Автоматизированное проектирование сварочной оснастки в комплексе Power Solution

Борис Костюхин, Владимир Широков, Сергей Некрасов

Общее описание сварочной оснастки

Схема проектирования и изготовления сборочно-сварочной оснастки

Преимущества нового метода проектирования и изготовления технологической оснастки

Общее описание сварочной оснастки

Одним из видов оснастки, используемой в ОПП, является сборочно-сварочная оснастка, необходимая для сварки деталей и узлов кузова. Разработкой такой оснаст­ ки в ОПП занимается КТБСО ТОК.

Применяемая сегодня в ОПП оснастка для сборки-сварки подразделяется на два вида: стенды и приспособления. Стенды применяются для сварки крупных узлов кузова, приспособления необходимы для сборки-сварки более мелких узлов. Для обеспечения работы цеха по производству мелких серий автомобилей достаточно 25-30 стендов.

Схема проектирования и изготовления сборочно-сварочной оснастки

Применение CAD/CAM-пакетов фирмы Delcam plc позволило принципиально изменить подход к проектированию и изготовлению оснастки. Сегодня в ОПП используется следующее программное обеспечение:

• PowerSHAPE — создание математических моделей формообразующих элементов оснастки;

• PowerMILL — написание ­управ­ляющих программ к станкам с ЧПУ;

• PowerINSPECT — инспектирование технологической оснастки.

Для разработки конструктор­ско-технологической документации используются пакеты T-FLEX CAD фирмы «Топ Системы» и КОМПАС от компании АСКОН, поскольку в настоящее время с помощью модуля PS-Draft невозможно оперативно выпускать чертежи, соответствующие россий­ским стандартам ЕСКД.

Применение современного программного обеспечения и методики, разработанной специалистами Опытно-промышленного производства ОАО «АвтоВАЗ», позволяет значительно сократить сроки проектирования и изготовления оснастки, отказаться от применения дорогостоящих мастер-моделей при компоновке оснастки и ее последующей аттестации в процессе эксплуатации.

В основе компоновки оснастки лежит система координат автомобиля. По чертежам и математической модели собираемого узла устанавливаются технологические базы (опоры, упоры, фиксаторы, прижимы), которые при сборке узла определяют взаиморасположение входящих в узел деталей. При компоновке стенда высотные размеры баз обеспечиваются подбором стандартных элементов, при этом изготавливаются только концевые элементы (рис. 1), имеющие непосредственное соприкосновение с собираемыми деталями. Концевые элементы являются самыми сложными деталями стенда, их рабочая поверхность повторяет геометрию деталей кузова автомобиля в местах прилегания. Ранее окончательную доводку и ориентацию на стендах таких элементов производили с применением мастер-моделей, изготовление которых — крайне трудоемкий и длительный процесс.

Проектирование стендов осуществляется по следующей схеме:

I этап — определение схемы технологических баз;

II этап — разработка математической модели оснастки (пакет PowerSHAPE). На данном этапе исходным материалом являются математические модели деталей автомобиля, разработанные конструкторами УПА ДТР АО «АвтоВАЗ»;

III этап — с помощью математической модели оснастки осуществляется окончательная компоновка стенда стандартными элементами, выпускается комплект чертежей.

Применение CAD/CAM-пакетов позволяет получать геометрию концевых элементов любой сложности, точно повторяющую форму собираемых в узел деталей автомобиля. С помощью CAD-пакетов можно также располагать опорно-фиксирующие элементы стенда относительно деталей кузова, задавая любые необходимые конструктору пространственные углы сопряжения элементов оснастки с деталями кузова автомобиля, что позволяет обеспечить доступ к деталям сварочных машин, оценить работоспособность оснастки в целом. Это стало возможно благодаря современному программному обеспечению, которое предусматривает работу с математическими моделями, несущими более полную и наглядную информацию о детали, чем чертежи (рис. 2).

Обработка концевых элементов стенда производится по математической модели, управляющие программы пишутся в пакете PowerMILL, далее управляющая программа передается на станок и осуществляется механическая обработка соответствующей по габаритам заготовки.

Обработанные концевые элементы необходимо базировать на стенде, установив их на крон­штейны, разместить в пространстве в соответствии с математической моделью всего стенда. Базирование и контроль пространственного положения элементов осуществляется с помощью контрольно-измерительной машины типа Faro и Romer в соответствии с математической моделью стенда. Изготовленные таким образом стенды отличаются высокой точностью (рис. 3), причем сроки их проектирования и изготовления до полноценного использования в производстве значительно короче, чем при компоновке стендов по мастер-моделям.

Следующим видом технологической оснастки являются приспособления для сварки. Они применяются для сборки-сварки более мелких узлов. Применение таких приспособлений позволяет уменьшить трудоемкость сварки кузова, обеспечивает точность сборки-сварки многочисленных деталей автомобиля как между собой, так и узлов «в сборе» к кузову. В условиях опытно-промышленного производства особенно важно оснастить цех подобной сборочно-сварочной оснасткой в максимально сжатые сроки, причем конструкция их должна отвечать требованиям и специфике производства.

Примером реализации предлагаемого подхода могут служить проекты, разработанные к настоящему времени в КБСО, например приспособление для сварки поперечины порога пола в сборе 2123-5101054/5 (рис. 4).

Такой способ проектирования может успешно применяется при конструировании и разработке различных видов оснастки (рис. 5).

В связи с применением данного метода проектирования в КБСО ТОК разработан стенд для за­фланцовки. В данном случае применение автоматизированного проектирования позволило детально проработать конструкцию рамы (рис. 6, поз. 1), провести обработку сложной поверхности ложемента (рис. 6, поз. 2) по математической модели.

Данный способ также был успешно применен при проектировании тары для хранения и перевозки деталей автомобиля (рис. 7). Примером реализации данного метода является разработанный проект тары для арок задних колес автомобиля ВАЗ-2123. В данном случае возникла сложность в определении пространственного положения детали при «подвешивании» сквозь отверстие, принятое за технологическую базу. В таком случае деталь принимает в пространстве произвольное положение, определяемое взаиморасположением оси подвеса и координатами центра масс. Имеющиеся чертежи не позволяют смоделировать расположение деталей, так как информации о расположении центра масс относительно произвольной пространственной оси они в принципе нести не могут, к тому же стандартные виды и проекции в данном случае при проектировании оказываются малопригодными.

Преимущества нового метода проектирования и изготовления технологической оснастки

Применение нового метода проектирования позволяет:

• сократить сроки и затраты при подготовке производства нового автомобиля;

• более детально проработать конструкцию оснастки;

• практически исключить вероятность ошибки вследствие наглядности метода;

• повысить точность изготовления оснастки;

• изготовить элементы сложной конфигурации и провести их обработку на станках с ЧПУ по математической модели, исключив применение дорогостоящих мастер-моделей;

• поднять процесс конструирования на качественно новый уровень;

• повысить культуру производства.

«САПР и графика» 6'2004