Проектирование штампов листовой штамповки в системе T-FLEX/Штампы
Рассматриваемая система автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР) предназначена для совершенствования процесса проектирования штампов холодной листовой штамповки (ХЛШ) в среде T-FLEX CAD. Отличительной особенностью T-FLEX/Штампы от традиционных систем автоматизированного проектирования штампов является ее ориентированность на специалиста предметной области — как в ходе эксплуатации, так и в ходе разработки. Деятельность конструктора по проектированию штампов в T-FLEX/Штампы строится исходя из принципа «СМОТРИ и ВЫБИРАЙ». При этом от конструктора требуется понимание сути процессов проектирования штампов и умение управлять системой в диалоговом режиме, а также обладание навыками работы с системой трехмерного параметрического моделирования и черчения T-FLEX CAD. Для конструктора процесс проектирования штампов в T-FLEX/Штампы сводится к заполнению или редактированию содержимого полей, к выбору элементов из таблицы, к работе с параметрическими чертежами, а также к утверждению и сохранению принятых решений в ходе реализации проекта.
Другой особенностью T-FLEX/Штампы является ориентация на совмещенное проектирование основного объекта и технологической оснастки (в данном случае ХЛШ) для его изготовления. Собственно оболочка системы T-FLEX/Штампы играет роль программной основы для создания автоматизированного конструкторского бюро с использованием Workflow-технологии.
Объектом проектирования в T-FLEX/Штампы являются разделительные, формообразующие и комбинированные штампы ХЛШ произвольной конструкции для получения деталей заданной пользователем конфигурации из различных материалов толщиной до 10 и габаритами до 1000 мм.
Исходными данными для проектирования штампа в T-FLEX/Штампы выступают:
- чертеж штампуемой детали, созданный средствами T-FLEX CAD или импортированный в электронном виде из других графических систем;
- толщина и марка материала, которые выбираются пользователем из предлагаемой системой базы данных материалов (более 200 наименований с возможностью пополнения);
- сведения для заполнения основной надписи чертежа (обозначение штампа, обозначение детали, фамилия конструктора, разработавшего чертеж, нормо- и технического контролера, проверившего, утвердившего разработку и т.д.).
Помимо чисто конструкторских задач в T-FLEX/Штампы решаются и технологические вопросы, влияющие на проектирование штампов (проверка штампуемой детали на технологичность, получение оптимального однорядного и двухрядного раскроя, расчет развертки гнутой детали, расчет количества переходов и размеров полуфабрикатов при вытяжке осесимметричных деталей и пр.).
T-FLEX/Штампы изначально нацелена на три варианта проектирования штампов на основе базовых и произвольных конструкций штампов.
Первый вариант проектирования максимально ориентирован на использование прототипов или «базовых моделей конструкций», основанных на накопленном опыте аналогичных разработок и описанных в технической литературе. Базовая конструкция характеризуется параметризованной компоновкой из типового набора стандартных деталей и узлов штампа. Штампы-прототипы одной базовой конструкции помимо габаритов различаются геометрией рабочей зоны деталей пакета (матрицы, съемника, пуансонодержателя и т.д.), наличием и типами вспомогательных элементов (пуансонов, упоров, прижимов, фиксаторов и т.д.) и некоторыми другими элементами конструкции, которые продиктованы геометрическими характеристиками штампуемой детали. Базовая конструкция штампа может быть легко привязана пользователем к особенностям проектирования и изготовления оснастки на конкретном производстве — как по конфигурации деталей штампа, так и по их составу — посредством использования стандартных и нестандартных решений (например, форма плит блока штампа, способ крепления пуансонов и др.). Состав поставки программного обеспечения с базовыми конструкциями постоянно пополняется. Текущий состав поставки приведен в табл. 1. На рис. 1 приведен пример оформления сборочного чертежа штампа, спроектированного по первому варианту.
По первому варианту процесс конструкторского проектирования штампа описывается сценарием, в узловых точках которого пользователь может просматривать и редактировать по своему усмотрению предлагаемые системой варианты решений — как в символьной, так и в графической форме. На рис. 2 приведены возможности пользователя при проектировании последовательных штампов. В каждой из 10 узловых точек пользователь может выполнить некоторые действия. Здесь же на рисунке представлены типы базовых действий и соответствующие им пиктограммы. Эти же пиктограммы используются при описании действий в узловых точках сценария проектирования.
Второй вариант проектирования позволяет конструктору самому формировать произвольную конструкцию штампа из формализованных в компьютерном виде деталей и узлов. Произвольная конструкция штампа может иметь индивидуальный набор стандартных, типовых и/или оригинальных деталей и узлов (из числа накопленных к настоящему времени в системе), типовую, стандартную или оригинальную компоновку деталей в штампе, определяемую самим конструктором при проектировании. Эти детали и узлы присутствуют в библиотеке прототипов как самостоятельные изделия (объекты), имеющие все необходимое для их проектирования и сборки: расчеты, чертежи и фрагменты для сборки. База изделий включает более 100 объектов и открыта для пополнения специалистами предприятия. Возможности пользователя по управлению составом объектов при проектировании штампов последовательного действия приведены на рис. 3. Допустимые варианты состава объектов последовательного штампа показаны в табл. 2, из которой ясно, что пользователь может управлять 12 различными объектами. Мощность каждого из объектов в поставке указана в скобках в той же таблице.
Для проектирования по сформированной произвольной конструкции штампа от пользователя требуется на ранних стадиях проектирования сформировать индивидуальную модель конструкции проектируемого штампа в виде дерева проекта конструкции. Дерево проекта обеспечивает автоматический подбор и подключение объектов, соответствующих проектируемой конструкции штампа, и позволяет конструктору самостоятельно устанавливать удобный ему порядок проектирования. Кроме того, от пользователя требуется согласовать между собой входные и выходные параметры выбранных деталей и узлов. Эта работа не требует навыков по программированию и может выполняться конструктором и/или технологом предприятия за 2-5 часов для каждой произвольной конструкции. После завершения проектирования такая произвольная конструкция становится базовой и в дальнейшем может использоваться по первому варианту проектирования.
Третий вариант проектирования позволяет, взяв за основу аналогичную конструкцию, в режиме «свободного черчения» в T-FLEX CAD адаптировать как чертежи выбранной конструкции штампа в целом, так и чертежи оригинальных деталей и узлов и расчетов к ним. При этом получаемые конструкции в дальнейшем можно использовать при проектировании штампов ХЛШ по первому и второму вариантам. Таким образом, этот вариант проектирования обеспечивает пользователя возможностью самостоятельно расширять как библиотеку объектов, так и прототипов деталей и узлов.
Практика показывает, что обычно по первому варианту проектирование штампа в зависимости от сложности штампуемой детали занимает 1-3 часа с оформлением полного комплекта конструкторской документации в электронном виде. Этот вариант проектирования обычно охватывает 15-20% номенклатуры выпускаемых штампов на предприятии. Второй вариант проектирования охватывает 65-70% номенклатуры проектируемых штампов и первоначально требует от разработчика несколько больших временных затрат (от 5 до 15 часов). Это обеспечивается за счет того, что в T-FLEX/Штампы накоплены сведения из более чем 200 ГОСТ, ОСТ, РТМ и справочников по штамповке. Третий вариант проектирования охватывает 10-15% номенклатуры, но реализация оригинальной конструкции по этому варианту может занимать от 3 до 10 дней.
Для каждого предприятия базовые прототипы, используемые для первого варианта проектирования, постоянно и целенаправленно насыщаются за счет выполнения проектирования по второму и третьему варианту.
Результатом работы конструктора с системой T-FLEX/Штампы является полный комплект конструкторской документации, включающий: эскиз штампуемой детали, карту раскроя, сборочные чертежи и спецификации к ним, чертежи деталей (в том числе и стандартных) штампа. Следует отметить, что контуры рабочих деталей штампа с исполнительными и посадочными размерами (матрица, пуансоны, съемник, пуансонодержатель и т.д.) генерируются автоматически и в виде фрагментов проявляются на требуемых чертежах в предусмотренных точках привязки. Окончательное оформление чертежей на штамповую оснастку, которое иногда требуется от пользователя, сводится для конструктора к редактированию расположения в поле чертежа видов, размерных линий, знаков шероховатости, надписей и т.д.
Использование T-FLEX/Штампы позволяет:
- максимально охватить номенклатуру деталей для ХЛШ;
- повысить качество проектных работ за счет сокращения ошибок проектирования;
- сократить на порядок сроки подготовки конструкторско-технологической документации;
- обеспечить совмещенное проектирование основного объекта и технологической оснастки для его изготовления;
- пополнять базу деталей, узлов и конструкций штампов ХЛШ для решения оригинальных задач.
T-FLEX/Штампы функционирует в среде Windows 95/98/2000/NT. Для ее работы обязательным является использование системы параметрического автоматизированного проектирования и черчения T-FLEX CAD 2D.
При необходимости доработок под конкретные потребности и расширения возможностей системы в комплект поставки могут быть включены инструментальные средства по ведению символьных баз знаний в компьютерной среде.
«САПР и графика» 3'2002
