Введение к работе
Актуальность работы. Развитие современного машиностроительного производства связано с ростом возможностей информационных технологий (ИТ) и функциональным наполнением станочного оборудования. Возможности ИТ развиваются бурными темпами и с появлением нового оборудования вливаются в машиностроительное производство через использование современных программных средств PLM/CAD/CAE/CAM.
В большей степени развитие современного машиностроительного предприятия проявляется в ходе технологической подготовки производства (ТПП), а также при модернизации станочного парка и переходе к новым технологиям.
Переход на более современное и технологичное оборудование ставит перед сотрудниками технологического отдела новые задачи. Применение высокотехнологичных станков с ЧПУ и использование современных ИТ меняет среду работы технологов и программистов. Происходит синтез их деятельности, а их деятельность переносится из технологической среды (ТС) в информационно-технологическую среду (ИТС). На сегодняшний день ИТС включает в себя оборудование с ЧПУ, PLM/CAD/CAE/CAM систему, нормативно-справочную информацию, доступную в виде компьютерной базы знаний, локальную вычислительную сеть (ЛВС) и специалистов, обеспечивающих функционирование сложной информационно - технологической системы. В рамках этой среды осуществляется комплекс мероприятий, позволяющих получить из заготовки деталь наиболее рациональными и высокопроизводительными методами механической обработки на оборудовании с ЧПУ.
Сращивание потенциальных возможностей технолога и программиста при разработке управляющих программ (УП) на оборудовании с ЧПУ связано с необходимостью сокращать время выхода готового изделия со станка, что предполагает сокращение сроков ТПП. При переходе от ТС к ИТС перед технологом-программистом возникает проблема перехода от «бумажной» технологии к «электронной» с применением ИТ. Технолог-программист получил мощный инструмент в виде PLM/CAD/CAE/CAM системы для компьютерного моделирования и постоянно пополняемую нормативно-справочную информацию по режущему инструменту, но при этом вопросы формирования операционной технологии (ОТ) не
претерпели каких-либо существенных изменений. Поэтому технологам нужна методика разработки ОТ для решения ежедневных задач в условиях ИТС.
На некоторых предприятиях предпринимались попытки типизировать технологию изготовления деталей и создание собственной ИТ. Это было сделано для номенклатур деталей, производимых на данных предприятиях.
В данной работе представлен процесс подготовки управляющих программ для обработки на станках с ЧПУ корпусных деталей с использованием PLM/CAD/CAE/CAM системы (на примере системы Pro/Engineer при 2.5 координатной обработке). Данный процесс позволяет сократить время на подготовку УП и повысить качество созданных УП с учётом требований к разработке готовых изделий.
Основные технические условия для изготовления корпусных деталей методами механической обработки на оборудовании с ЧПУ характеризуются следующими показателями:
сложная форма поверхностей для обработки, в том числе и использование NURBS поверхностей;
непрямолинейность и непараллельность основных поверхностей (0.015...0.1 мм на всю их длину и шероховатость поверхностей Ra=0.8...5 мкм);
неперпендикулярность опорных торцов к осям основных отверстий (0.01.. .0.05 мм на 100 мм длины радиуса);
точность обработки отдельных элементов может находиться на уровне микронов (основные отверстия обрабатываются по 6-7 квалитетам точности, погрешность формы 0.5...0.7 от допуска и шероховатость Яа=0.05...2.0мкм);
большое количество согласованных между собой размеров (допуски на межосевые расстояния отверстий под валы могут доходить до 0.02...0.1мм);
использование ограниченного количества параметрически
настраиваемых технологических схем обработки (ТСО) (выборка, профиль, плоскость, поверхность, отверстие и т.д.).
Цель работы. Сокращение времени и повышение качества подготовки управляющих программ для механической обработки корпусных деталей (КД) в условиях ИТС на основе таблиц принятия решений, обеспечивающих перевод текущих технологических требований изготавливаемых элементов форм в набор технологических схем обработки для формирования управляющих программ.
Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи:
выявить особенности задания точностных показателей при проектировании корпусных деталей и показать их влияние на операционную технологию изготовления в условиях современного оборудования с ЧПУ;
выявить конструктивные элементы формы (КЭФ), находящиеся в составе корпусной детали, представить форму записи стороны обработки КД с учётом задания точностных взаимосвязей как внутри отдельных КЭФ, так и между различными КЭФ в составе детали;
выявить множество ТСО, характеризующих обработку КЭФ с учётом точностных взаимосвязей в составе корпусной детали;
разработать организационно-методические рекомендации, позволяющие на регулярной основе формировать ОТ по таблице решений с учётом технологических требований КД и выходить на подготовку УП для оборудования с ЧПУ в условиях ИТС.
Объектом исследования является процесс ТПП, в частности процесс формирования ОТ по чертежу детали в условиях ИТС с дальнейшей подготовкой управляющих программ для оборудования с ЧПУ.
Методы исследования: основные положения технологии машиностроения, компьютерного 3D моделирования, представления данных при создании баз знаний и приемах системотехники, опыте разработки и внедрения управляющих программ для оборудования с ЧПУ.
Научная новизна работы заключается:
в установлении связей между технологическими ограничениями в виде требований к точности изготавливаемой детали и правилами формирования операционной технологии, способствующей сокращению затрат времени и повышению качества подготовки управляющих программ для оборудования с ЧПУ;
в выявлении геометрических и технологических показателей, позволяющих представить деталь в виде набора параметрических элементов форм и определить их
влияние на типовые технологические схемы обработки, используемые при формировании операционной технологии изготовления детали;
разработке модели деятельности технолога-программиста, обеспечивающего на регулярной основе формирование операционной технологии и управляющих программ для оборудования с ЧПУ.
Практическая ценность связана с разработкой методик:
представления обрабатываемых сторон КД в виде графа связей КЭФ, учитывающего текущие требования к изготавливаемой детали;
модульного построения операционной технологии по графу связей КЭФ изготавливаемой детали с учетом текущих требований к обработке;
перевода сформированной операционной технологии средствами САМ системы в УП на оборудования с ЧПУ.
В основе используемых методик лежат возможности PLM/CAD/CAE/CAM систем для представления и расчета технологических процессов и современная нормативно - справочная информация.
Результаты данной работы актуальны для технологов-программистов, занимающихся ТПП корпусных деталей для станков с ЧПУ фрезерной группы: предприятий, имеющих современное оборудование с ЧПУ; предприятий, выпускающих пресс-формы.
Используя полученную операционную технологию и PLM/CAD/CAE/CAM систему, технолог-программист получает возможность быстро и качественно разработать управляющую программу для оборудования с ЧПУ.
Реализация работы. Разработка ОТ, подготовка, отладка УП и изготовление КД проводилась в информационно - технологической среде на фирме ООО «ИМИДФОРМ» для 25 КД для различных предприятий. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры «Автоматизированные системы обработки информации и управления» ГОУ ВПО МГТУ Станкин, а также на 9-ой международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы, из них одна в журнале, рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 112 наименований и 2 приложений, изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 36 таблиц.
