Введение
Эта статья посвящена популярной отечественной интегрированной конструкторско-технологической системе ADEM-VX, которая играет важную роль не только на производстве, но и при подготовке технических специалистов современного уровня.
Авторы попытались максимально кратко изложить возможности и целевое назначение этого наукоемкого продукта в виде экспресс-обзора учебного курса “Автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства” Юргинского технологического института (филиала) Томского политехнического университета.
Основными этапами данного обзора являются три главные составляющие:
- проектирование моделей изделий и выпуск конструкторской документации;
- программирование станков с ЧПУ на основе моделей;
- проектирование техпроцессов и выпуск технологической документации;
Вопросы проектирования сборочных единиц, параметрического проектирования, управления документами, работы с библиотеками и БД, анализа технологичности, оптимального раскроя, создания прессформ и многие другие возможности системы ADEM-VX в данный обзор не включены и рассматриваются в рамках общего курса.
1. Проектирование моделей изделий и выпуск конструкторской документации
Конструкторский модуль системы ADEM CAD является системой универсального гибридного моделирования. Он одинаково хорошо работает как с плоскими объектами в качестве эффективной “чертилки”, так и с твердыми объемными телами и с поверхностями.
Одной из уникальных особенностей ADEM CAD является возможность применения к плоским объектам булевых операций: объединения, дополнения и пересечения, что позволяет существенно сократить трудоемкость плоского проектирования и черчения.
Для построения и редактирования объемных тел и поверхностей используются единые методы и команды. Твердое тело можно разбить на составляющие грани и таким образом перейти к поверхностному представлению модели, и наоборот.
В ADEM-VX имеется целый ряд команд, характерных для систем поверхностного моделирования, например: создание поверхности по границам твердого тела, где поверхности и рабочие плоскости в равной степени могут использоваться в качестве границ для отсечения участков других тел и поверхностей.
Помимо обычных способов модификации моделей, таких как скругления углов и срезание фасок, система насыщена специфическими командами: локальными операциями, построением оболочек, восстановлением поверхностей и др.
Реализованы в системе и традиционные операции объемного твердотельного моделирования, такие как: добавление материала к телу, добавление материала проецированием и смещением. Булевы операции выполняются в явном виде, что позволяет гибко выстраивать модель из независимо построенных фрагментов.
В ADEM CAD предусмотрено несколько способов построения отверстий в телах: как сквозных, так и на заданную глубину с произвольной осью и по нормали к поверхности. Впрочем, в качестве исходных профилей могут выступать замкнутые и незамкнутые контуры. Предусмотрена и команда построения отверстий стандартной формы, в том числе и с резьбой.
По построенной трехмерной модели можно в полуавтоматическом режиме получить соответствующую конструкторскую документацию. Данная задача решается с помощью команд создания видов, разрезов и сечений по 3D моделям. Причем между генерируемыми видами, разрезами и моделями сохраняется ассоциативная связь.
После внесения изменений в модель и регенерации видов изменения отражаются и на чертеже. В случае, если на видах были проставлены размеры, система изменит их значение и сообщит об этом пользователю.
В плане подготовки чертежей в ADEM CAD стоит отметить полную поддержку Единой Системы Конструкторской Документации, с соответствующей гибкой простановкой размеров, знаков шероховатости, допусков на отклонение от формы и расположения поверхности и других элементов оформления.
Таким образом, ADEM CAD является частью интегрированной системы, модулем предназначенным для автоматизации конструкторского проектирования, который позволяет решать полный спектр задач от эффективного гибридного построения моделей изделия до оформления конструкторской документации.
2. Программирование станков с ЧПУ на основе моделей
Среди всех возможностей системы по программированию оборудования с ЧПУ в технологическом модуле ADEM CAM рассмотрим формирование управляющих программ для фрезерования.
Для программирования ЧПУ нужно: cоздать программную операцию, задать модель оборудования, инструмент, форму заготовки, необходимые технологические команды и подключить нужный постпроцессор. К операции можно добавлять конкретные технологические переходы и конструктивные элементы.
При задании конструктивных элементов для 2,5-координатной обработки могут использоваться 7 типов: колодец, стенка, окно, паз, плоскость, уступ и плита. Их определение может осуществляться как на основе простых плоских контуров, так и на основе граней и ребер 3D-модели.
Дополнительно при задании геометрии плоскими контурами можно вводить наклон стенок, скругления дна, назначать припуск на дно и стенки, индивидуально для каждого из выбранных контуров. Для большинства конструктивных элементов можно задавать острова с различной глубиной относительно плоскости привязки конструктивного элемента.
Конструктивные элементы для 3, 4 и 5 координатного фрезерования формируются на основе 3-мерной модели изделия или ее комбинации с плоскими контурами. Геометрия задается посредством указания обрабатываемых и контрольных поверхностей, пространственных кривых и пр.
После задания всех необходимых параметров перехода автоматически формируется траектория движения инструмента. Различные виды моделирования движения инструмента позволяют эффективно проводить отладку траектории.
Широкий выбор способов формирования подхода и отхода позволяет формировать эффективные управляющие программы с минимумом нерабочих перемещений.
Система может формировать траектории с большим количеством различных типов обработки: зигзаг, петля, спираль, эквидистанта, контурные и эквидистантные зигзаг и петля, а также другие.
Назначение геометрии инструмента может осуществляться как заданием параметров в одном из шаблонов инструмента, так и на основе построенных контуров.
Широкий выбор возможных вариантов врезания позволяет избегать появления зарезов, а механизм оптимизации подачи в зависимости от толщины стружки, снимаемой каждым зубом фрезы, продлить срок службы инструмента.
Любой из видов 2.5 и 3-х координатной обработки может быть размещен на произвольном теле вращения, позволяя например, реализовать обработку на конусе или цилиндре.
Между геометрической моделью и маршрутом обработки сохраняется ассоциативная связь: при изменении геометрии автоматически пересчитывается траектория движения инструмента. Связь является двунаправленной. Т. е. при попытке в модуле CAD внести в модель изменения, которые сделают некорректным задание конструктивных элементов, например при удалении контура, использующегося в CAM, система выдаст соответствующее предупреждение.
Сформированная траектория может быть сохранена в текстовом файле и отредактирована вручную в редакторе CL-DATA. Для верификации управляющих программ используется модуль ADEM Verify, позволяющий отследить ошибки управляющей программы, такие как зарезы и столкновения, сравнить результат обработки с эталонной моделью.
ADEM CAM способен решать широчайший спектр задач при формировании управляющих программ для фрезерной, токарной, электроэрозионной, лазерной и других видов обработки, а поддержка таких функций как высокоскоростная обработка и плунжерное фрезерование, вкупе с эффективным функционалом модуля, ставит его в один ряд с наиболее передовыми системами подобного класса.
3. Проектирование техпроцессов и выпуск технологической документации
Модуль ADEM CAPP является системой проектирования технологических процессов, которая позволяет с различной степенью автоматизации проектировать единичные, групповые и типовые ТП по многим направлениям: механообработка, сборка, сварка, гальваника, штамповка и др.
Рассмотрим некоторые его особенности на примере создания единичного технологического процесса механической обработки.
Основным элементом исходных данных в процессе разработки является конструкторская документация. При этом вся необходимая информация из конструкторской документации, такая как материал изделия, сортамент, масса, автоматически переходит в техпроцесс.
Технологическая информация в системе представляется в виде структурированного дерева операций, переходов, единиц оснастки и других элементов. К каждой операции могут быть добавлены соответствующие эскизы, созданные с привлечением функционала модуля CAD.
В ADEM CAPP существует несколько методов создания единичных техпроцессов. Один из них – последовательное формирование структуры, путем добавления операций, переходов, эскизов и т. д. При этом в распоряжении технологов находятся классификаторы операций и переходов, базы по оборудованию, оснастке, режущему и мерительному инструменту. Используется контекстная фильтрация, позволяющая отсечь несовместимые сочетания операций, оборудования, переходов и оснастки, вследствие чего сокращается объем обрабатываемой пользователем информации. Автоматизированы процедуры назначения режимов резания и определения норм времени.
Одна из важных особенностей ADEM CAPP – интеграция с модулем CAM. Т.е. программная операция на общих основаниях включается в технологический процесс. Выбранный при этом инструмент и режимы обработки автоматически добавляются в технологию и при формировании документации заносятся в технологические карты и ведомости. После расчета траектории и создания управляющей программы в данные соответствующей операции вносятся точные значения норм времени.
Порядок операций, переходов и иерархия элементов могут быть с легкостью изменены с последующей автоматической перенумерацией, что позволяет гибко реорганизовывать структуру технологического процесса.
Другим способом проектирования техпроцесса является использование типовых технологических объектов. Любой технологический объект, будь то операция, или переход, может быть сохранен и в дальнейшем использован при разработке других технологий как в неизменном виде, так и с последующей корректировкой. Наряду с этим в системе возможна работа нескольких технологов над одним большим техпроцессом, состоящих из самых разных операций.
Еще один вариант проектирования – использование объектно-ориентированных технологий, в том числе алгоритмов автоматического создания маршрутов обработки. Ярким примером такого подхода является сервис создания маршрута обработки отверстия, который позволяет на основе данных о размере, точности и типе отверстия сформировать полный маршрут его обработки.
В ADEM CAPP предусмотрены широкие средства настройки и адаптации системы к конкретным требованиям пользователя. Они включают в себя: настройку вида формируемой документации, в том числе создание собственных бланков карт и отчетов, пополнение и редактирование баз данных оборудования, его привязку к производственным подразделениям, баз данных оснастки, режимов резания и норм времени, перечень операций, переходов и т. д.
Конечной целью технологического проектирования является технологическая документация и сводные данные по материалам, оснастке, инструменту и др. для передачи в системы планирования, учета и управления производством.
ADEM CAPP формирует различные виды карт, ведомостей и отчетов, а это более 50 возможных выходных форм, выполненных в полном соответствии с требованиями пользователя.
Таким образом, ADEM CAPP является гибким средством автоматизации труда технолога и позволяет существенно повысить эффективность технологического проектирования.
Заключение
Отметим, что модули, рассмотренные в этом экспресс обзоре, а также все остальные модули и компоненты системы ADEM-VX глубоко интегрированы друг с другом. Они представляют единое конструкторско-технологическое пространство, что явно выделяет систему среди других продуктов на рынке САПР.
Практически ADEM-VX органично сочетает средства автоматизации для различных видов инженерной деятельности, оперативное взаимодействие которых является ключом к рентабельному производству.
ADEM-VX можно назвать надежной основой построения процесса конструкторско-технологического проектирования и уникальным средством подготовки специалистов широкого профиля, которые крайне востребованы современным машиностроением.
авторы статьи: Быков А.В., Вальтер А.В., Дуреев В.В.