Рис.1. База данных КТС
Шандыбина Людмила Александровна
Донецкий национальный технический университет
Факультет: "Механический"
Специальность: "Технология машиностроения"
Тема магистерской работы: "Повышение производительности обработки изделий из природного камня за счет использования многоинструментальных систем"
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ САПР-ТП ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
И.А.Горобец, Н.В.Голубов , Шандыбина Л.А..// Материалы шестого международного научно-практического семинара «ПРАКТИКА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПАРТНЕРСТВА В СФЕРЕ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ» Донецк 2005 год
Технологические службы предприятий в современных экономических условиях вынуждены оперативно решать задачи подготовки производства. Сроки разработки документации, несколько лет назад считавшиеся приемлемыми, сегодня не устраивают ни руководителей, ни самих технологов. Не последнюю роль в этом играет возросшая конкуренция между предприятиями. Задержка в исполнении заказов приводит к экономическим потерям и негативно влияет на положение компании на рынке. Низкая конкурентоспособность предприятия неблагоприятно влияет на уровень зарплаты инженеров-технологов и престижность их труда. Существенно ускорить подготовку производства, повысить отдачу персонала и привлекательность инженерной деятельности позволяет использование автоматизированных систем технологической подготовки производства.
Широкий круг задач, решаемый технологами, предъявляет высокие требования к таким системам. Известные сложности последних лет привели к тому, что на предприятиях остались специалисты с большим опытом и знанием производства, но без навыков работы на персональных компьютерах, а пополнения технологических кадров выпускниками вузов в реальной практике явно недостаточно. Поэтому система должна быть простой в освоении, удобной в работе, обладать развитыми функциональными возможностями, удобством в работе и гибкостью настройки. [2]. Одной из таких систем является САПР-ТП КОМПАС-Автопроект, созданная Российским коллективом АО АСКОН в 1989 г.
Актуальность внедрения средств САПР на предприятиях предопределила необходимость овладения студентами навыков работы с этими средствами при обучении в ВУЗе. Студенты специальности «Технология машиностроения» получают навыки работы с системой КОМПАС-Автопроект при изучении курса «Основы автоматизированого проектирования», на 9 семестре обучения. Эта дисциплина изучается параллельно с изучением дисциплин «Технология обработки типовых деталей и сборка машин» и «Технологическая оснастка». Таким образом, изучив теоретические основы построения технологических процессов (ТП) обработки деталей резанием, студенты имеют возможность получить практические навыки проектирования ТП традиционным методом и с использованием средств САПР ТП.
В рамках технологической части курсового проекта по дисциплине «Технологическая оснастка», разрабатывается технологический процесс изготовления детали с использованием средств КОМПАС-Автопроект. Исходной информацией для проектирования технологического процесса является чертеж детали и годовая программа выпуска. Работа выполнялась студентами во время, отведенное на самостоятельную работу по дисциплине «Основы автоматизированого проектирования».
Предварительный этап разработки технологического процесса заключается в создании проекта в подсистеме Автопроект-Спецификация, которая предназначена для:
При выполнении курсового проекта студенты при работе в подсистеме Автопроект-Спецификация используют лишь часть этих возможностей. В первую очередь создается новый проект, данные о котором заносятся в базу конструкторско-технологической спецификаций, отражающие одновременно конструкторские и технологические данные по проекту.
Для выполняемого проекта база данных конструкторско-технологических спецификаций (КТС) представляет собой трехуровневую цепочку данных (проект – деталь – документы), в которых распределена необходимая техническая информация (рис.1).
При создании нового проекта студент присваивает ему индивидуальный номер и присваивает название. После этого можно заносить в проект данные о детали. Быстрый переход от одного уровня в базах данных КТС возможен с использованием графа системы навигации по проекту, расположенной в верхней части окна (рис.1).
Рис.1. База данных КТС
Каждой вершине графа соответствует определенная таблица, а линиям – возможность перехода от одного набора данных к другому по ключевому полю или полям. Красным цветом выделена текущая вершина, зеленым – пройденные. Щелчок мыши на вершине графа означает переход или возврат к выбранной таблице.
После перехода по системе навигации на уровень детали используя кнопку «Редактирование записи» клавишу F4 вызывается окно редактирования записи (рис.2) и вносятся данные о детали: обозначение, наименование, чистый вес.
Для введения материала детали и расчета массы заготовки могут использоваться базы данных подсистемы Автопроект-Спецификация вызывав справочник связанный с окном «марка материала». Последовательно указав в появляющихся окнах «вид материала», «сталь сортовая», «сталь конструкционная горячекатаная» активизируем базу данных типоразмеров горячекатаного проката из конструкционной стали который содержит более 180 наименований .
После выбора необходимого типоразмер проката активизируется модуль расчета черного веса заготовки (рис.4). Указав через какой параметр будет вестись расчет (диаметр, площадь сечения или погонный метр), длину заготовки, способ получения мерной заготовки и активизировав клавишу расчет получаем численные значения веса заготовки, нормы расхода и коэффициента использования материала.Эти параметры вместе с механическими характеристиками стали, автоматически попадают в таблицу данных детали.
Таким образом, последовательно, в базу данных КТС заносятся все характеристики детали (рис.5) и готовится информация для перехода на третий уровень данных – «документация». Для этого, перейдя по схеме навигации на вершину «файлы», клавишей F4 активизируется окно редактирования маршрутов. Каждая запись, относящаяся к детали состава проекта, на уровне документов может иметь ссылки на документы, созданные в различных приложениях.
Это могут быть текстовые или графические документы, файлы технологических процессов. При выполнении курсового проекта такими документами считаются чертеж детали и файл технологического процесса механической обработки. Добавляем необходимые ссылки (рис.6).
После внесения данных о составе проекта есть вся необходимая информация для проектирования технологического процесса. Для этого двойным щелчком по левой клавишей мыши по наименованию документа (технология мехобработки) активизируем серверный архиватор технологий и щелчком по кнопке «Новая технология» запускаем подсистему Автопроект-Технология. (рис.7).
Подсистема Автопроект-Технология обеспечивает:
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, снимает рутинную часть работы, выполняет расчеты, систематизирует нормативно-справочную информацию, обеспечивая к ней оперативный доступ, 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: архивы групповых, типовых технологий, библиотеки 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 [2].
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
[2].Проектирование технологического процесса начинается с составления маршрутного технологического процесса. Информация об операциях хранится на 4 уровнях: вид операции – операция – модель станка – код профессии.
В качестве характеристики операции заносимой в базу данных студентам необходимо указать: номер операции, название, код вида операции, модель станка, код профессии, количество работающих, количество одновременно обрабатываемых деталей, единицы нормирования, объем партии запуска. Часть данных заносится в диалоговом режиме, часть вручную (рис.9).
Данные по трудоемкости операции определяются при формировании уровня переход.
Последовательно заносится информация о каждой операции и формируется маршрутное описание технологического процесса, при этом студент опирается на теоретические навыки, полученные при изучении дисциплины «Технология обработки типовых деталей и сборка машин» и других технологических дисциплин. Решения по структуре маршрута, последовательности выполнения операций, принимаются студентом и не являются результатом алгоритмов заложенных в программный продукт, что обеспечивает творческий подход к работе.
После формирования маршрутного технологического процесса студент формирует операционные технологические процессы.
На уровне переход в диалоговом режиме формируются следующие виды переходов: вспомогательные, основные, режущий инструмент, вспомогательный инструмент, режимы резания, приспособления станочные, измерительные инструменты и т.д.
Вспомогательные переходы формируются на 4 уровнях: тип перехода – тип вспомогательного перехода – группа вспомогательного перехода – вспомогательныйпереход. Содержание перехода формировалось путем последовательного выбора предлагаемых системой вариантов.
Переход «приспособления станочные» может формироваться по двум схемам: приспособления (выбор) и приспособления станочные. При первом варианте система сама производит отбор и предлагает для выбора варианты характерные для данной конкретной операции. В этом случае переход формируется на 4 уровнях: тип перехода – группа приспособлений – подгруппа приспособлений – типоразмер приспособлений. Пример формирования перехода связанного с выбором станочного приспособления показан на рис. 11.
Решение об использовании того или иного вида технологической оснастки студент принимает на основе знаний, полученных при изучении курсов «Технологическая оснастка», «Режущие инструменты», «Взаимозаменяемость. Стандартизация и технические измерения» и др.
Такие же схемы предусматриваются при формировании переходов «основной переход» и «основной переход (выбор)». В обоих случаях содержание перехода формируется на 4 уровнях. Пример содержания основного перехода приведен на Рис. 12. В данном случае была сформирована текстовая часть содержания перехода, а численное значение размера добавлено после.
Система КОМПАС-Автопроект включает в себя программу по расчету режимов резания, с помощью, которой формируется одноименный переход. Эта программа позволяет выполнять расчет режимов резания для токарной обработки (точение на проход, подрезка торца, расточка отверстия, отрезка, точение канавок), обработки отверстий (сверление, рассверливание, зенкерование, цекование, развертывание), фрезерования (фрезерование плоскости цилиндрическими фрезами, фрезерование плоскости дисковыми фрезами), шлифования (круглое шлифование, плоское шлифование, внутреннее шлифование, щлицешлифование, бесцентровое шлифование).
В зависимости от вида обработки изменяется и набор рассчитываемых параметров: подача и число оборотов шпинделя, скорректированные по паспорту станка, скорость резания, сила резания, мощность резания, энергозатраты, основное время на выполнение перехода.
При расчете учитываются тип и геометрия обрабатываемого конструктивного элемента, физико-механические свойства материала и состояние поверхностного слоя заготовки, жесткость технологической системы, паспортные данные станка и параметры режущего инструмент. Пример расчета режимов резания для продольного точения на токарном с ЧПУ станке показан на рис. 13.
Исходными данными для расчета являются диаметр обрабатываемой поверхности D, длина обрабатываемой поверхности L, длина перебега L1, величина при- пуска на обработку Рпр и глубина резания t. Эти параметры заносятся в соответствующие ячейки вручную. После нажатия клавиши «рассчитать» программа выполняет расчет режимов, автоматически согласовывая их с паспортными данными станка. Если, по мнению студента, полученные значения не соответствуют требуемым, то режимы обработки возможно пересчитать, указав необходимую подачу и частоту вращения шпинделя станка. Программа расчета режимов резания предусматривает одновременное определение нормы вспомогательного времени на переход. Для этого необходимо активизировать модуль расчета кнопкой возле ячейки Тв В появившемся окне (рис.14) необходимо указать элементы вспомогательного времени, определяющие его норму. Нормирование ведется по [3]. После нажатия кнопки «рассчитать» производится расчет вспомогательного времени и затем заносится в соответствующую строку описания перехода.
В системе КОМПАС-Автопроект предусмотрена возможность нормирования по неполному штучному времени. Неполное штучное время на станочную операцию находится как сумма времен выполнения переходов этой операции. Исходными данными для расчета неполного штучного времени являются: вид технологической операции; вид оборудования; мощность станка (для токарной обработки); материал заготовки; вид обрабатываемой поверхности; квалитет точности обрабатываемой поверхности; шероховатость обрабатываемой поверхности; вид инструмента.
Часть этой информации содержится в чертеже детали, а часть назначается студентом, описывая критерии выборки. По введенным данным система отыскивает наиболее подходящие карты трудового нормирования, ссужая тем самым границы поиска необходимых карт. По выведенной на экран карте (рис.15), исходя из геометрических параметров перехода, технолог определяет штучное время. Далее в большинстве случаев применение поправочных коэффициентов, учитывающих состояние поверхности заготовки, твердость материала и др. Коэффициенты выбираются из соответствующих справочных таблиц. Неполное штучное время автоматически рассчитывается формуле, учитывающей все поправочные коэффициенты карты. Суммирование штучного времени на операцию выполняется автоматически.
Сформированный технологический процесс необходимо оформить в видекомплекта технологической документации. Достаточно рутинная, в условиях обычного проектирования процедура, при использовании модуля формирования технологической документации выполняетсяв печении одной – двух минут. Модуль позволяет создавать около 60 наименований технической документациипредусмотренных системой ЕСТДВывод технологической документации осуществляется в формате MS Excel. Эскизы и графическая часть технологических карт выполняются в среде – График или любом другом графическом редакторе и вставляются в листы MS Excel как OLE-объекты. Присоединение эскизов к операции осуществляется в режиме редактирования параметров операции или на уровнеперехода. Одновременно могут быть присоединено несколько эскизов.
На рис.16 показана процедура формирования комплекта технологической документации. Указано какие формы технологической документации должны быть созданы: титульный лист, маршрутные карты, операционные карты, карты эскизов. Указан порядок документов в комплекте и порядок нумерации страниц комплекта документовСформированный комплект в формате MS Excel который доступен для дальнейшего редактирования и печати. При выполнении курсового проекта он использовался как приложение к пояснительной записке.
При выполнении лабороторных работ по курсу «Основы автоматизированного проектирования» студенты получали навыки по работе с системой КОМПАС-Автопроект, которые затем использовались во время самостоятельной работы при выполнении технологической части курсового проекта. Простота системы, возможность работы в диалоговом режиме обеспечивало легкое усвоение студентами материала и приводило к практическому отсутствию дополнительных разъяснений со стороны преподавателя при проектировании технологического процесса. Большие базы данных входящие в состав поставки системы настолько удобны в использовании, что наблюдалось стремление студентов использовать систему и для выполнения работ по дисциплине "Технология обработки типовых деталей и сборка машин", хотя по этой дисциплине предусматривалось разработка технологических процессов традиционным методом, с использованием справочной литературы и ручным заполнением технологической документации.
Опыт использования системы КОМПАС-Автопроект в учебном процессе показал, что при сохранении творческого подхода в проектировании технологических процессов, простота работы с системой обеспечивает легкое усвоение студентом практических навыков работы с современным средством САПР ТП и получение навыков в проектировании технологических процессов механической обработки деталей различных классов.