Применение системы автоматического проектирования на ИП «Суслова»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Применение системы автоматического проектирования на ИП «Суслова»

СОДЕРЖАНИЕ автоматический проектирование unigraphics

1. Система подготовки производства ИП «Суслова»

1.1 Анализ CAD, CAM технологий

1.2 Организационная структура ИП «Суслова»

1.3 Технологический процесс производства штамповой оснастки ИП «Суслова»

1.4 Проблемы производства ИП «Суслова»

2. Мероприятия по модернизации систем CAD/CAM производства ИП «Суслова»

2.1 Возможность применения САПР NX Unigraphics

2.2 Автоматизация подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ в САПР NX Unigraphics

2.3 Технологическая документация САПР NX Unigraphics

2.4 Обозначение документации САПР NX Unigraphics

3. Построение инфраструктуры обмена данных

3.1 Общая информация

3.2 Обзор имеющихся интерфейсов

3.3 Модернизация обмена данными Заключение Список использованных источников Приложения

Перечень используемых условных обозначений, сокращений, терминов САПР — система автоматизированного проектирования;

CAD — Computer Aided Design — компьютерная поддержка конструирования;

САМ — Computer Aided Manufacturing — компьютерная поддержка изготовления;

САЕ — Computer Aided Engineering — компьютерная поддержка инженерного анализа;

УП — управляющая программа;

ЧПУ — числовое программное управление;

ТП — технологический процесс;

ККИ — карта кодирования информации;

КН — карта наладки;

КОУД — карточка учета обозначения технологической документации.

Введение

Почти все крупные предприятия используют в своей работе возможности компьютерной техники, в частности CAD, CAM, САЕ технологии, т.к. они предоставляют ряд преимуществ, таких как:

— совершенствование методов проектирования, в частности, использование методов многовариантного проектирования и оптимизации для поиска эффективных вариантов и принятия решений;

— повышение доли творческого труда инженера-проектировщика;

— повышение качества проектной документации;

— совершенствование управления процессом разработки проектов;

— частичная замена натурных экспериментов и макетирования моделированием на ЭВМ;

— уменьшение объёма испытаний и доводки опытных образцов в результате повышения уровня достоверности проектных решений и, следовательно, снижение временных затрат.

В настоящее время ситуация в области систем автоматического проектирования (САПР) технических систем сложилась таким образом, что образовался очевидный разрыв между специализированным информационным и программным обеспечением, реализующим проектный расчет изделий на различных этапах проектирования (специализированные САПР), и инструментальными средствами проектирования на ЭВМ. CAD, CAM системы предназначены для комплексной автоматизации проектирования, конструирования и изготовления продукции. В них фактически объединены две системы разного назначения, разработанные на единой базе, аббревиатуры которых расшифровываются следующим образом:

CAD — Computer Aided Design — компьютерная поддержка конструирования;

САЕ — Computer Aided Engineering — компьютерная поддержка инженерного анализа;

САМ — Computer Aided Manufacturing — компьютерная поддержка изготовления.

Этап конструирования (CAD) предполагает объемное и плоское геометрическое моделирование, инженерный анализ на расчётных моделях высокого уровня, получение чертежей.

Этап технологической подготовки производства (АСТПП) — на Западе называют САРР (Computer Automated Process Planing) — предполагает разработку технологических процессов, технологической оснастки, управляющих программ (УП) для оборудования с ЧПУ. Сюда входит задача САПР ТП — разработка технологической документации (маршрутной, операционной), доводимой до рабочих мест и регламентирующей процесс изготовления детали. Конкретное описание обработки на оборудовании с ЧПУ в виде управляющих программ вводится в систему автоматизированного управления производственным оборудованием (АСУПР), которую на Западе называют САМ.

1. Система подготовки производства ИП «Суслова»

1.1 Анализ CAD, CAM, САЕ технологий В зависимости от функциональных возможностей, набора модулей и структурной организации CAD, CAM, САЕ системы можно условно разделить на три группы: легкие, средние и тяжелые системы [1, стр.68].

Легкие системы. Это первый в сложившемся историческом развитии класс систем. К этой категории можно отнести такие системы, как AutoCAD, CAD-KEY, Personal Designer, ADEM, КОМПАС. Они, как правило, используются на персональных компьютерах отдельными пользователями. Такие системы предназначены в основном для качественного выполнения чертежей. Также они могут использоваться для двухмерного (2D) моделирования и трёхмерных построений. Эти системы достигли в последнее время высокого уровня совершенства. Они просты в использовании, содержат множество библиотек стандартных элементов, поддерживают различные стандарты оформления графической документации.

Системы среднего класса. Сравнительно недавно появившийся класс относительно недорогих трёхмерных CAD систем. К нему относятся системы AMD, Solid Edge, Solid Works и т. д. Их появление связано с увеличением мощности персональных компьютеров и развитием операционной системы. С их помощью можно решать до 80% типичных машиностроительных задач, не привлекая мощные и дорогие CAD, CAM, САЕ системы тяжёлого класса. Большинство систем среднего класса основываются на трёхмерном твёрдотельном моделировании. Они позволяют проектировать большинство деталей, сборочные единицы среднего уровня сложности, выполнять совместную работу группам конструкторов. В этих системах можно производить анализ пересечений и зазоров в сборках.

Системы тяжёлого класса. Такие системы предоставляют полный набор интегрированных средств проектирования, производства, анализа изделий. В эту категорию систем попадают CATIA, Unigraphics, Pro/ENGENEER, CADDS5, EUCLID, Cimatron, Ansys, LS-Dyna, Adams, Nastran, ABAQUS. Они используют мощные аппаратные средства, как правило, рабочие станции с операционной системой UNIX. Системы тяжёлого класса позволяют решать широкий спектр конструкторско-технологических задач. Кроме функций, доступных системам среднего класса, тяжёлым CAD, CAM, САЕ системам доступно:

— проектирование деталей самого сложного типа, содержащих очень сложные поверхности;

— выполнение построения поверхностей по результатам обмера реальной детали, выполнения сглаживания поверхностей и сложных сопряжении;

— проектирование массивных сборок, требующих тщательной компоновки и содержащих элементы инфраструктуры (кабельные жгуты, трубопроводы);

— работа со сложными сборками в режиме вариантного анализа для быстрого просмотра и оценки качества компоновки изделия.

1.2 Организационная структура ИП «Суслова», осуществляющей эксплуатацию систем автоматизации технологических процессов Основной задачей комплекса работ по формированию структуры системы подготовки производства является определение состава подразделений, которые должны функционировать на предприятии в период разработки и освоения новой продукции. Как и всякая организационная структура, система подготовки производства должна быть производной от тех функций, которые она должна выполнять. Основные функции по подготовке и освоению продукции производства ИП «Суслова» и соответствующие им структурные подразделения предприятия представлены в приложении А.

Как и любой производственный процесс, подготовка перехода предприятия на изготовление продукции должна быть рационально организована в пространстве и во времени. Организация подготовки производства в пространстве должна в первую очередь обеспечить строгое соблюдение принципов поточности и прямоточности пространственного расположения структурных единиц системы, рациональных взаимосвязей между подразделениями предприятия (рис.1). Основные положения рационализации системы взаимосвязей между подразделениями, участвующими в процессах подготовки производства, базируются на следующих принципах: документ должен по возможности формироваться в одном подразделении; число согласовывающих и утверждающих инстанций должно быть сведено к минимуму; маршрут движения документа должен исключать возвраты, петли и движение в направлении, обратном ходу его маршрута.

Рисунок 1 — Организационная структура предприятия

Структура органов подготовки производства во многом зависит от сложившейся системы этой подготовки. На предприятиях машиностроения функционируют три разновидности таких систем:

— централизованная, при которой вся работа по конструированию, технологическому и организационному проектированию осуществляется в заводских службах и других подразделениях;

— децентрализованная, при которой основная тяжесть работы по технологической и организационной подготовке переносится на цеховые органы;

— смешанная, когда работа по подготовке производства распределяется между центральными и цеховыми органами. На предприятиях машиностроения с массовым и крупносерийным типом производства подготовка производства новых изделий осуществляется, как правило, централизованно. На заводах серийного производства преобладает смешанная система подготовки, а на предприятиях единичного и мелкосерийного типа — децентрализованная. Так как ИП «Суслова» выпускает серийные и мелкосерийные изделия, то преобладает смешанная система подготовки производства. Организация подготовки производства во времени предполагает в первую очередь соблюдение принципа пропорциональности, т. е. обеспечения равенства производственных возможностей (пропускной способности, мощностей) всех подразделений, занятых производством продукции. При этом должны учитываться ресурсы трех видов:

— людские (рабочие, инженерно-технические работники);

— основные фонды (площади, производственное и научное оборудование);

— материальные ресурсы (материалы, специальная литература, нормативы и др.).

При проектировании производственной структуры фактическая пропускная способность подразделений сопоставляется с плановой и выравнивается за счет перераспределения ресурсов и работ, повышения производительности труда работников, увеличения сменности работы оборудования.

Время подготовки производства — это продолжительность пребывания средств производства разрабатывающих организаций и предприятий в подготовительной стадии производственного процесса. Оно складывается из рабочего периода и времени перерывов. Рабочим периодом называется время создания новых видов продукции, в течение которого выполняются трудовые процессы. В ходе этих процессов осуществляются научные исследования, инженерные разработки, идет освоение новой продукции в производстве и эксплуатации. Время перерывов характеризует календарный период времени, в течение которого тот или иной объект не испытывает на себе трудовых усилий. Время перерывов подразделяется на перерывы, обусловленные режимом труда работающих; возникающие между фазами, стадиями, работами; обусловленные конструктивно-технологическими особенностями изделий и недостатками в организации и планировании производства. Время подготовки производства исчисляется в календарных днях или часах. Если время подготовки и перерывов исчисляется в календарном времени, то рабочий период измеряется рабочим временем, т. е. трудовыми затратами. Время подготовки производства, исчисленное в единицах календарного времени, представляется как цикл подготовки производства, а в единицах рабочего времени — как трудоемкость работ. Цикл подготовки производства конкретного изделия представляет собой календарный период времени, в течение которого выполняется весь комплекс работ по разработке и освоению выпуска нового вида продукции. Цикл подготовки производства новой продукции включает в себя длительность всех этапов работ и время перерывов между ними.

Процессы подготовки производства во времени могут быть организованы разными методами: последовательным выполнением операций, работ и фаз без перерывов между ними; последовательным выполнением и наличием перерывов между операциями, работами или фазами; путем организации параллельно-совмещенного выполнения операций, работ и фаз подготовки производства. В зависимости от выбранного метода организации подготовки производства ее продолжительность будет различной. Длительность цикла подготовки производства и освоения выпуска новых видов продукции, несмотря на тенденцию к сокращению, продолжает оставаться высокой. На многих машиностроительных предприятиях период от начала разработки технического задания до выпуска изделий составляет в среднем 3 — 5 лет, что в несколько раз превышает затраты времени на подготовку производства на аналогичных зарубежных предприятиях. Сокращение времени подготовки производства является главной задачей организационной деятельности при создании новых видов продукции.

Основными направлениями этой работы могут быть:

— сокращение времени рабочего периода за счет проведения мероприятий по сокращению трудовых затрат;

— сокращение времени перерывов в процессе подготовки производства;

— внедрение параллельно-совмещенного метода организации работ.

Фактор времени при создании новой техники имеет важное экономическое значение. Удлинение сроков подготовки производства и освоения выпуска новых видов продукции отрицательно влияет на эффективность производства. Продолжительные сроки освоения выпуска ухудшению показателей производительности труда и рентабельности производства. Кроме того, нередки случаи, когда новая техника устаревает еще до начала производства. Существенно ухудшаются при удлинении сроков подготовки производства технико-экономические показатели работы предприятий, осваивающих новую технику. Это проявляется в замедлении оборачиваемости оборотных средств из-за роста объема незавершенного производства и увеличения запасов специального оборудования и оснащения, а также в снижении достигнутого уровня производительности труда, что является следствием отвлечения трудовых ресурсов на создание новой техники без соответствующего увеличения выпуска продукции, повышении себестоимости продукции, которое является следствием ухудшения использования оборудования и площадей, повышенных затрат в сфере исследований и разработок, роста доли накладных расходов и т. п.

1.3 Технологический процесс производства ИП «Суслова»

Технологический процесс (рис. 2) — главная часть производственного процесса, включающая действия по изменению размеров, формы, свойств и качества поверхностей детали, их взаимного расположению с целью получения нужного изделия. Производственный процесс изготовления продукции происходит в четырех производственных цехах:

— цех № 1 — пробивные станки с программным управлением;

— цех № 2 — пробивные и гибочные станки с программным управлением;

— цех № 3 — мощная токарно-фрезерная группа станков с программным управлением, инструментальный и заготовительные участки;

— цех № 4 — сборка, покрытие, упаковка.

В настоящее время предприятие специализируется на выпуске продукции по следующим направлениям:

· климатическое оборудование;

· металлическая мебель промышленного назначения;

· телекоммуникационное оборудование;

· производственные услуги и услуги обработки металла.

Возможности оборудованной производственной базы выходят далеко за рамки изготовления изделий по перечисленным направлениям. ИП «Сусловой» по силам производство металлоконструкций любого назначения, чем предприятие успешно и занимаемся. Заказы любой сложности сопровождаемые жесткими требованиями — это часть ежедневной работы, результатом которой становится новая качественная продукция на Российском рынке, с отличными свойствами и характеристиками.

Рисунок 2 — ТПП ИП «Суслова»

Возможности предприятия позволяют изготавливать быстро изнашиваемые (запасные части) детали штамповой оснастки и детали пресс-форм для предприятий партнеров и для своих нужд.

Рисунок 3 — Образец оснастки

Процесс подготовки производства для изготовления запасных частей следующий:

1. Оригинальная штамповая оснастка изготавливается по заказу предприятия за рубежом (рис. 3).

2. Комплектно с оснасткой предприятие получает сборочную 3D модель, выполненную в NX Unigraphics (рис. 4).

Рисунок 4 — Сборочная модель

3. На основании 3D модели конструкторско технологический отдел разрабатывает чертежи деталировки 2D.

Весь технологический процесс изготовления продукции ИП «Суслова» использует сегодня несколько CAD/CAM/САЕ — систем. Подготовка начинается с конструкторско-технологического отдела. Конструкторы используют Компас-3D. Компас-3D — система автоматизированного проектирования (CAD), предназначенная для создания инженерно-конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т. д.), а также для создания дополнительных изображений изделий (составления каталогов, иллюстраций для технической документации, презентаций и т. д.). Система трехмерного твердотельного моделирования предназначена для создания трехмерных моделей деталей и сборочных единиц, содержащих как стандартные, так и оригинальные конструктивные элементы. Чертежно-графический редактор предназначен для автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях (везде, где требуется создавать и выпускать чертежную и текстовую документацию). Модуль проектирования спецификаций позволяет выпускать разнообразные спецификации, ведомости и прочие таблицы. Конкурентным преимуществом системы КОМПАС-График является изначальная ориентированность на полную поддержку стандартов ЕСКД. В дополнение к этому присутствует возможность гибкой настройки программного продукта на использование стандартов конкретного предприятия. КОМПАС-График поддерживает форматы DXF, DWG, IGES и eDrawings, что позволяют организовывать эффективный обмен данными со смежными организациями и заказчиками, использующими любые чертежно-графические системы.

Вариант конструкторской документации разработанной на основании 3D модели (рис. 5).

Часть конструкторской докуметации разрабатывается в AutoCAD. AutoCAD — двухи трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk. Первая версия системы была выпущена в 1982 году. AutoCAD и специализированные приложения на его основе нашли широкое применение в машиностроении, строительстве, архитектуре и других отраслях промышленности.

4. На основании 2D чертежей операторы станков с программным управлением рассматривают варианты заготовок и маршрут изготовления.

Рисунок 5 — Плита переходная Пример изготовления детали 42.01/10 «Пуансон»:

· получение конструкторской документации и заготовки оператором (рис.6)

Рисунок 6 — КД в работу

· разработка маршрута обработки оператором

· подбор режущего и мерительного инструмента, приспособления

· установка и закрепление заготовки, выверка заготовки

· разработка упровляющей программы

%

O0012;

T1M6;

G0G54G90X10Y10S2500M3;

G43H1Z1M8;

#1=0.5;

G1Z-#1F350;

WHILE[#1LE25]DO1;

G1G42D1X0Y0;

X-35R0.3;

X-70Y35R0.3;

X-70Y52;

G2X-66Y53R3;

G1X-63Y51;

X-30Y51R0.3;

X-28Y52R1;

X-28Y65R0.3;

X-25Y65R0.3;

X-18Y53R0.3;

Y42;

X-23;

Y38;

X-30;

G2X-30Y26R6;

X-23;

Y5;

X-3Y4;

X0Y5;

Y-5;

G0G40X10Y10;

#1=#1+0.5;

END1;

G28G91Z0;

G28G910;

M30;

Примечание. Галтель R10 выполняется на универсальном оборудовании, так как её практически невозможно прописать в упровляющей программе вручную.

С целью высвобождения универсального оборудования можно прописать галтель САМ модулем Unigraphics. В этом случае оператор вычерчивает 3D модель детали, используя чертеж 2D (рис. 7).

Рисунок 7 — 3D Модель NX

Далее запускается мастер — процесс черновой фрезеровки, где выбирается область фрезерования. Затем задается вид обработки — фрезерование контура. Так же в этом модуле, ограничивается зона резания, и осуществляется подбор инструмента как из библиотеки, так созданный вновь. Опция «Генерировать траекторию инструмента» (рис. 8), позволяет Вам видеть траекторию инструмента и перемещения инструмента для каждой операции.

Рисунок 8 — Генерация траектории обработки Опция «Симуляция удаления материала» (рис. 9) позволяет Вам визуализировать заготовку в процессе обработки.

Рисунок 9 — Симуляция обработки

Генерация вывода содержит вывод программы на постпроцессор и создания цеховой документации. Постпроцессор преобразует универсальные внутренние данные о траектории инструмента в формат, совместимый с заданной комбинацией станка / системы ЧПУ. Для вывода на постпроцессор Вы должны иметь траекторию инструмента и постпроцессор. Для вывода на постпроцессор, операции должны содержать сгенерированные траектории инструмента. Каждая операция должна отображаться с символом состояния «Требуется вывод» (!) или «Законченная» (^). Цеховая документация может быть создана для оператора станка, сборщика и настройщика инструмента и других рабочих, которым необходимо иметь информацию о настройке обработки. Цеховая документация (рис. 10), может выводиться в тестовом формате или в формате HTML.

Рисунок 10 — Цеховая документация

· прогонка программы без снятия слоя металла

· корректировка программы при необходимости

· обработка заготовки по упровляющей программе

· передача заготовки ОТК

1.4 Проблемы производства ИП «Суслова»

Как и любой производственный процесс, подготовка перехода предприятия на изготовление продукции должна быть рационально организована в пространстве и во времени. Организация подготовки производства в пространстве должна в первую очередь обеспечить строгое соблюдение принципов поточности и прямоточности пространственного расположения структурных единиц системы, рациональных взаимосвязей между подразделениями предприятия. Основные положения рационализации системы взаимосвязей между подразделениями, участвующими в процессах подготовки производства, базируются на следующих принципах: документ должен по возможности формироваться в одном подразделении; число согласовывающих и утверждающих инстанций должно быть сведено к минимуму; маршрут движения документа должен исключать возвраты, петли и движение в направлении, обратном ходу его маршрута.

Анализ автоматизации технологических процессов и производств ИП «Суслова» выявил следующие недостатки:

1) Используются различные программы для подготовки эскизов и моделей. В связи с этим: ошибки и искажения при конвертации, отсутствие связи между софтом для УП и проектировочного пакета — предлагаю юниграфикс, — проектировочный пакет, с большим количеством модулей и приложений, для станков с ПУ.

2) Отсутствие сети связывающей оборудование. (повреждены порты последовательных шин, при большом объёме программы — не возможность её использование, … и т. д).

3) Не используется — возможность дистанционного управления станками и удалённой диагностики.

4) Не рациональное использование рабочего времени оператора и загрузки оборудования.

2. Мероприятия по модернизации систем CAD/CAM/CAE производства ИП «Суслова»

2.1 Возможность применения САПР NX Unigraphics

Требования к современному производству постоянно меняются, растет доля используемого высокопроизводительного оборудования, оптимизируются процессы управления производством, учета трудовых и материальных ресурсов, повышаются требования к технологической проработке изготовления изделия. Техпроцесс теперь необходим не только как инструкция для исполнителя, но и всё больше как поставщик данных для учетных систем. Эти требования находят отражение в функционале системы автоматизированного проектирования технологических процессов Unigraphics. Автоматизация производственных процессов, процессов контроля, создания и учета документации и просто повышение удобства работы технолога — вот основные особенности популярной САПР NX Unigraphics. Для обеспечения максимальных возможностей автоматизации работы технолога с графикой рассмотрим возможность использования САПР NX Unigraphics.

Unigraphics — система автоматизированного проектирования технологических процессов, решающая большинство задач автоматизации процессов ТПП.

САПР NX Unigraphics позволяет:

— проектировать технологические процессы в нескольких автоматизированных режимах;

— рассчитывать материальные и трудовые затраты на производство;

— формировать все необходимые комплекты технологической документации, используемые на предприятии;

— вести параллельное проектирование сложных и сквозных техпроцессов группой технологов в реальном режиме времени;

— формировать заказы на проектирование специальных средств технологического оснащения и создание управляющих программ;

— поддерживать актуальность технологической информации с помощью процессов управления изменениями.

С самого начала своего развития Unigraphics cможет импортировать размеры из 3D. Интеграция с 3D является двухсторонней. Можно импортировать такие технологические параметры, как размеры, включая параметризованные с 3D-модели, обозначения шероховатости, допуски формы и расположения, и другие — из техпроцесса в графический документ 3D и обратно.

Универсальный технологический справочник, входящий в САПР NX Unigraphics, предоставляет пользователям всю необходимую справочную информацию, а также позволяет организовать и развивать базы данных предприятия. Взаимосвязь Unigraphics с основными приложениями, образующими единое информационное пространство предприятия (ЕИПП), иллюстрируется схемой (рис. 11).

Рисунок 11 — Взаимосвязь САПР NX Unigraphics с другими приложениями

Основными «поставщиками» справочных данных являются корпоративные справочники («Единицы измерения», «Материалы и Сортаменты») и Универсальный технологический справочник (УТС). Формирование и ведение пользовательских баз данных для УТС реализуется в специальном модуле администрирования. Графические документы формируются в приложении NX Unigraphics (V7. или выше) на этапе конструкторской подготовки производства (3D-модель, чертежи) и в процессе проектирования технологических процессов (эскизы). Включение информационных потоков по технологической подготовке производства в ЕИПП реализуется интеграцией Unigraphics с системами управления документооборотом (PDM — Product Data Management). Работа технолога с системой SIEMENS PLM, проводится в программном модуле NX CAM.

Автоматизация расчетов, выполняемых в процессе проектирования ТП, осуществляется специальными приложениями к NX Unigraphics — «Система расчета режимов резания», «Система расчета режимов сварки», «Система трудового нормирования», «Универсальная система трудового нормирования по УНВ» и др. К NX Unigraphics могут также подключаться любые специализированные приложения на основе технологии COM.

Все технологические процессы (ТП), разработанные в NX Unigraphics, хранятся в файлах *.prt (единичный ТП) и *.spt (типовой/групповой ТП). В NX Unigraphics пользователь может создавать техпроцессы следующих видов:

— технологический процесс изготовления детали;

— технологический процесс изготовления сборочной единицы;

— типовой/групповой технологический процесс;

— и т. д.

2.2 Автоматизация подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ в САПР NX Unigraphics

Термины «обрабатывающий центр», «ЧПУ», «CAM-система» прочно вошли в жизнь производственников. Сейчас сложно найти такое предприятие, где бы ни применялись современные технологии высокопроизводительной обработки. В САПР NX Unigraphics реализованы инструменты для проектирования операций с ЧПУ, взаимодействия САПР ТП с CAM-системой и работы с инструментом[6, стр.42]. Если условно считать, что САПР ТП и CAM-системы имеют конечной целью описание последовательности действий, необходимых для изготовления изделия, то можно сказать, что они выполняют одну и ту же функцию. Хотя детализация этих описаний отличается, они в обоих случаях должны быть учтены системой управления производством. В данном свете САПР техпроцессов находятся в выигрышном положении, поскольку имеют интеграцию с системами верхнего уровня. Чаще всего применяют ручное программирование, хотя на предприятии ИП «Суслова» имеется ряд приложений для разработки управляющих программ. Кроме того, слабым местом имеющихся CAM-систем является недостаточное развитие библиотек инструмента: они обеспечивают работу самой CAM-системы, но в качестве единого корпоративного справочника оснастки выступать не могут. Именно поэтому в NX Unigraphics реализована концепция интеграции с CAM-системами. Взаимодействие данных систем состоит из следующих частей:

— передача заявки на разработку управляющей программы (УП);

— передача операции на разработку другому исполнителю;

— использование CAM-системой Универсального технологического справочника для хранения оснастки, в том числе сборного инструмента;

— передача разработанной операции из CAM-системы в NX Unigraphics;

— передача штатными механизмами интеграции описания операции (трудовые и материальные ресурсы) из NX Unigraphics в PDM-систему.

Последовательность разработки технологического процесса с использованием оборудования ЧПУ будет выглядеть следующим образом. Когда технолог-программист определяет, что в технологическом процессе необходима операция, выполняемая на оборудовании с ЧПУ, он создает эту операцию и при необходимости описывает ее: указывает оборудование, инструмент, разрабатывает эскизы и тексты штамповки, рассчитывает режимы. Данное описание в последующем носит для технолога-программиста рекомендательный характер, и степень его детализации зависит от организации подготовки производства предприятия. На следующем шаге технолог-программист разрабатывает УП. Сам технологический процесс при этом может находиться в системе управления инженерными данными SIEMENS PLM, электронном архиве NX Unigraphics или на диске файл-сервера.

На следующем этапе технолог-программист запускает TechnologiCSсистему и работает с ней в обычном режиме с одним лишь отличием: при выборе оснастки он пользуется не встроенной в CAM-систему библиотекой инструментов вырубного станка, а Универсальным технологическим справочником. После этого проект CAM-системы экспортируется в XML-файл, который, в свою очередь, импортируется в технологический процесс, открытый в NX Unigraphics. Поскольку при разработке управляющей программы был использован Универсальный технологический справочник, то добавленная из него оснастка легко распознается в NX Unigraphics. Кроме оснастки в ТП могут передаваться тексты переходов и машинное время обработки. В заключение технолог-программист оформляет эскиз, необходимый для наладки станка. Эскиз может быть создан с использованием функционала CAD-системы или с помощью снимка рабочего пространства CAM-системы. На этом работа технолога-программиста в NX Unigraphics заканчивается.

Сохранение проекта CAM-системы и постпроцессированной управляющей программы осуществляется в PDM-системе или на файл-сервере. Впрочем, программу в G-кодах можно подключить и к технологическому процессу, если есть необходимость в ее ручном редактировании или выводе ее текста в карту кодирования информации (ККИ). Для редактирования применяется вкладка Программы ЧПУ (рис. 12), а в карту ККИ ее текст выводится стандартным механизмом формирователя карт. По окончании работы технолог-программист производит ее контроль, при необходимости нормирует или передает нормировщику.

Рисунок 12 — Проектирование операций для станков с ЧПУ На этапе нормирования машинное время дополняется вспомогательным и подготовительно-заключительным временем, что окончательно формирует норму времени на операцию. Интеграция такого уровня сделана для CAM-модуля системы Pro/ENGINEER, однако архитектура интеграции позволяет легко расширять ее для CAM-систем других вендоров. Организация такого взаимодействия CAD-, CAM-, PDMи CAPP-систем позволяет достичь синергетического эффекта за счет сокращения времени сквозного проектирования и повышения качества разработки технологических процессов для оборудования с ЧПУ.

В системе NX Unigraphics есть возможность просмотра и редактирования управляющей программы на специализированной вкладке. Также это можно сделать в отдельном окне с помощью Редактора управляющих программ (рис. 13).

Рисунок 13 — Редактор управляющих программ Помимо стандартных для таких редакторов опций цветовой подсветки синтаксиса Gи M-кодов, координат, кадров и других операндов, доступны функции транслитерации текста, вставки инструмента из Универсального технологического справочника в код программы строкой «M06 T…», а также передачи данных в NX Unigraphics. Добавленный инструмент со всеми параметрами можно в любой момент увидеть в Таблице инструментов. Каждая позиция инструмента связана со справочником. Обладая таким расширенным специализированным функционалом, Редактор управляющих программ может оказаться полезным при создании простых управляющих программ и при небольшой коррекции уже созданных.

2.3 Технологическая документация САПР NX Unigraphics

NX Unigraphics — TechnologiCS позволяет производить аннотирование сформированных технологических карт. Аннотации могут делаться в виде Заметок к каждому листу и Примечаний к каждой ячейке (рис. 14).

Рисунок 14 — Аннотирование комплекта карт Конструкторская документация изделия направляется в приложение TechnologiCS. К работе приступают технологические подразделения. Способов разработки технологических процессов множество. Самые удобные — работа с типовыми техпроцессами и техпроцессами-аналогами.

Рассмотрим, как технолог работает с нуля, не имея наработанных типовых и групповых техпроцессов и фрагментов.

Поскольку в TechnologiCS отсутствует деление техпроцессов по видам работ и в системе хранится единый техпроцесс, содержащий все виды работ, то проектирование техпроцесса в системе выполняет рабочая группа, включающая специалистов (бюро механообработки, сварки, сборки, гальваники и т. д.), ответственных за данное изделие. Эти специалисты работают параллельно и отвечают только за свой фрагмент техпроцесса, однако при этом могут просмотреть весь маршрут изготовления, не обращаясь к дополнительным файлам или документам.

Выбрав деталь из номенклатурного справочника или спецификации, технолог переходит в режим «Технология изготовления». Далее выбирается способ проектирования технологии. Так как техпроцессов-аналогов у нас нет, поэтому наиболее простым решением является проектирование техпроцесса в диалоговом или пошаговом режиме с использованием технологических справочников (рис. 15).

Рисунок 15 — Выбор материала заготовки Прежде всего, выбирается материал заготовки и производится автоматизированный расчет норм расхода основного материала и массы заготовки (рис. 16). Масса детали была, передается из Unigraphics вместе со спецификацией.

Рисунок 16 — Расчет заготовки

Затем, формируется предварительный маршрут перемещения детали по цехам и выпускается документ расцеховка.

При формировании текста операции можно использовать уже более быструю технологию — мастер прямого проектирования. В мастере формируются схема или шаблон, по которым технолог обычно описывает операцию, и мастер запускается по этой схеме. В цикле технологу предлагается выбрать из соответствующего справочника операцию, оборудование для нее, переходы и т. д. Работает мастер по гибкой схеме, что позволяет пропустить какую-либо строчку схемы или вернуться к ее заполнению позже. После ввода одной операции автоматически предлагается перейти к следующей. Завершив ввод структуры техпроцесса, технолог приступает к его детализации.

Для технологических переходов проводится автоматизированный расчет рекомендованных режимов резания. В процессе проектирования параметры расчета и получившиеся результаты можно корректировать и пересчитывать (рис. 17). Далее производится по переходный расчет трудозатрат, то есть определяется структура затрат времени на изготовление.

Рисунок 17 — Расчет режимов резания Трудоемкость рассчитывается на основе нормировочных таблиц, из которых выбирается значение штучного или подготовительно-заключительного времени (рис.18). Расчет трудоемкости может проводиться как самим технологом на этапе подготовки производства, так и подразделениями отдела труда и заработной платы. Трудовые нормы, рассчитанные для переходов, автоматически сводятся в операционные.

Рисунок 18 — Таблица трудового нормирования Аналогично основным материалам рассчитываются нормы расхода вспомогательных материалов, используемых при выполнении переходов или операции.

Бланки техпроцесса оформляются согласно ЕСТД. Для операции заполняются такие параметры, как код профессии, разряд работы, условия труда и т. д. При необходимости осуществляется привязка операции к конкретному рабочему месту. Параллельно с проектированием техпроцесса производится формирование операционных эскизов. Система TechnologiCS не привязана к конкретному редактору эскизов и к графической документации. Эскиз формируется во внешней программе и заносится в архив TechnologiCS с привязкой к конкретной операции. При его редактировании открывается соответствующая программа. Также в TechnologiCS хранятся иллюстрации инструмента и оснастки, что облегчает выбор нужных элементов справочника.

По результатам проектирования техпроцесса в любой момент может быть выпущен комплект технологической документации на данную деталь. В состав пакета включены более 35 видов технологических документов, соответствующих ЕСТД. Для формирования и вывода комплекта документации используются средства Microsoft Excel.

При проектировании техпроцесса деталей-аналогов достаточно скопировать фрагменты ранее созданного техпроцесса (техпроцессов). При этом в новый техпроцесс передаются не только структура техпроцесса (операции, оборудование, переходы и т. д.), но и рассчитанные режимы резания, связи с таблицами трудового и материального нормирования, то есть все параметры техпроцесса. Также можно использовать ссылки на типовые техпроцессы, хранящиеся в базе TechnologiCS, что особенно характерно для таких видов работ как гальваника, окраска и консервация.

После того как сформированы технология изготовления деталей и техпроцессы сборки, формируется комплект технологической документации на изделие (рис. 19). Состав комплекта зависит от типа производства и от применяемого на предприятии вида технологии — операционный, маршрутный или маршрутно-операционный.

Рисунок 19 — Внешний вид редактора техпроцессов Итак, с использованием TechnologiCS можно сформировать комплект текстовой конструкторской документации в соответствии с ЕСКД на изделие, спроектировать технологию изготовления и выпустить комплект технологической документации в соответствии с ЕСТД. На основе структуры изделия и технологии его изготовления TechnologiCS позволяет получить сводную информацию по изделию, необходимую, к примеру, планово-диспетчерскому и планово-экономическому отделам. Это такие сводные расчеты, как сводная и специфицированная трудоемкость, плановая себестоимость изделия, сводные и по детальные ведомости норм расхода основного и вспомогательного материалов, расцеховочная ведомость и др. Технолог не ограничен строго определенным набором расчетов. Вид расчета, объем информации, передаваемой в выходную форму, и внешний вид этой формы он может определять самостоятельно.

3. Построение инфраструктуры обмена данных

3.1 Общая информация По результатам внедрения NX Unigraphics возникает вопрос: «как выполнять обмен данными между ПК и оборудованием?»

На сегодняшний день все управляющие программы набираются со стойки контроллера, хотя имеется возможность использовать различные интерфейсы обмена данными.

Станочный парк предприятия состоит из станков следующих моделей:

DOOSAN NM500, Hartford PRO-1000, DOOSAN PUMMA 240B, MURATEC 2548LT, HankWang 2515FL, VIPROS 240, KING 526, ADIRA 12, AMADA 2500, BAIKAL 2V. Они укомплектованы стойками FANUC, SIEMENS, AMADA, BAIKAL, ADIRA.

Так как выпускная работа, кроме всего прочего, решает задачу обмена данными со стойкой FANUC, рассмотрим имеющиеся интерфейсы, которыми оборудованы станки. Это разъем PCMCIA, серийный интерфейс (RS232C и RS422), разъём USB, встроенный Ethernet (100 BaseTX).

3.2 Обзор имеющихся интерфейсов С момента монтажа и запуска оборудования, в течении пяти лет были опробованы и освоены разъемы PCMCIA и USB, а так же RS232C. В процессе эксплуатации были выявлены ряд недостатков.

При работе со съёмными носителями это: не долгосрочный срок службы; поставляется в единственном экземпляре, а в последнее время не поставляется; не обходимы дополнительные устройства для считывания данных с СF, устройство является переносным, а конкретно к USB — не несет полный функционал (с неё нельзя сделать Backup, загрузить отдельно NC и PLC системы).

При работе с RS232C: ограниченная длина кабеля (до 7 метров-для максимальной скорости передачи 19 600 бод), относительно малая скорость передачи данных, повреждение порта — при обрыве и не исправности кабеля (соединения).

3.3 Модернизация обмена данными Растущие объемы производства, расширение станочного парка требуют внедрения более прогрессивных и функциональных способов обмена информации. Наиболее приемлемым в данной ситуации является функция встроенный Ethernet (100 BaseTX). Функцию встроенной сети Ethernet можно использовать, выбрав один из двух типов устройств: порт встроенной сети Ethernet и карта Ethernet PCMCIA. Кроме того, можно сделать выбор для останова функции встроенной Ethernet. Карта Ethernet PCMCIA должна вставляться в слот карты памяти для временного соединения. Поэтому рассмотрим вариант внедрения встроенной Ethernet. При внедрении встроенной Ethernet будут использованы следующие настройки оборудования:

I. Параметр 14 880, # 0 ETH Функция встроенной Ethernet (порт встроенной Ethernet или карта Ethernet PCMCIA):

0: Используется.

1: Не используется.

II. На экране установки параметров Ethernet установить параметры для работы с функцией FOCAS2/Ethernet.

Порядок действий

1. Нажать функциональную клавишу.

2. Появляются дисплейные клавиши [ВСТР] и [PCMCIA]. (Если нет дисплейных клавиш, нажать клавишу «продолжить».)

3. Для отображения окна настройки Ethernet для порта встроенной сети Ethernet или карты PCMCIA Ethernet нажать дисплейную клавишу [ВСТР] или [PCMCIA] соответственно.

4. Нажать дисплейные клавиши [ОБЩИЙ] и [FOCAS2] и затем ввести параметры для появившихся элементов (табл.1, 2, 3).

Нажать дисплейную клавишу [ОБЩИЙ]. Отображается экран ОБЩИЙ (ОСНОВНОЙ) (рис. 20).

Рисунок 20 — ОБЩИЙ экран (ОСНОВНОЙ) Таблица 1 Элементы настроек

Таблица 2 Отображаемые элементы

III. Нажать дисплейную клавишу [FOCAS2]. На дисплее появится экран FOCAS2(рис. 21).

Рисунок 21 — Окно FOCAS2

Таблица 3 Элементы настроек

Первоначальная настройка карты PCMCIA Ethernet. Для карты PCMCIA Ethernet на заводе устанавливаются следующие значения по умолчанию, для простоты соединения с серво навигатором или FANUC LADDER-III.

IP-АДРЕС: 192.168.1.1

МАСКА ПОДСЕТИ: 255.255.255.0

IP-АДРЕС МАРШРУТИЗАТОРА: Нет НОМЕР ПОРТА (TCP: 8193

НОМЕР ПОРТА (UDP): 0

ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ: 0

Если заданный IP-адрес заменяется на пустое поле (пробел), заданная установка сбрасывается на значение по умолчанию. У порта встроенной сети Ethernet нет значения по умолчанию.

Пример установки, необходимой для работы с функцией FOCAS2/Ethernet. В данном примере один ПК подсоединен к двум ЧПУ через FOCAS2/Ethernet (табл.4).

Таблица 4 Экран параметров Ethernet

Для настройки используется атрибут «Microsoft TCP/IP» персонального компьютера (Windows 2000/XP/Vista).

Для установки используются аргументы библиотечной функции окон данных cnc_allclibhndl3.(используется для настройки портов ЧПУ) (табл.5).

Таблица 5 Настройки портов

Использование Ethernet создаст возможность создания промышленной сети и удаленной диагностики. Сеть нужна для обмена данными между ЧПУ и ПК. Передаваться могут: управляющая программа, корректоры, установки и т. д. Удаленная диагностика позволяет обеспечить бесперебойную работу оборудования, а так же своевременно выявить и заменить необходимый элемент. Кроме того онлайн мониторинг обеспечивает логистику действий ремонтных служб.

Для обмена данными считаю возможным использовать Program Transfer Tool (рис. 22):

Рисунок 22 — Общий вид Program Transfer Tool

Program Transfer Tool, будет связывать ПК с ЧПУ для обмена данными, ввода вывод управляющих программ, а так же обеспечит связь с сервером данных.

Program Transfer Tool обеспечит упрощенный графический интерфейс при «перетаскивании» файлов между ПК и ЧПУ. Файлы большого объёма будут хранится на сервере данных, и при необходимости ЧПУ будет работать с памятью сервера. Он позволит оператору воспользоваться встроенным Ethernet для передачи программы без того, чтобы создать свой собственный ПК на базе FTP-приложения.

Program Transfer Tool предоставляет трансфер для коммуникации, которые будут определены между ПК и до 255 FANUC CNC управления. Встроенный диалог настройки приложения включены, чтобы помочь в установке и первоначальном тестировании связи. Для каждой единицы оборудования будут сохранятся настройки как в ЧПУ так и в самой программе. Каждая единица оборудования будет иметь свою, индивидуальную папку с файлами, что упростит работу оператора в плане поиска нужного файла. В дополнение к управляющей программе, будет передаваться коррекции инструмента и макро таблицы переменных.

Использование Program Transfer Tool обеспечит программистам, простой и эффективный способ передачи файлов между ПК и ЧПУ, а так же возможность резервного копирования и чистки памяти стойки ЧПУ FANUC LADDER-III (рис. 23).

Для решения проблем удаленной диагностики и удаленного доступа необходимо будет установить FANUC LADDER-III.

FANUC LADDER-III это стандартная система программирования для разработки, диагностики и поддержания последовательности программ для FANUC (PMC = Программируемый контроллер машина = встроенный ПЛК). FANUC LADDER-III позволит:

· Ввод, отображения, редактирования и вывода последовательности программ.

· Мониторинг и отладку программ последовательности

· Программа мониторинга и редактирование

· PMC сигнала Status Display

· PMC сигнала трассировки

· Запись в Flash-ROM и печать последовательности программ

· Соединение с ЧПУ через Ethernet

Рисунок 23 — FANUC LADDER-III

Заключение

В выпускной квалификационной работе подробно рассмотрена организационная структура, система подготовки производства, технологический процесс производства продукции предприятия ИП «Суслова». Так же проведен анализ CAD/CAM-технологий. Освоена работа в CAD/CAM системах Компас 3D 11V, CncCad7.5, AutoCAD, NX Unigraphics.

При выполнении работы выявлены проблемы подготовки технологических процессов производства и обмена информации между цехами и оборудованием цеха. В результате разработки мероприятий рассмотрена возможность применения САПР NX Unigraphics для эффективной работы технологической подготовки производства. Так как предприятие ИП «Суслова» получает конструкторскую документацию именно в этом формате.

Так же реализована станочная сеть. Рассмотрены возможности удаленной диагностики и удаленного доступа.

Список использованных источников

1. Автоматизация технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие / А. Г. Схиртладзе, С. В. Бочкарев, А. Н. Лыков. — Пермь: Изд. ПГТУ, 2010. — 505 с.

2. Запечников, С. В. Основы построения виртуальных частных сетей: учебное пособие для вузов / С. В. Запечников. — Изд. центр «Академия», 2005.

3. Зепченков С. В., Милославкая Н. Г., Толстой А. И. Основы построения виртуальных частных сетей: Учеб. Пособие для вузов. М.: Горячая линия — Телеком, 2009.

4. Infotecs, Технология построения VPN ViPNet: курс лекций / Infotecs. — М.: Прометей, 2009

5. cncKad7,5. Штамповка. Подробное руководство. Metalix CAD/CAM LTD, ISRAEL, 2007

6. NX Unigraphics. Система автоматизированного проектирования технологических процессов. Руководство пользователя, 2009.

Приложение А

(информационное) Рисунок А.1 — EPC декомпозиция ТПП ИП «Суслова»

Рисунок А.2 — DFD декомпозиция. Обмен данными AS IS

Рисунок А.3 — DFD декомпозиция. Обмен данными TO BE

Рисунок А.4 — EPC декомпозиция детализации ТП Рисунок А.5 — Инфраструктура