100000

Бесплатные звонки по России:

8 800 101 64 00

ADEM-VX. Методы оптимизации конструкторско-технологической подготовки производства

За более чем двадцатилетний период работы в области конструкторской и технологической подготовки производства специалистам Группы компаний ADEM приходилось сталкиваться с множеством разнообразных задач, в которых был задействован весь функционал отечественной интегрированной системы ADEM-VX. Начиная с автоматизации черчения и моделирования, возможности системы охватывали все более широкий спектр технологических и производственных этапов, превращая ее в универсальный инструмент для сквозного проектирования.

При этом было замечено, что наиболее эффективное применение системы происходило на предприятиях, где стремились либо полностью адаптировать ADEM под производственные традиции, либо перестроить сами принципы проектирования и производства (если такое возможно) под заявленные функции. То есть оптимизация процессов происходила не только за счет непосредственного внедрения CAD/CAM системы, но и за счет полновесного использования ее функций.

Если иллюстрировать вышесказанное примерами, то в части CAD можно отметить следующее: постоянно растущая квалификация пользователя в создании объемных моделей позволяет оптимизировать методы построений и тем самым например, минимизировать количество объектов дерева. Ведь известно, что в ADEM, как и во многих других CAD-системах, создание геометрической модели может вестись несколькими способами. А простота внесения изменений в модель зависит от сформированного дерева построений. Ведь всем понятно, что работать с тремя объектами легче, чем с десятью.

Возьмем одну из самых простейших моделей, представленных в стандартной поставке ADEM - керамический изолятор (рис.1).

Рис. 1. Модель изолятора.

Очевидно, что этот элемент можно построить несколькими способами. Рассмотрим два из них.

Первый способ состоит из нескольких действий.

  1. Создание двух цилиндров методом «Смещение» (Рис. 2a)
  2. Объединение элементов в одно тело
  3. Создание сквозных отверстий («окна», паз, квадратное отверстие в центре) (Рис. 2b)
  4. Создание скруглений на внутренних ребрах. (Рис. 2c)
  5. Создание фасок. (Рис. 2d)
  6. Создание глухого отверстия с обратной стороны модели. (Рис. 2e)

Рис.2а

Рис.2b

Рис.2c

Рис.2d

Рис.2e

 

Дерево объемных построений в данном случае состоит из 9 элементов.

Рис. 2f

Второй способ состоит всего из трех действий:

  1. Создание тела вращения. (Рис. 3a)
  2. Создание комплексного сквозного отверстия (Рис. 3b)
  3. Построение скруглений на внутренних ребрах (Рис. 3c)

Рис. 3a

Рис. 3b

Рис. 3c

При этом дерево объемных построений во втором случае в 3 раза меньше по количеству входящих элементов.

Рис. 3d

Даже на таком простом примере видно, насколько можно сократить действия по созданию объемной модели, тем самым облегчив себе работу по внесению изменений в геометрию.

Еще более разнообразны случаи по оптимизации технологических работ по причине множества решений одной и той же задачи.

В следующем примере (это недавняя работа предприятия ОАО НПЦ «Полюс», г. Томск) наглядно продемонстрировано, как при умелом пользовании функциями модуля ADEM CAM можно оптимизировать маршрут обработки детали на 3-х координатном фрезерном станке с ЧПУ.

Исходными данными для оптимизации, выполненной специалистами ГК ADEM, послужила объёмная модель изготавливаемой детали с техоснасткой и ориентировочный маршрут обработки, заданный в Операции 005. Основным недостатком маршрута обработки, заложенного в Операции 005, был слишком большой размер управляющей программы (УП), получаемой при расчёте траектории движения инструмента. Для станка CNC646 система ЧПУ АБСОЛЮТ длина УП составила 58187 кадров (можно попробовать рассчитать УП для других станков, результат будет отличаться несущественно). Для этого станка такой размер УП был критичным: УП не помещалась в ОЗУ стойки. Таким образом, для того, чтобы обработать данную деталь на станке CNC646, пришлось бы разбивать маршрут обработки на части и выполнять обработку поочерёдно по нескольким УП.

Рис. 4 Модель для обработки

После оптимизации маршрута обработки длина УП составила 27988 кадров, что более чем в два раза меньше исходного варианта. Кроме того за счёт изменения стратегии обработки удалось сократить время обработки почти на треть.

Все меры по оптимизации маршрута обработки можно условно разделить на два основных момента: 1- сокращение самого маршрута за счёт более рационального определения мест обработки; 2- оптимизация траектории движения инструмента за счёт использования оптимальных типов обработки.

Сокращения самого маршрута обработки можно достичь заменой большого количества отдельных переходов обработки, схожих по типу обработки и требуемому результату, одним переходом, сочетающим в себе обработку сразу нескольких мест. В нашем случае мы создали переход черновой обработки, на котором помимо «разгрузки» внутренней полости детали так же сразу выполняется и черновая обработка. Это позволило не только сократить последующую чистовую и финишную обработку, но также за счёт того, что применяется инструмент большего диаметра, существенно уменьшить время выборки большого объёма материала. Кроме того, использование такого типа обработки как «Спираль II» позволяет сократить длину траектории обработки за счёт исключения участков подхода/отхода к обрабатываемому контуру. А способ определения места обработки не только контурами, но и поверхностями позволил максимально приблизить геометрию заготовки после этого перехода к готовой детали.

Рис. 5 Результат оптимизированной черновой обработки.

Далее идёт обработка трёх островов. В оригинальном варианте они обрабатываются переходом «Фрезеровать 3х», плюс после этого дополнительно обрабатывается область между бобышками и максимальным внутренним диаметром. В нашем варианте мы использовали переход «Фрезеровать 2,5х», при этом указали ограничивающий контур и поверхности. Таким образом, мы запрограммировали фактически 3х обработку, используя 2,5-х координатный переход. Кроме того, контура и грани, которые мы указали, заданы с учётом поверхностей, которые в оригинальном маршруте обрабатываются отдельно. Тип обработки, использованный нами, аналогичен применённому в оригинальном переходе, однако поперечные (относительно бобышек) проходы заменены продольными, что позволило сократить перемещения инструмента одновременно по 3-м координатам, а значит и сократить управляющую программу.

Рис. 6 Оптимизированная 2.5-х траектория.

Следующий переход в Операции 010 - это чистовая обработка всей внутренней поверхности детали. Здесь мы по аналогии с предыдущими переходами применили 2,5-х координатное фрезерование с учётом поверхностей, что позволило нам плюс ко всему прочему использовать тип обработки «Спираль II», позволяющий обработать произвольные области от периферии к центру. Следует отметить, что чистота поверхности, задаваемая в оригинальном маршруте параметром «Гребешок», в нашем случае определяется параметром «Глубина резания», а это позволило обеспечить наиболее равномерное снятие остаточного припуска на каждом проходе вдоль контура. Так же нужно уделить внимание ограничивающим контурам, используемым в этом переходе. В качестве наружного контура мы использовали 3D ребро модели. В качестве внутреннего контура, описывающего перемычки на внутренней поверхности детали, мы использовали 2D контур. Его мы построили в модуле ADEM CAD следующим образом: получили проекции с нужных нам ребер на рабочую плоскость, что существенно сократило трудоёмкость при дальнейшем задании контуров в модуле ADEM САМ. Кроме того, этот же контур мы использовали и при чистовой обработке перемычек, заданной следующим переходом.

Рис. 7 Чистовая обработка поверхности.

Так как предварительно мы уже провели черновую выборку металла и чистовую обработку внутренней полости детали с остаточным припуском на внутренний контур, то для получения чистового профиля перегородок внутренней полости нам будет достаточно выполнить лишь один проход вдоль внутреннего контура. При этом будет сниматься слой материала, равный остаточному припуску на предыдущих переходах.

Последние 2 перехода в маршруте обработки, определенном в Операции 010, по сути идентичны последним 3-м переходам Операции 005. Отличие лишь в способе определения места обработки. Так для обработки верхних граней перемычек в отличие от оригинального маршрута, где использовались дополнительно построенные для этого контура, мы определили геометрию места обработки, используя 3D рёбра объёмной модели, что позволило опять же сократить время на дополнительные построения в CADе и задание обработки в САМе.

Таким образом по результатам проведённой оптимизации нельзя однозначно сказать, что маршрут обработки получился «более правильным», скорее можно утверждать, что обработка стала более рациональной, а работа технолога соответственно более плодотворной.

Ещё раз факты:

005 операция - первоначальный маршрут обработки:

Рис. 8

010 операция - оптимизированный маршрут:

Рис. 9

Удалось свести к минимуму количество дополнительных построений, сократить УП более чем в два раза, а время обработки почти на треть.

005 операция: длина УП 58187 кадров. Время обработки 2 ч. 50 мин. 46 сек.

010 операция: длина УП 27988 кадров. Время обработки 2 часа 07 мин. 56 сек.

Эти два кратких примера являются простейшей иллюстрацией современной тенденции рационального применения САПР для повышения эффективности конструкторско-технологической подготовки производства.

Закрыть