружtнные cилы СССР в 1973 году. Различные модификации этого танка состоят на вооружении многих стран мира
В перспективе корпорация планирует разработать и утвердить единый регламент согласования и хранения конструкторскотехнологических данных между отдельными структурными подразделениями. Для этой цели в двух подразделениях уже тестируется и дорабатывается прототип будущей корпоративной PLMсистемы, включающей электронный архив, базу знаний и стандартизованные средства управления бизнеспроцессами. Это позволит корпорации перейти от хранения данных в архиве иерархической структуры (в виде набора несвязанных файлов) к полноценной системе управления информацией.
«Сегодня в корпорации “Уралвагонзавод” утверждена единая стратегия комплексного развития, которая предусматривает более четкую специализацию всех предприятий на отдельных видах выпускаемой продукции, — объясняет директор Центра информационных технологий «Уралвагонзавода» Константин Аркадьевич Луценович. — Например, вся дорожностроительная техника будет выпускаться на Челябинском тракторном заводе “УРАЛТРАК”. Поэтому все процессы конструкторскотехнологической подготовки производства будут в дальнейшем оптимизироваться под потребности конкретных подразделений. Предстоящая реструктуризация ИTрешений требует очень тщательной предварительной проработки, так как внедрение новых видов САПР требует больших финансовых вложений, и мы очень осторожно подходим к выбору того или иного решения. Следует признать, что волевое внедрение того или иного решения методом “сверху вниз” не всегда приводит к положительным результатам. Чаще всего выбор конкретной САПР осуществляется непосредственно нашими функциональными заказчиками в зависимости от их индивидуальных потребностей, так как руководители направлений лучше знают специфику проектирования и производства в своем подразделении. В то же время функциональный заказчик может и не осознавать в полной мере всех негативных последствий выбора того или иного программного продукта, так как они могут выходить далеко за рамки бизнеспроцессов одного цеха или отдела. Поэтому задача нашего ИTподразделения — достичь разумного компромисса между потребностями корпорации и конечных пользователей».
Тяговый модуль вагонов ТМВ-2 в исполнении на комбинированном рельсо-колесном ходу предназначен для выполнения маневровых и поездных работ, а также транспортировки инструмента и груза при проведении специальных или аварийно-восстановительных работ
Проверенным методом внедрения и освоения CAD/CAMсистем, многократно доказавшим на практике свою высокую эффективность как в России, так и за рубежом, является принцип «снизу вверх», основанный на оснащении конкретных рабочих мест лучшими в своем классе программными продуктами, полностью отвечающими запросам конечных пользователей. Одним из наиболее ярких примеров успешного внедрения в Обществе программного обеспечения по принципу «снизу вверх» являются решения британской компании Delcam: CAMсистема PowerMILL и CADсистема PowerSHAPE.
Предприятие «Уралвагонзавод» в Нижнем Тагиле приступило к использованию CAD/CAMсистем Delcam почти 20 лет назад, после того как региональное представительство «ДелкамУрал» (г.Екатеринбург) предоставило в опытную эксплуатацию систему DUCT (известную ныне как семейство программных продуктов Power Solution). В то время у предприятия появились первые станки с ЧПУ и, как следствие, возникла потребность в надежной и эффективной CAMсистеме. В итоге с 1997 года на предприятии в инструментальном производстве используется CAMсистема PowerMILL и CADсистема PowerSHAPE.
Последние несколько лет «Уралвагонзавод» производил комплексное техническое перевооружение производственной базы, в частности приобретались современные многоосевые станки с ЧПУ. Для обработки используется инструмент как отечественного, так и импортного производства. Часть оборудования оснащена контактными измерительными датчиками фирмы Renishaw, что позволяет выполнять межоперационный контроль непосредственно на станках с ЧПУ. Контроль точности изготовления серийной продукции осуществляется при помощи специально изготовленных измерительных инструментов: калибров, шаблонов и. т.п. Наиболее сложные виды измерений выполняются на стационарных КИМ.
«Наше подразделение занимается внедрением программного обеспечения для конструкторскотехнологической подготовки производства во всех конструкторских и технологических бюро нашего предприятия, — рассказывает начальник 945го отдела Василий Николаевич Перхуров. — На данный момент, при помощи программных продуктов компании Delcam нами выполняется вся конструкторскотехнологическая подготовка инструментального производства, в том числе проектирование сложной оснастки и разработка управляющих программ для многоосевых станков с ЧПУ».
CAMсистема PowerMILL (10 лицензий на пятиосевую версию) применяется на «Уралвагонзаводе» для разработки управляющих программ для сложных видов фрезерной обработки. Как правило, в серийном производстве используется 2,5Dобработка, а в инструментальном — пятиосевая. При этом перечень обрабатываемых материалов весьма широк — от сплавов алюминия и меди до закаленных конструкционных сталей и титана. «PowerMILL отвечает всем нашим требованиям. Мы используем эту CAMсистему уже более 15 лет, и за все это время у нас ни разу не возникало никаких проблем, както связанных с разработкой управляющих программ. На наш взгляд, это свидетельствует о высоком качестве программного продукта и его надежности, — считает В.Н. Перхуров. — Поставщик решений — компания “ДелкамУрал” предоставляет нам техническую поддержку, но какихто сложных вопросов у нас еще не возникало и все проблемы мы смогли решить самостоятельно».
Трактор специальный ТМВ-1 является эффективной альтернативой маневровому тепловозу и обладает высокой мобильностью, позволяющей при меньших экономических затратах выполнять более широкий спектр работ
Для обучения технологовпрограммистов работе в CAMсистеме на «Уралвагонзаводе» есть собственный учебный класс. Сначала опытный пользовательинструктор изучает возможности новой версии и проходит курсы повышения квалификации в компании «ДелкамУрал», а затем сам учит новых пользователей на предприятии. «По нашему опыту, освоение базовых возможностей PowerMILL занимает у начинающих технологовпрограммистов около трех недель, после чего они полностью включаются в производственный процесс. Конечно же, профессионализм и предыдущий опыт имеют решающее значение в скорости освоения программы», — добавляет В.Н. Перхуров.
«Относительно высокая стоимость — вот, пожалуй, единственный известный нам недостаток CAMсистемы PowerMILL. Поэтому для программирования сравнительно простой 2,5Dобработки серийной продукции мы используем простую и недорогую CAMсистему российского разработчика», — пояснил В.Н. Перхуров.
Для проектирования инструментальной оснастки (сложных штампов и прессформ) на «Уралвагонзаводе» используется CADсистема PowerSHAPE (16 лицензий). 3Dмодели изделий импортируются из других CADсистем либо строятся заново на основе чертежей. Использование формата данных Parasolid помогает избежать проблем, связанных с ошибками при импортировании геометрии. Доработка CADмодели зачастую сводится исключительно к введению новых систем координат. «Наш опыт показывает, что возможности CADсистемы PowerSHAPE по поверхностному моделированию прессформ и сложных поверхностей значительно превосходят функционал используемых на нашем предприятии конкурирующих программных продуктов. Особо отмечу, что некоторые виды сложных формообразующих поверхностей вообще невозможно построить при помощи других CADсистем, используемых на предприятии, поэтому PowerSHAPE зачастую оказывается для нас незаменимым. Кроме того, наши технологи успешно используют PowerSHAPE для создания разверток листовых деталей», — говорит В.Н. Перхуров.
«Мы можем смело рекомендовать CAD/CAMрешения Delcam производителям сложной инструментальной оснастки, у которых возможности этого программного обеспечения раскроются максимально полно и эффективно», — утверждает В.Н. Перхуров. С 2002 года CAMсистема PowerMILL и CADсистема PowerSHAPE используются в Инструментальном производстве «Уралвагонзавода» (г.Нижний Тагил), которое занимается изготовлением всех видов технологической оснастки: разнообразных штампов для холодной и горячей штамповки, прессформ различного назначения, модельностержневой металлургической оснастки, станочных приспособлений и т.п. Размеры изготавливаемых деталей доходят до 3,0Ѕ1,8 м (модельная оснастка для литья деталей тележек подвижного состава). Для многоосевой фрезерной обработки в Инструментальном производстве применяются современные станки с ЧПУ классической архитектуры: HERMLE (модели C1200U, C1200V, U740), HURON (модели KX30, KX100, KX200), PICOMAX 100, DAEWOOMYNX 540, NICOLASCORREACF 22+ и TURNMILL 1250. Некоторые используемые станки позволяют обрабатывать детали размером до 7000 мм.
Обучение специалистов Инструментального производства работе с PowerSHAPE и PowerMILL происходило в учебном классе компании «ДелкамУрал» в г.Екатеринбурге. Учебная программа была рассчитана на пятидневный курс: два дня на освоение приемов разработки в PowerMILL управляющих программ для многоосевых фрезерных станков с ЧПУ, и три дня — на изучение методов поверхностного и твердотельного 3Dмоделирования в PowerSHAPE. Как показала практика, технологипрограммисты, в силу большого предшествующего опыта их работы, быстрее осваивали CAMсистему PowerMILL, причем для успешного освоения программирования сложных видов пятиосевой механообработки им было достаточно прохождения базового учебного курса. В то же время освоение эффективных методов работы в PowerSHAPE требовало наличия у технологов определенных навыков не только твердотельного, но и поверхностного 3Dмоделирования. Пройденный учебный курс позволил специалистам Инструментального производства за две недели освоить основные функциональные возможности CAD/CAMсистем Delcam и сразу приступить к их использованию в производственном процессе, что обеспечило закрепление полученных навыков. Эффективному освоению CAMсистемы также способствовало наличие хорошо настроенного постпроцессора для станка с ЧПУ. Помощь в доработке постпроцессора оказали специалисты технической поддержки компании «ДелкамУрал».
По мнению начальника бюро ЧПУ 184го цеха Михаила Владимировича Коноплина, по сравнению с конкурирующими CAMсистемами, PowerMILL обладает самым большим арсеналом многоосевых стратегий фрезерования, высокой эффективностью и надежностью управляющих программ. На практике это выражается в хорошем качестве и высокой производительности обработки, а также в отсутствии зарезов и непредвиденных столкновений. Кроме того, при широких функциональных возможностях PowerMILL имеет удобный пользовательский интерфейс и очень прост в повседневном использовании — такое сочетание свойств не встречается среди конкурирующих CAMсистем, поэтому по совокупности всех качеств PowerMILL является явным лидером. В PowerMILL одинаково легко разрабатывать управляющие ЧПУпрограммы как для двухосевой выборки, так и для сложной непрерывной пятиосевой обработки. «Наиболее востребованные нами стратегии обработки в PowerMILL: черновая 3Dвыборка растром, смещением и по профилю. Относительно недавно мы начали применять плунжерное фрезерование. Чистовые стратегии обработки применяются практически все — как трех, так и пятиосевые, — рассказывает М.Н. Коноплин. — При помощи PowerMILL также удобно выполнять позиционное пятиосевое сверление, поскольку для этого достаточно просто указать отверстие на 3Dмодели, вместо того чтобы пересчитывать вручную пространственные углы с чертежа. Для создания шаблонов пятиосевой обработки нами используется CADсистема PowerSHAPE, поэтому PowerMILL и PowerSHAPE можно рассматривать как единый комплекс».
«Сегодняшний PowerMILL обладает исчерпывающим функционалом для инструментального производства, — считает М.Н. Коноплин. — В повседневной работе может показаться, что никаких новых функций этой CAMсистеме больше и не нужно, но, анализируя возможности новых версий, мы обычно находим для себя чтото интересное. Например, очень востребованной оказалась функция оптимизации высоты гребешка на пологих и отвесных участках, а также возможность задания границ черновой обработки. Многие на первый взгляд малозначительные новшества оказываются очень полезными в повседневной работе, а из этого складывается впечатление от удобства работы с CAMсистемой в целом. Также мы высоко оценили возможность высокоскоростной обработки в PowerMILL, но, к сожалению, применение специального дорогостоящего инструмента для нашего производства не всегда экономически целесообразно. Хотя в одном успешно выполненном проекте высокоскоростная механообработка высоколегированной стали позволила нам в разы повысить стойкость режущих пластин инструмента».
Как правило, технологипрограммисты Инструментального производства работают в тесном контакте с операторами станков с ЧПУ. Это позволяет оперативно решать вопросы, связанные с особенностями обработки конкретной детали и наличием в цехе того или иного инструмента.
На вопрос, рассматривали ли вы возможность перехода на какуюлибо другую CAMсистему, Михаил Коноплин ответил: «Лично я не хотел бы променять PowerMILL ни на какую другую CAMсистему, так как она исключительно надежна. Если проблемы при обработке и случаются, то только по вине технологапрограммиста, если он самоуверенно проигнорирует предупреждение CAMсистемы о возможной ошибке, особенно при сложной пятиосевой обработке. Негативное влияние человеческого фактора случается и в нашей профессии».
В конце 2012 года «Уралвагонзавод» также приобрел три лицензии на CAMсистему FeatureCAM, позволяющую программировать комплексную токарнофрезерную обработку на современных станках с ЧПУ. Это позволило предприятию полностью обеспечить все потребности инструментального производства.
С 2006 года метрологическая служба ОАО «Уралвагонзавод» для контроля точности изготовления деталей и оснастки использует, в том числе, портативные измерительные комплексы производства фирм CIMCORE и Metronor. Поставку и техническое сопровождение этого измерительного оборудования также осуществляет компания «ДелкамУрал», имеющая статус официального дилера и все необходимые сертификаты на обслуживание и ремонт данного типа координатноизмерительного оборудования. Примечательно, что для автоматизации процесса и анализа результатов измерений в метрологической службе ОАО «Уралвагонзавод» используется CAIсистема PowerINSPECT (также разработка Delcam). Эта программа позволяет сравнивать фактические данные замеров с эталонной математической 3Dмоделью изделия, автоматически представляя результаты анализа отклонений размеров на экране компьютера в доступной наглядной форме, а также в виде отчетов. Версия PowerINSPECT Manual применяется совместно с портативными КИМ при выполнении замеров вручную, а PowerINSPECT CNC используется для программирования последовательностей измерений на стационарных КИМ с ЧПУ. Тесное сотрудничество метрологической службы «Уралвагонзавода» с компанией «ДелкамУрал» позволяет предприятию качественно и оперативно решать все вопросы, возникающие в процессе работы, настройки и ремонта универсального измерительного оборудования фирм CIMCORE и Metronor.