9 - 2002

КОМПАС-Автопроект: скорость и эффективность технологического проектирования

Андрей Андриченко

КОМПАС-Автопроект-Технология

Как любое изделие, программный продукт проходит стадии создания и развития. Система автоматизированного проектирования технологических процессов КОМПАС-Автопроект эксплуатируется в реальных производственных условиях с 1989 года. За этот период выпущено девять версий пакета. В 1998 году создано полноценное 32-разрядное приложение для Windows. Начиная с версии 9.0 программный комплекс функционирует в архитектуре «клиент-сервер», поддерживая работу со SQL-серверами InterBase, Oracle, MS SQL Server. Система внедрена на сотнях предприятий машиностроительного профиля в России и СНГ, крупнейшим из которых является ГУП ПО «Уралвагонзавод» (г.Нижний Тагил).

САПР технологических процессов КОМПАС-Автопроект позволяет резко повысить производительность труда технолога, сократить сроки и трудоемкость технологической подготовки производства. В состав данного интегрированного программного комплекса входят подсистемы проектирования технологий механообработки, штамповки, сборки, сварки, термообработки, покрытий, гальваники, литья, расчета норм расхода материалов, режимов обработки, нормирования трудоемкости технологических операций. В системе реализована процедура, позволяющая проектировать сквозные технологии, которые одновременно включают операции всех видов производства. Обеспечивается ведение базы данных конструкторско-технологических спецификаций. Процедуры анализа архивных технологических процессов позволяют рассчитывать суммарную трудоемкость и материалоемкость изготовления деталей и узлов.

В комплект разрабатываемой документации входят титульный лист, карта эскизов, маршрутная, маршрутно-операционная, операционная карты, карта техпроцесса, ведомость оснастки, материалов и другие документы, соответствующие ГОСТ (более 60 технологических карт в базовой поставке), в горизонтальном и вертикальном исполнении в среде MS Excel (рис. 1). При необходимости пользователь может разработать новые карты, а также внести изменения в существующие образцы. Для разработки документов произвольной формы используется специальный генератор отчетов, также формирующий технологические карты в среде MS Excel.

Программный комплекс КОМПАС-Автопроект состоит из двух взаимосвязанных подсистем: КОМПАС-Автопроект-Спецификации и КОМПАС-Автопроект-Технология. В первой из названных подсистем концентрируются технологические задачи, связанные с составом изделия, а во второй — с проектированием технологических процессов. Такая схема построения продиктована необходимостью интеграции технологического модуля с PDM-системами — как собственными, так и внешними. На сегодняшний день программа КОМПАС-Автопроект-Технология успешно интегрирована с PDM-системами КОМПАС-Менеджер и PartY Plus.

КОМПАС-Автопроект-Технология

В основу работы КОМПАС-Автопроект положен принцип заимствования ранее принятых технологических решений. В процессе эксплуатации системы накапливаются типовые, групповые и единичные технологии, унифицированные операции, планы обработки конструктивных элементов и поверхностей. При формировании текущей технологии пользователю предоставлен удобный доступ к архивам и библиотекам, в которых хранятся накопленные типовые решения.

Разработка технологических процессов (ТП) осуществляется в следующих режимах:

  • проектирование на основе техпроцесса-аналога — автоматический выбор соответствующей технологии из архива с последующей доработкой в диалоге;
  • формирование ТП из отдельных блоков, хранящихся в библиотеке типовых технологических операций и переходов;
  • объединение отдельных операций архивных технологий;
  • автоматическая доработка типовой технологии на основе данных, переданных с параметризированного чертежа КОМПАС-График;
  • ввод информации о ТП в диалоговом режиме с помощью специальных процедур доступа к справочным базам данных.

В каждом конкретном случае технологу предоставлена возможность выбора оптимального сочетания взаимодополняющих режимов проектирования.

Автоматический режим проектирования ТП — конечная цель в области САПР-технологий. Основными препятствиями к его реализации на сегодняшний день являются отсутствие формализованного представления о пространственном расположении поверхностей детали, а также сложность, многовариантность и неформализованный характер принятия большинства технологических решений.

В автоматическом режиме можно только дорабатывать заранее разработанные типовые техпроцессы, поэтому область применения данного режима — простейшие детали. Существующие методы автоматизированного проектирования, основанные на включении условий выбора технологических операций и переходов в базовую технологию, приводят к появлению громоздких техпроцессов-аналогов, дублирующих одни и те же элементарные, типовые технологические решения, не подлежащие тиражированию. В любом случае результаты автоматического проектирования всегда нуждаются в последующей проверке и корректировке.

КОМПАС-Автопроект поддерживает режим автоматической доработки типовых технологий в двух исполнениях: на основе информации, переданной с параметризированного чертежа КОМПАС-График, и на основе данных, извлеченных из таблицы типоразмеров деталей определенного типа (рис. 2).

Однако в большинстве случаев технолог использует вариант диалоговой доработки техпроцесса-аналога в режиме доступа к справочным базам данных. Система не заменяет технолога, а позволяет ему быстро и удобно оформить принятые им технологические решения, избавляет от рутинной работы, выполняет расчеты, систематизирует нормативно-справочную информацию, обеспечивая оперативный доступ к ней, удобно сохраняет принятые технологические решения.

Принципы проектирования технологических процессов в КОМПАС-Автопроект универсальны и основаны на использовании часто повторяемых технологических решений, хранящихся на различных уровнях иерархии: архивов групповых, типовых технологий, библиотек операций и переходов. С этой точки зрения САПР технологических процессов — прежде всего система управления базами данных (СУБД). От того, как реализованы функции обработки данных, от их логических взаимосвязей зависят остальные показатели системы.

Каждая предметная область имеет свою специфику организации баз данных. Многолетний опыт работы в теоретической и прежде всего в практической области позволил выявить и систематизировать основные модели данных, присущие технологической подготовке производства машиностроительных предприятий. В основе системы лежит огромный объем разнородной информации. Базовая поставка КОМПАС-Автопроект включает более 3 тыс. информационных массивов общим объемом 70 Мбайт. Количество подключаемых новых баз данных (БД) не ограничено, на структуры имеющихся БД также не наложено никаких ограничений. Общая схема разработки ТП выглядит как процесс слияния различных технологических компонентов: оборудования, оснастки, материалов, НСИ, типовых решений различного уровня (фрагментов ТП) в некоторую центральную область (текущая технология), способную принимать информацию из различных источников.

Модель технологического процесса в САПР ТП занимает центральное место. В КОМПАС-Автопроект это трехуровневая цепочка связанных реляционных таблиц, записи которых имеют различную логическую структуру (рис. 3).

Такая модель является универсальной и настраиваемой. Она позволяет создавать технологии различных переделов и включать в них любые средства технологического оснащения, в том числе и принципиально новые.

Вся информация о текущем технологическом процессе распределена по уровням «Деталь» — «Операция» — «Переход». Пользователю предоставлена возможность перемещаться по уровням, отслеживать состав переходов каждой технологической операции, вносить необходимые изменения на любом из уровней. Особенностью этой модели является наглядная форма представления информации. Записи таблицы «Переходы», содержащие тексты переходов, режущие инструменты, приспособления, режимы резания и др., выводятся на экран одним списком. Такая возможность достигается тем, что физические записи данного уровня имеют различную логическую структуру. Этот же механизм позволяет проектировать технологии, включающие одновременно операции механообработки, штамповки, термообработки, покрытий и т.д. (рис. 4). Подключение нового технологического передела может производиться самим пользователем.

Каждая таблица, входящая в состав модели технологического процесса, имеет ссылки на справочные базы данных, из которых в ТП копируется необходимая информация. В базовую поставку входит большой объем гостированной оснастки — более 500 наименований — (рис. 5).

Для подключения нового информационного массива, зарегистрированного в каталоге баз данных системы, достаточно изменить номер справочника в режиме редактирования структуры данных (рис. 6). Пользователь имеет возможность самостоятельно подключать к каждому полю любой таблицы из состава ТП свои собственные базы данных.

Система поддерживает несколько режимов проектирования, одним из которых является режим копирования фрагментов технологического процесса из дублирующей технологии (рис. 7).

В этом окне технолог имеет возможность мышью перетаскивать операции вместе с подчиненными уровнями из одной технологии в другую, а также удалять, копировать, менять месторасположение фрагментов технологического процесса.

Технологические эскизы, разработанные в КОМПАС-График, подключаются к технологическому процессу на уровнях «Операции» и «Эскизы» (рис. 8). Количество эскизов на одну операцию не ограничено. Подключать в ТП, оперативно просматривать и выводить в технологические карты можно также файлы форматов bmp и jpg.

Вывод технологической документации осуществляется специальной программой, позволяющей формировать документы в формате MS Excel. Эскизы и графическая часть технологических карт выполняются в среде КОМПАС-График и вставляются в листы MS Excel как OLE-объекты (рис. 9). Все образцы форм, входящие в базовую поставку системы, могут быть настроены самим пользователем.

Программа формирования карт позволяет постранично пронумеровать комплект технологической документации. При включенном режиме сквозной нумерации комплекта пользователь имеет возможность нумеровать комплект, используя подборки листов формируемых документов. В этом режиме страницы документов будут нумероваться пооперационно (рис. 10).

В варианте, представленном на рисунке, в подборку входят карта эскизов, операционная карта и карта контроля. При формировании комплекта программа пронумерует подряд страницы карт, идущие до подборки (в данном случае — титульный лист и маршрутную карту). После этого пооперационно (сначала страницы карты эскизов, относящиеся к данной операции, потом страницы операционной карты и карты контроля, относящиеся к этой же операции) нумеруются страницы карт подборки. По окончании нумерации подборки программа подряд нумерует страницы карт, оставшихся в комплекте.

В САПР КОМПАС-Автопроект реализована подсистема трудового нормирования технологических операций. Расчет выполняется в соответствии с нормативными документами «Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство».

В диалоговом режиме для заданного конструктивного элемента технолог из нормативно-справочных таблиц выбирает норму времени, коэффициенты (рис. 11); далее система суммирует данные, накапливает результат и присваивает его соответствующей технологической операции.

Программа расчета режимов резания позволяет автоматически получить скорректированные по паспорту станка обороты шпинделя и подачу, скорость и мощность резания, машинное время и энергозатраты (рис. 12). При этом учитываются тип и геометрия обрабатываемого конструктивного элемента, материал и качество поверхности заготовки, параметры станка и режущего инструмента. Производится расчет подготовительно-заключительного и вспомогательного времени.

Все формулы расчетов основных параметров режимов резания, а также формулы расчета коэффициентов, входящих в эти формулы, являются настраиваемыми с помощью специализированного окна «Дополнительные сведения» (рис. 13) и системы таблиц, доступ к которым осуществляется в режиме администрирования баз данных в КОМПАС-Автопроект.

Технологические процессы, разработанные в КОМПАС-Автопроект, копируются в архив системы в сжатом виде. Упакованный ТП содержит табличные данные, графические файлы (эскизы технологических операций), служебную информацию. Оглавление архива технологий доступно для просмотра и корректировки вручную. Автоматический поиск ТП в архиве производится либо по коду геометрической формы детали, либо по отдельным характеристикам (тип детали, принадлежность к изделию, вид заготовки, габаритные размеры и т.д.). По заданным критериям поиска система находит несколько ТП, оставляя окончательный выбор за технологом.

В следующем номере журнала мы предложим вниманию читателей вторую часть материала о системном комплексе КОМПАС-Автопроект.

«САПР и графика» 9'2002