1.3 Интегрированные сапр и их преимущества [5]

Выпуску любого изделия предшествует конструкторско-технологическая под­готовка производства. Этот процесс занимает основное время от идеи до реализа­ции, поэтому сокращение сроков подготовки производства является основой по­вышения конкурентоспособности.

Как показывает практика, наиболее эффективными являются интегрированные САПР, то есть те, в которых присутствуют не один, а сразу несколько модулей (CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAM/CAE). В отличие от варианта использования отдельно стоящих систем типа А - для конструкторов, В - для технологов, С - для программистов ЧПУ и т.д., интегрированная система типа АВС позволяет исключить все проблемные моменты, которые происходят между А,В и С. А как показывает практика, на эти переходы уходит существенная доля времени конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) и именно там возникает большая часть ошибок.

Для успешной работы системы проектирования она должна обеспечивать глубокую интеграцию модулей, входящих в ее состав. Уровень их интеграции можно условно разделить на следующие ступени:

• интеграция методов конструирования;

• интеграция конструирования и технологии;

• интеграция методов проектирования технологии;

• интеграция проектов.

Ступень первая - Интеграция методов конструирования, включает в себя:

• совмещение методов растровой и векторной обработки документов;

• совмещение методов плоского и объемного моделирования;

• совмещение методов объемного твердотельного и поверхностного моделирования.

Одним из важнейших шагов внедрения САПР на предприятиях является переход от бумажных документов к электронным. Перевод бумажных документов в современную векторную форму представления информации крайне трудоемкий как по объективным причинам, связанным с не тривиальностью задачи восстановления данных, так и с качеством исходных бумажных документов. Поэтому наиболее разумной формой преобразования бумажных данных в электронные архивы является хранение сканированных бумажных документов в растровом виде с последующей возможностью растрового редактирования и векторного дополнения. Данный метод носит название гибридной растрово - векторной обработки и является промежуточной стадией компьютеризации проектно-конструкторских работ. В современных САПР реализованы возможности фильтрации, стирания, преобразования и копирования растровой информации. А для векторного дополнения или замены доступна вся функциональность плоского черчения и оформления документации.

Очевидно, что подобные электронные документы могут служить своего рода компактным вариантом информационной базы для компьютеризации КТПП, но, к сожалению, не являются достаточным условием ускорения этого процесса.

В основе автоматизации КТПП сегодня лежит метод математического моделирования разрабатываемых объектов. Самый простой вариант - плоское моделирование, подобное черчению с высокой точностью, недоступной традиционным способам. В этом случае модель описывается знакомыми всем видами, сечениями и разрезами, которые предписывает проекционное черчение.

В современных машиностроительных САПР конструктор может работать с плоскими объектами точно также как с твердыми телами, используя аппарат логических операций сложения, вычитания, пересечения. Эффективные алгоритмы параметризации позволяют создавать модели не только в соответствии с номинальными размерами, но и по середине поля допуска, что очень важно для последующего использования моделей в технологии. Автоматический контроль геометрии позволяет избегать многих ошибок, свойственных плоским задачам.

Следует заметить, что плоские и объемные модели находят свое применение в зависимости от типа задачи. Для того чтобы пользователь чувствовал себя в равной степени комфортно при решении задач разной размерности, обычно в САПР функции плоского и объемного моделирования интегрированы. Иными словами, пользователь не чувствует никакой разницы от того, какой тип моделирования он выбрал для решения задачи и может в любой момент продолжить данную работу в любой пространственной размерности. Что касается оформления конструкторской документации, то система обычно одинаково эффективно поддерживает и плоское черчение, и получение чертежей по объемным моделям, и комбинацию этих методов.

В современных САПР используется так называемое гибридное моделирование. Оно состоит из методов твердотельного моделирования, эффективно работающих для проектирования изделий машиностроения, и методов поверхностного моделирования, которые необходимы при создании изделий со сложными поверхностями, технологической оснастки высокого уровня и т.п.

Таким образом, конструкторское пространство интегрированных САПР - это единая среда, включающая весь спектр объектов, начиная от сканированных чертежей и вплоть до моделей, на основе которых можно проектировать технологические процессы и создавать УП для оборудования с ЧПУ.

Ступень вторая - Интеграция конструирования и технологии. Значение этой ступени становится заметным в первую очередь при обработке на станках с числовым программным управлением. Заметим, что приведённые ниже задачи практически невозможно решить, применяя различные - пусть и крайне функциональные - системы.

После завершения этапа конструирования наступает очередь технологов. Прежде чем приступить к проектированию маршрута обработки, технологу следует проверить соответствие размеров, указанных на чертеже/модели изделия, и фактической геометрии модели. От этого будет зависеть точность получаемой детали. Специальная функция контроля геометрии, позволяет практически мгновенно выявить проблемные места и откорректировать их либо вручную, либо используя механизм параметризации. Это механизм позволяет проанализировать геометрию эскиза и автоматически перестроить его в соответствии с заданными размерами, превращая тем самым эскиз в точный конструкторский чертеж. Как было сказано выше, параллельно выполняется автоматический пересчет геометрии на середину поля допуска, что избавляет технолога от множества рутинных перестроений.

Но основное преимущество второй ступени интеграции в CAD/CAM системе проявляется после того, как УП получена и изготовлена тестовая деталь. Изменения в конструкции детали могут возникнуть как на этапе опытного производства, так и при модернизации существующего изделия. В подобной ситуации, используя отдельную CAM-систему, маршрут обработки придется перестраивать практически заново, либо, изначально поделив его на отдельные фрагменты, пересобрать из кусочков (фрагментов обработки). Интегрированная САПР позволяет исключить этот трудоемкий процесс, так как технологическая часть системы постоянно наблюдает за действиями конструктора и оперативно вносит изменения в маршрут. Таким образом, после изменения конструкции технологу-программисту, достаточно просто выполнить регенерацию УП, которая коснется только тех переходов, геометрия которых претерпела изменения. Подобный объектно-ориентированный подход к созданию маршрута обработки не только упрощает создание и отладку УП, но и значительно экономит время переподготовки.

К тому же, интеграция конструкторского и технологического модулей существенно упрощает проектирование технологических процессов для универсального оборудования. В первую очередь это касается использования возможностей конструкторского модуля для создания операционных эскизов и выходных карт техпроцесса. Обычно интегрированные САПР обладают такой возможностью,поэтому для проектирования и выпуска технологической документации не требуется никакого дополнительного ПО.

Ступень третья - Интеграция технологии. На сегодняшний день существует четкое разделение между системами проектирования техпроцессов для универсального оборудования и системами подготовки УП для программного оборудования. Подобное, исторически сложившееся разделение, не является логичным. В идеале объектом проектирования технологии должен быть техпроцесс изготовления изделия, включающий в себя различные операции, в том числе и программные. Такая трактовка дается в ЕСТП, поэтому разделение технологических систем только нарушает логику проектирования. В то же время, даже программные операции должны содержать установочные, контрольные и другие вспомогательные переходы. Но существующие CAM-системы, озаботившись непосредственно выпуском УП, совершенно забыли о месте операций с ЧПУ в едином технологическом цикле.Однако в настоящее время эта проблема уже решена и проектирование технологического процесса ведется с использованием специализированных рабочих мест, позволяющих группе специалистов работать над одним техпроцессом одновременно. Если ведущий инженер-технолог решает выполнить определенные этапы обработки на станке с ЧПУ, то в состав техпроцесса включается необходимое количество программных операций. Технологи, отвечающие за создание универсальных операций, оформляют свою часть, а технологи-программисты могут приступать к созданию УП. При этом им доступны общие базы данных по инструменту, приспособлениям и любая другая нормативно-справочная информация. Вся информация, заданная в программной операции, становится доступной в общем техпроцессе, особенно это касается режимов резания, что в свою очередь обеспечивает более точное, почти прецизионное нормирование техпроцесса. А для программных операций становится возможным автоматическое получение карт наладки и других необходимых документов вместе с управляющей программой.

Ступень четвертая - интеграция проектов. Организуя проект в виде структуры изделия, можно формировать различного рода ведомости и отчеты. Например, ведомость используемых материалов и инструментов, сводные ведомости трудоемкости, карты тех. планирования и другие виды документов. Таким образом, можно наладить обмен информацией между машиностроительной САПР и остальными службами завода, создав общезаводскую систему управления предприятием. Исходя из вышесказанного, можно сделать следующие выводы:

1. Современная интегрированная САПР- это универсальный программный продукт, включающий в себя возможности нескольких различных предметно-ориентированных САПР под единой логикой управления и на единой информационной базе, гарантирующей однозначное представление разнородных объектов. Уже только за счет этого интегрированная система позволяет экономить ресурсы на внедрение, подготовку специалистов и поддержку автоматизации КТПП.

2. Исключение разрыва информационных потоков между конструктором и технологом обеспечивает максимально короткие сроки КТПП.

3. По уровню интеграции модулей, входящих в состав САПР, на сегодняшний момент обеспечивается максимально длинную цепочку этапов конструкторско-технологической подготовки производства. А функциональные возможности системы позволяют осуществить сквозной цикл проектирования - от формирования облика изделия до его материального воплощения.