7 - 2000

Так нужен ли технологу CAD?

А.Антонов

Мы продолжаем серию статей, посвященных вопросам применения SolidWorks и его партнерских приложений в технологических подразделениях.

Очень часто приходится сталкиваться с мнением, что системы твердотельного моделирования необходимы лишь конструктору-проектировщику, что оснащение конструктора-технолога подобным инструментом не обосновано ни с практической точки зрения, ни с точки зрения экономии. В рамках этой статьи мы постараемся доказать ошибочность такого суждения и на примерах обосновать необходимость применения инженером-технологом системы твердотельного моделирования.

Технологические подразделения являются последним рубежом перед реальным воплощением идеи конструктора в металле. Именно здесь собирается вся информация из множества конструкторских подразделений. Естественно, что к технологу обычно поступает только чертежная документация, так как большая часть проекта, как правило, выполняется традиционным ручным способом. Если лишь часть работы сделана с использованием CAD-технологий, неизбежны ошибки на стыке со смежными агрегатами и т.п. Примеров можно привести множество. Итог один: конструкторская (чертежная) документация, как правило, не идеальна. Если конструкторская ошибка, неувязка или недоработка доходит до производства, затраты на ее исправление возрастают на порядок. Вот почему одной из наиболее эффективных областей применения системы твердотельного моделирования является контрольная сборка изделия. Именно на этом «пограничном» этапе жизни проекта она наиболее значима.

SolidWorks является одним из лидеров среди CAD-систем по критерию «цена-производительность». Простота интерфейса, высокая скорость освоения, широкие возможности моделирования — как твердотельного, так и гибридного (сочетание твердотельного и поверхностного) — являются общеизвестными достоинствами этого программного продукта. Простое воспроизведение готового проекта в SolidWorks занимает гораздо меньше времени, чем проектирование с «чистого листа». Такие работы могут производиться в режиме реального времени, то есть скорость моделирования при этом укладывается во временные рамки поэтапной передачи документации на производство. Наличие полной параметрической модели в дальнейшем дает очень большую мобильность при проектировании технологической оснастки и приспособлений и позволяет оперативно вносить изменения для проведения будущих модификаций. Инструмент исполнений позволит не терять все варианты оснастки и проекта, а кроме того, даст возможность быстро оценить преемственность при переходе от одной партии изделий к другой. Легкий и удобный механизм поиска параметров позволит оперативно отслеживать материальные спецификации и списки комплектующих. Причем для выполнения таких работ не требуется лицензии SolidWorks, а достаточно лишь наличия бесплатного просмотрщика файлов SolidWorks и умеренного знания офисных программ и функций поиска операционной системы.

Существует расхожее мнение, что процесс проектирования стапельной и технологической оснастки более прост, чем проектирование самого изделия, однако это утверждение более чем спорно. Несомненно одно — при ее проектировании гораздо в большей степени используются стандартные решения и узлы. Используя простые механизмы создания библиотек и максимально упрощенные механизмы использования и подмены стандартных узлов в сборке, можно значительно повысить скорость при подобного рода проектировании. Наиболее характерным примером, подтверждающим эти слова, является проектирование приспособлений с использованием универсальной стапельной оснастки (УСБ), с контролем наличия стандартных блоков на складе. Помощь в правильной организации работ с библиотеками и в создании собственной базы данных вам, безусловно, окажут поставщики решения САПР, а при необходимости и головная компания SolidWorks Russia. Такие виды работ, как правило, учитывают все требования конкретного клиента. Благодаря открытости и полной параметризации подобные библиотеки легко сопровождаются и дополняются уже самими пользователями. Стандартные конструктивные решения типа пазов, фасонных отверстий, замков легко выполняются с использованием инструмента FeaturePallete; для их создания не требуется никаких знаний алгоритмических языков. Но использование механизма макросов и возможность написания пользовательских программ на C++ v.6.0 могут еще более упростить и ускорить вашу работу.

Возможность параллельной работы над проектом и оснасткой реализуется не только в рамках единой среды SolidWorks, но и в других CAD/CAM-системах благодаря механизму подмены файлов трансляции. Для начала работы над оснасткой необходимо иметь лишь предварительный вариант проекта, отражающий общую идею и принципиальные технологические базы. При получении последнего варианта адаптация к новой геометрии производится автоматически, а доработка всего проекта оснастки (в том числе и чертежей) сводится к минимуму. Даже в случае потери ссылок при такой подмене система подскажет, где утеряна связь, и предоставит удобный инструмент для ее быстрого восстановления. При таком режиме работы вы будете иметь возможность решить все вопросы, связанные с фиксацией, подходами, сборкой, выемкой готового изделия и пр., одновременно с разработкой самого проекта. В случае необходимости всегда можно внести свои замечания и предложения по улучшению технологичности на более ранних этапах работы над проектами и иметь при этом уверенность, что данные замечания будут учтены. Наличие бесплатного просмотрщика файлов SolidWorks позволяет расширить круг заинтересованных лиц при обсуждении как конструкторских, так и технологических проблем.

Свойства сборки SolidWorks позволяют не только оценить геометрию, но и имитировать движение создаваемого проекта. Движение элементов конструкции отслеживается от исполнения к исполнению. Это позволяет оценить возможности подходов для выполнения технологических операций (применение инструмента), а также выявить целесообразность подобных действий на другой модификации оснастки.

Традиционной областью применения CAD-систем является проектирование литьевых форм и литьевой оснастки. Любой специалист по достоинству оценит возможность имитации кинематики движения плит и знаков сложной литьевой формы, но основной задачей все-таки остается создание и оформление формообразующих. Наилучшим вариантом для дальнейшей работы является генерация управляющих программ для станков с ЧПУ. Существует несколько партнерских программ, которые благодаря прямой передаче данных из SolidWorks позволяют организовать параллельную работу проектировщика оснастки и программиста ЧПУ. Даже если ваше предприятие не располагает современным оборудованием и использует шаблонную технологию, выигрыш от автоматизации работы проектировщика оснастки будет весьма значительным.

Литьевая оснастка является довольно сложным объектом как по количеству компонентов, так и по сложности кинематики. Но, как правило, для ее формирования используется большое количество стандартных элементов и решений. Имеется и широкий перечень готовых библиотек, облегчающих традиционное проектирование. Очень эффективным вариантом работы является использование уже существующих проектов литейных форм как прототипа. В этом случае наследуется не только модельная часть, но и чертежная (старый вариант остается без изменений). Все последующие изменения моделей при этом будут ассоциативно отображаться на чертежах.

Создание формообразующих возможно как на основе модели SolidWorks, так и на основе импортированной геометрии. Во втором случае, конечно же, лучшим вариантом является использование детали с учетом особенностей технологии (наложены усадки и заданы литейные уклоны). Существует несколько подходов к созданию базового элемента формообразующей. К наиболее эффективным можно отнести использование прототипа (блок существующей формы) и использование библиотечного элемента. При таком варианте работы вам гарантируется максимальная преемственность в производстве и практически к нулю сводится время подготовительного конструирования. Основным методом работы по созданию формообразующих и знаков является последовательное вычитание из объема базового элемента объемов самой детали (деталей) и объемов смежных формообразующих. Но это не значит, что вы не можете использовать весь арсенал средств твердотельного и гибридного моделирования.

Не секрет, что основной целью конструктора-проектировщика является выпуск чертежной документации на проектируемое изделие. Так называемая безбумажная технология, во-первых, все-таки не исключает выпуска чертежей, во-вторых, подразумевает полную компьютерную оснащенность на всех этапах жизни проекта, а в-третьих, касается только наиболее сложных деталей и форм проекта. Все технологические особенности не относятся к прямой функциональности изделия и к вопросам корректного чертежного оформления и часто выходят за рамки профессионального интереса проектировщика. При таком подходе технология находит отражение лишь в технических требованиях чертежа типа: «неуказанные литейные уклоны 2°», «припуск на механообработку…» и т.п.

В такой ситуации технологу необходимо получить свою модель, которая может достаточно сильно отличаться от исходной конструкторской модели. Наиболее приемлемым решением будет внести технологические изменения в модель, не затрагивая конструкторской модели. SolidWorks предоставляет возможность создать исполнение базовой модели, и все изменения (назначение усадки, задание припусков, исключение механообрабатываемых элементов и пр.) проводить уже на нем. Естественно, при этом должна сохраняться ассоциативность между конструкторской и технологической моделями. Ниже рассмотрен пример такой работы.

Исходные данные: Деталь для проектирования формообразующих получена от конструктора без учета литейных уклонов.

Задание: Назначить необходимые технологические особенности, не «испортив» исходной модели.

1. Создается новое исполнение модели. Этот инструмент позволяет сохранить исходную конструкторскую модель без изменений (рис. 6).

2. Производится выборочная корректировка размеров (исполнения) в соответствии с назначаемыми допусками (рис. 7).

3. Подавляются элементы модели, получаемые механообработкой отливки (рис. 8).

4. Конструктивные скругления не позволяют назначить (построить) литейные уклоны. Все они без ущерба для исходной модели переносятся вниз по дереву модели (рис. 9).

5. В режиме откатки, когда это логически и технологически обосновано, производится моделирование литейных уклонов. При выходе из этого режима скругления адаптируются к новой геометрии (рис. 10).

6. Способ построения вертикального ребра не позволяет корректно построить литейный уклон. Решение данной проблемы возможно через построение замещения. При большом количестве зависимых элементов конструкции можно пойти на редактирование исходного эскиза (рис. 11).

7. В некоторых случаях согласование с конструктором просто необходимо, так как требования технологии значительно меняют исходную геометрию. Об этом конструктор мог и не догадываться (рис. 12).

8. Выполняется построение припуска под механическую обработку и одновременно назначается литейный уклон (рис. 13).

9. Один из возможных вариантов работы с формообразующими — проектирование на основании задающего сборочного эскиза (рис. 14).

10. Особенности SoldWorks часто помогают в трудных ситуациях (рис. 15).

11. Комплект формообразующих полностью сопряжен и готов отследить изменение модели (рис. 16) или задающего эскиза (стандартного блока) (рис. 17).

Это описание затрагивает далеко не все проблемы, которые оправдывают и делают необходимым применение SolidWorks в технологических подразделениях. В наших следующих статьях мы еще неоднократно будем возвращаться к различным аспектам этой большой темы. Но и изложенного, наверное, достаточно для того, чтобы понять, что применение CAD в технологических подразделениях не менее значимо, а зачастую и более эффективно и выгодно, чем у конструкторов. Высочайший уровень функциональных возможностей SolidWorks в сочетании с доступной ценой, наличие больших резервов для адаптации к стандартам конкретного предприятия, широкий выбор партнерских приложений делает SolidWorks незаменимым инструментом технолога на его рабочем месте.

«САПР и графика» 7'2000