Подготовка данных для производства имеет ряд особенностей, которые требуют дополнительных средств контроля и модификации исходных данных.
На один конструкторский документ (модель) создается множество технологических документов (моделей). Это связано с многоступенчатыми технологическими переделами, которые содержит техпроцесс до получения окончательного результата.
Вывод – необходим аппарат редактирования исходной конструкторской модели для получения технологических моделей.
Производства работают не с одним заказчиком, а с группой заказчиков, оснащенных различными САПР. Иметь на производстве все разнообразие CAD систем для редактирования моделей – сверхзатратно! Особенно если учесть обучение персонала, техподдержку, обновление лицензий и т.п.
Более того, исходные данные могут приходить не только в виде твердотельных, поверхностных и полигональных моделей, но и виде чертежей и даже сканированных чертежей и эскизов.
Рис.1 Схема подготовки производства для широкого спектра заказчиков
Вывод: для конструкторско-технологической подготовки производства необходима CAD/CAM/CAPP система, которая бы имела возможность работы со всем разнообразием исходных моделей, начиная с растрового и плоского векторного представления, заканчивая поверхностным и твердотельным моделированием.
Обмен данными между системами в виде дерева построений сегодня составляет серьезную проблему. Более того, возможности редактирования на базе истории создания, заложенные конструктором в модели, как правило, не достаточны для технологического редактирования.Это является одной из главных причин частых случаев построения модели для производства заново, практически с нуля.
Поэтому, технологическая система должна иметь возможность прямого редактирования исходной модели без привлечения истории создания.
Рис.2 Прямое редактирование исходной модели для получения технологических моделей на разных этапах изготовления
Теперь о других проблемах обмена данными. Огромную роль в этом вопросе играет подготовленность конструкторской системы к формированию экспортных данных. Опыт показывает, что в этой части CAD системы могут быть разделены на следующие категории.
- Система предоставляет средства для создания прямого интерфейса обмена данными. Это лучший вариант, который позволяет создать прямую интеграцию сверху-вниз. Среди таких продуктов можно назвать: AutodeskInventor, Catia, ProE, SolidWorks. С ними в ADEM реализован прямой интерфейс.
- Система имеет развитый экспорт через стандарты 3D обмена, такие как: SAT, IGES, STEP, и 2D обмена через DXF. При обоюдном желании сторон всегда можно наладить грамотный обмен данными без потери геометрической информации. Тому есть достаточно много практических примеров.
- Система имеет проблемный экспорт. Причин может быть две. Первая — при разработке системы использованы нестандартные библиотеки обмена. Вторая, значительно более серьезная — само математическое ядро системы не позволяет создавать модели с необходимым качеством данных. Если первая причина может быть исправлена в обозримом времени, то вторая может быть не исправима вообще.
Проиллюстрируем понятие качества данных на таком примере.
Для механообработки детали с погрешностью не более 0,1 мм требуется генерация траектории движения инструмента с погрешностью не более 0,01 мм. Для обеспечения такой точности при создании управляющей программы необходимо опираться на модель с погрешностью не более 0,001 мм. По современным меркам вообще лучше иметь исходную модель с погрешностями, не превышающими 10-6 мм.
А что будет, если уже исходная модель имеет погрешности до 0,13 мм? Это реальная цифра, полученная при анализе файлов, создаваемых в однойизвестной системе.
Если такие системы могут устраивать конструкторов и такой точности хватает для провязки конструкции и выпуска чертежей, то для производства это прямой путь к ошибкам и к полной переработке моделей с нуля.
Исходные модели могут не учитывать возможности существующих технологий и средств производства (оборудования, инструмента и т.п.). Поэтому необходим входной контроль моделей на технологичность.
Одним из современных вспомогательных средств контроля на технологичность являются системы автоматического распознавания конструктивных технологических объектов и технологической структуры изделия. В распознавания выявляютсякак обрабатываемые, так и”странные” объекты, которые система не может классифицировать с точки зрения стратегий изготовления и перечня оборудования.
Рис.3 Распознавание технологической структуры для токарно-фрезерной обработки для конкретного оборудования
Для производств с ЧПУ самая серьезная проверка моделей происходит на этапе работы CAM-системы по формированию программы для станка. Здесь выносится практически окончательный вердикт о валидации модели после верификации виртуального результата обработки с исходнойисходной моделью.
Рис.4 Виртуальное моделирование механообработки
Но и это, как правило, не последняя стадия проверки. Многие производства используют опыт предварительного изготовления детали из относительно недорогих материалов типа оргстекла, прессованной древесины, и пр.
Рис. 5 Натурный макет агрегата, выполненный механообработкой из оргстекла
Вывод: CAM системы – главный инструмент геометрического и технологического контроля модели для производств с ЧПУ.
Несколько слов о дискретных моделях. Имеются в виду модели, где информация об объекте хранится как список аппроксимирующих треугольных граней, которые описывают его поверхность. Подобное представление имеет STL-формат.
Многие системы имеют возможность экспорта моделей только в STL формате. Это относится как к ПО, которое идет в составе с контрольно измерительными машинами и сканерами, так и ко многим дизайнерским САПР.
Работа с этим форматом данных требует специальных дополнительных возможностей от системы.
В системе ADEM с STL объектами можно производить конформные операции типа перенос, поворот, копирование, зеркальное отражение и т.п. Можно также разделять объекты на части линиями разъема. Это в первую очередь представляет интерес для обработки внутренних полостей таких моделей на станках с ЧПУ.
Более того, в ADEM есть возможность превращения STL модели в твердотельную, с которой потом можно делать любые конформные и некомфорные преобразования. Следует заметить, что при работа с реальными STL моделями в твердотельном виде требует существенных компьютерных ресурсов.
Исходная модель может быть представлена не только в векторном, растровом, поверхностном и твердотельном виде, но и в виде готовой управляющей программы (УП) для станка с ЧПУ. Такие случаи не редкость на производстве,когданеобходимо используя старую УП запустить производство на новом оборудовании.
Вывод: необходимы средства реновации готовых управляющих программ и реверсные технологии восстановления моделей.
ВЫВОДЫ
Валидация моделей для конструкторско-технологической подготовки производства требуют комплексного подхода, который предусматривает участие в этом процессе широкой разновидности типовданных.
Процесс не может быть ограничен только геометрическим анализом, в него должны входить технологические аспекты производства.
Андрей Быков
Константин Карабчеев