Лекции Т / Кадровая стратегия. Промышленность и ВУЗы

Перечисленным требованиям в полной мере отвечает российская система T-FLEX CAD, разработанная фирмой АО «Топ Системы» (www.topsystems.ru). К моменту начала поиска подходящей CAD-системы в лаборатории кафедры кузовостроения и обработки давлением был оборудован компьютерный класс с современными персональными компьютерами, и мы приобрели сетевую лицензию на 5 полнофункциональных рабочих мест T-FLEX CAD 3D со значительной скидкой. Надо отметить, что особенностью системы T-FLEX CAD 3D является возможность создания общепринятых машиностроительных чертежей, то есть возможно как 2D-проектирование, так и черчение.

CAD-система была куплена и установлена в компьютерном классе, оставалось внедрить данную систему в учебный процесс.

Обучение студентов работе с T-FLEX CAD разделено на два уровня в соответствии с вышеуказанными дисциплинами, связанными с САПР.

На первом уровне, в лабораторном курсе по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования», большое внимание уделялось изучению двумерного проектирования с помощью системы T-FLEX CAD и созданию как параметрических машиностроительных чертежей, оформленных в соответствии с требованиями ЕСКД, так и параметрических сборок.

На втором уровне, в курсе «САПР технологии и оборудования», осуществляется изучение основ трехмерного проектирования в системе T-FLEX CAD, способов построения расчетных схем технологических процессов штамповки для последующего компьютерного моделирования и создания 3D моделей штампового инструмента, и основ разработки собственных прикладных программ на базе возможностей, заложенных в T- FLEX CAD.

В лабораторный курс по дисциплине «САПР технологии и оборудования» вынесено только изучение трехмерного проектирования в T-FLEX CAD 3D, и построение расчетных схем штамповки и 3D моделей инструмента для компьютерного моделирования технологических процессов обработки металлов давлением. Разработка прикладных программ на базе T-FLEX CAD, по нашему мнению, выходит за рамки данного лабораторного курса. Поэтому подобные задания выдаются индивидуально, наиболее способным и талантливым студентам и магистрам, при выполнении ими квалификационных работ, то есть в качестве заданий на дипломное проектирование и выполнение магистерских работ.

Для проведения лабораторных работ по 2D- и 3Dпроектированию в T-FLEX CAD разработаны индивидуальные задания для студентов. Задания для каждой лабораторной работы подготавливались таким образом, чтобы можно было рассмотреть и проработать со студентами во время одной работы определенные команды и операции T-FLEX.

Например, на рис.1 приведено типовое задание к лабораторной работе, связанной с построением сборочных чертежей с использованием фрагментов и библиотек стандартных элементов.

Рис.1

На рис.2 приводится типовое задание по трехмерному проектированию. Особенность данного задания в том, что для создания модели достаточно использовать только операцию выталкивания и булеву операцию.

Рис.2

Компьютерное моделирование технологических процессов обработки металлов давлением на кафедре «Кузовостроение и обработка давлением» МГТУ «МАМИ» осуществляется с помощью конечно-элементной системы QFORM-2D российской компании «Квантор-Софт». Данная версия системы позволяет моделировать плоское и осесимметричное течение металла, т.е. решать задачи обработки металлов давлением в двумерной постановке.

Подготовка расчетной схемы моделируемого технологического процесса штамповки осуществляется в T-FLEX CAD, который позволяет экспортировать данные в формат DXF, понятный для QFORM. Расчетная схема включает геометрическое представление об инструментах и форме заготовки.

Конечно, расчетную схему штамповки можно задавать и в AutoCAD, так как формат DXF является стандартом данного программного пакета. Однако при этом мы

теряем возможность создавать параметрический чертеж. Это необходимо в том случае, если по результатам компьютерного моделирования штамповки необходимо изменить первоначальную геометрию инструмента, то есть расчетную схему, в максимально короткие сроки. Например, требуется изменить значение радиуса закругления или штамповочного уклона на матрице. В T-FLEX CAD для этого достаточно изменить значение параметра, определяющего нужную величину (радиус закругления или штамповочный уклон) и расчетная схема адекватным образом перестроится. В системе AutoCAD для получения этого же результата тратится гораздо больше времени.

В качестве примера на рис.3 представлена расчетная схема для моделирования горячей объемной штамповки осесимметричной детали с тонкими стенками и большим фланцем, созданная в T-FLEX CAD. На рис.4 показана геометрическая модель данной расчетной схемы, обработанная в графическом редакторе системы QFORM. И наконец, на рис.5 приведена конечно-элементная модель для расчета технологического процесса штамповки в QFORM.

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Задача создания математической модели штампового инструмента является более сложной по сравнению с построением 3D моделей конкретных деталей. В этом случае требуется тщательный анализ формы детали, правильный выбор плоскостей разъемов инструмента и последовательности разделения детали на части, которые будут относиться к различным инструментам (пуансону и матрице). Однако студенты к моменту изучения способов построения 3D моделей штампового инструмента уже владеют навыками работы с 3D операциями. Поэтому данная задача им по силам. На рис.6 показана последовательность перехода от 3D-модели детали к модели штамповой оснастки. Решение подобной задачи характерно при реализации сквозного конструкторскотехнологического проектирования в заводских условиях. Кроме этого, полученную 3D модель штамповой оснастки можно использовать для моделирования объемного течения материала в инструменте при штамповке. Для моделирования могут быть использованы специализированные системы, такие как DEFORM-3D (Scientific Forming Technologies Corporation, USA), FORGE-3 (Transvalor S.A., France), SUPERFORGE (MacNeal Schwendler Corporation, USA) или QFORM2D/3D ( «Квантор-Софт», Россия).

Рис.6

Последний вопрос, который включен в учебный процесс по дисциплине «САПР технологии и оборудования» связан, как мы уже говорили, с разработкой прикладных программ, основанных на T-FLEX. Эти программы позволяют автоматизировать кузнечно-штамповочное производство и, в частности, проектирование технологического процесса штамповки и штамповой оснастки. Так, в рамках магистерской работы,

выполняемой на кафедре «Кузовостроение и обработка давлением» магистрантом Д.Флотским разработана прикладная программа раскроя листового материала на заготовки. На рис.7 приводится интерфейс данной программы и результаты расчетов по ней.

Рис.7

После введения в учебный процесс T-FLEX графическая часть многих дипломных проектов стала выполняться в этой системе. На рис.8 показан один из листов дипломного проекта, тематикой которого является разработка технологии горячей объемной штамповки. На этом листе представлен сборочный чертеж штампа, построенный в T- FLEX CAD. Очевидна сложность сборочного чертежа, также как и высокий уровень его исполнения.

Рис.8

В заключение отметим, что в перспективе мы предполагаем приобрести систему T- FLEX/ШТАМПЫ, предназначенную для автоматизации процесса проектирования штампов для холодной листовой штамповки. Мы хотим научить студентов работать с современными CAD/CAM-системами, применяемыми на производстве. T- FLEX/ШТАМПЫ ориентирована на совмещенное проектирование основного объекта и технологической оснастки для его изготовления и, по нашему мнению, позволит усилить подготовку студентов в этой области.