Известно, что судьба любого проекта зависит от технологичности его реализации. Технологичность в большинстве случаев определяется на только понятием возможности изготовления, но и себестоимостью. Последняя играет все большую роль в условиях рыночной экономики. Нерентабельность суть нетехнологичность для современного состояния экономики. Сколько смелых проектов так и остались на пыльных стеллажах в бумажном и электронном виде по самым, казалось бы, элементарным причинам: не нашлось оборудования, материала, возможности обеспечить точность, денег и т.п. Поэтому технологическая проработка должна быть стержнем проектно-конструкторской деятельности на всех этапах разработки изделия и являться основой для финансовых критериев принятия решений.
Сегодня наиболее распространенным способом изготовления деталей машиностроения является металлообработка резанием. Более того, в таких способах как штамповка или литье под давлением используется дорогостоящая оснастка, которая также изготавливается, в основном, резанием. Тоже самое можно сказать и об изготовлении изделий из пластмассы, стекла, резины и других неметаллов. Добавим, что для электроэрозионного прожига применяются электроды обводообразующей формы из меди и графита, которые также производятся на металлорежущих станках.
Так как обработка резанием (фрезерование, точение, сверление и др.) cоставляет основу технологии машиностроения, ограничимся рассмотрением данного сектора производства. Самым известным и распространенным методом поиска рациональных решений является метод итераций.
На практике это выглядит примерно так. Конструктор, руководствуясь своими критериями (в том числе и технологическими), создает чертежи изделия, которые им же редактируются после анализа в технологическом бюро или непосредственно на производстве с учетом возможности изготовления. Процесс этот не мгновенный, так как еще до начала технологического анализа необходимо "прочитать" чертежи и понять, что, собственно, имел ввиду конструктор.
А что если конструктору предоставить с самого начала те же критерии, которыми будет руководствоваться технолог ? При этом изменения проекта, наверное, будут минимальны. А может быть пойти еще дальше ? А что если конструктору дать экспериментальный участок или цех, но не реальный, а виртуальный !?
ADEM - конструкторское бюро и экспериментальное производство
Итак, предоставим конструктору универсальный инструмент, позволяющий создавать модель изделия и далее производить металлорежущие операции для получения модели из заготовки. Подобный комплекс называется интегрированной CAD/CAM системой.
Рис. 1 Модель детали и моделирование обработки в ADEM
Создание моделей в системе ADEM основано на современных методах плоской и объемной графики. Сложность моделей практически ограничена лишь ресурсами компьютера. Затраты на моделирование зависят от подготовки пользователя. При этом система легко осваивается и ничем не ограничивает фантазии разработчика.
Что касается моделирования механообработки, то для этого процесса необходимо выбрать из базы соответствующий станок и инструмент и назначить ряд технологических параметров. Система сама рассчитает траекторию движения инструмента и произведет визуальное моделирование процесса механообработки.
ADEM предоставляет пользователю все возможные варианты обработки. Очевидно, что возможности реального производства ограничивают этот перечень. Например, отсутствие пятикоординатных станков не позволит производить фрезерование с одновременными вариациями по пяти осям. Перечень возможностей также реально может быть ограничен отсутствием какого либо инструмента.
Если ADEM на столе у конструктора оснащен базами станков, инструментов и стратегий, соответствующих возможностям и условиям реального производства, то это позволяет на этапе проектирования принимать более осознанные и технологичные решения.
Например, в течение последних лет несколько технологических подразделений ГКНПЦ им. М.В. Хруничева проводят работы по реорганизации производства. Основная часть этих работ пришлась на повышение технологичности и сокращение сроков работ по изготовлению для РКЗ горячековочных штампов, производство которых позволяет серьезно экономить на стадиях доводочных операций, а также уменьшает отходы производства. Выписка из одного из протоколов совещаний гласит:
«…принято решение о продлении срока опытной эксплуатации АДЕМ на период проектирования и изготовления ковочного штампа на станке с ЧПУ, чтобы можно было протестировать все модули системы, с учетом особенностей производства РКТ на РКЗ. Анализ выполненных работ показывает, что применение системы АДЕМ по самым пессимистическим прогнозам обеспечивает сокращение трудоемкости и сроков ТПП на 50% при одновременном сокращении трудоемкости и расхода материала в основном производстве.»
Специалисты РКЗ на заседании ТС службы Главного технолога 22.06.2000 отметили:
· «…эффективность применения системы ADEM для решения задач по комплексному сквозному проектированию-изготовлению ковочных штампов в рамках специализированного участка.
· Рекомендовать руководству РКЗ приобрести систему ADEM для продолжения работ по созданию автоматизированной системы технологической подготовки и решения текущих приоритетных производственных задач ИП.»
Другой пример - применение ADEM на предприятиях, проектирующих и изготавливающих газотурбинное оборудование для ОАО "Геофит" г. Томск (концерн "Юкос"). Это всякого рода насосы для перекачки нефти, лопатки, роторы турбин нагнетателей и т.п.
Рис.2 Заказ на изготовление прессформ для лопаток данного насоса для перекачки нефти был выполнен для одного из предприятий Томского отделения концерна «Юкос»
ADEM - расширяет возможности реального производства
Мы привыкли уже к тому, что системы автоматизированного проектирования повышают производительность черчения, решают задачи управления станками, но чтобы программные средства заменяли современное дорогостоящее оборудование - редкость. Но именно так работает CAD/CAM ADEM на ряде российских предприятий.
То, как математический аппарат ADEM помогает отечественным машиностроителям, проиллюстрируем на примере детали "крыльчатка", проектирование которой производилось на Армавирском ЭТЗ.
Рис.3 Крыльчатка
Проектирование объемной модели в ADEM не вызвало затруднений. Однако, воплотить 3-х мерную модель в металл обычными методами обработки не удалось по причине отсутствия на предприятии-соисполнителе станка с согласованным движением по трем осям.
Для этого потребовалось обратиться к стратегии механообработки Z-level, реализованной в модуле ADEM CAM. В этом случае, инструмент движется по плоской траектории с элементарным приращением по третьей оси (Z) при согласовании только лишь осей X и Y.
Наличие в системе данной методики расчета позволяет использовать устаревшее оборудование для выполнения некоторых объемных задач и экономить, если это допустимо, средства на приобретении дорогостоящего оборудования.
Возможности ADEM версии 6 можно применить и к оптимизации управляющей программы. Ряд 2.5 координатных станков с ЧПУ имеет встроенные циклы объемной обработки по трем осям - движение по спирали. Любой технолог, который сталкивался с такой задачей, знает ее трудоемкость. В общем случае движение по спирали происходит при задании круговой интерполяции с расчетом дополнительных параметров – приращений по координате Z и дополнительной оси W, характеризующей угол наклона спирального движения относительно центра координат. Вполне естественно, что никакой ручной расчет не в состоянии справиться с программированием этого цикла при наличии сложной траектории движения. И только комплексный подход с применением плоского моделирования и параметрически заданных поверхностей в ADEM позволил получить управляющую программу и обработать эту модель (см. рис.4).
Рис.4
Описанные примеры не являются отдельными уникальными решениями производственных задач в системе ADEM. Большая совместная работа, проводимая, в частности, с немецкими пользователями CAD/CAM ADEM, заставляет ориентироваться на высокоскоростную обработку, быстрыми темпами входящую в инструментарий современных технологов. В общем случае ADEM решает широкий круг задач, связанных с конструкторско-технологической подготовкой производства на разных стадиях. Например, по отзыву руководителей ПО «Свет» (г. Можга, Удмуртия), без применения ADEM они не смогли бы выделить достаточно средств для запуска нового цеха в 2000 году. А одно рабочее место ADEM на ИЭМЗ (г. Ижевск) позволяет готовить до 600 управляющих программ в год. Много это или мало – вопрос спорный, бесспорно одно: налицо сокращение материальных и трудовых ресурсов, перераспределение которых позволяет развивать производство более быстрыми темпами.
Десятилетний опыт эксплуатации CAD/CAM ADEM на предприятиях бывшего СНГ и за рубежом доказал жизнеспособность и актуальность методов решения производственных задач, заложенных разработчиками в основу системы. Удобство работы пользователя, многовариантность методов получения готового результата, наличие открытых информационных каналов делает ADEM привлекательным для пользователя, умеющего беречь и ценить свои и производственные ресурсы.