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 всё разнообразие CADсистем для редактирования моделей — сверхзатратно, особенно если учесть обучение персонала, техподдержку, обновление лицензий и т.п. Более того, исходные данные могут приходить в виде не только твердотельных, поверхностных и полигональных моделей, но и чертежей и даже сканированных чертежей и эскизов (рис. 1).
Вывод: для конструкторско-технологической подготовки производства необходима CAD/CAM/CAPPсистема, которая бы имела возможность работы со всем разнообразием исходных моделей, начиная с растрового и плоского векторного представления и заканчивая поверхностным и твердотельным моделированием.
Обмен данными между системами в виде дерева построений представляет сегодня серьезную проблему. Более того, возможности редактирования на базе истории создания, заложенные конструктором в модели, как правило, недостаточны для технологического редактирования. Это является одной из главных причин того, что зачастую построение модели для производства приходится делать заново, практически с нуля.
Поэтому технологическая система должна иметь возможность прямого редактирования исходной модели без привлечения истории создания (рис. 2).
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 CADсистемы 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 Autodesk Inventor, Catia, ProE, SolidWorks. С ними в ADEM реализован прямой интерфейс;
- система имеет развитый экспорт через стандарты 3Dобмена, такие как SAT, IGES, STEP, и 2Dобмена — 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 будущем, то вторая вообще неисправима.
Проиллюстрируем понятие качества данных на следующем 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 106 мм.
А что будет, если уже исходная модель имеет погрешности до 0,13 мм? Это реальная цифра, полученная при анализе файлов, создаваемых в одной известной системе.
Если подобные системы могут устраивать конструкторов и такой точности хватает для провязки конструкции и выпуска чертежей, то для производства это прямой путь к ошибкам и 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 процессе распознавания выявляются как обрабатываемые, так и «странные» объекты, которые система не может классифицировать с точки зрения стратегий изготовления и перечня оборудования (рис. 3).
Для производств с ЧПУ самая серьезная проверка моделей происходит на этапе работы CAMсистемы по формированию программы для станка. Здесь выносится практически окончательный вердикт о валидации модели после верификации виртуального результата обработки с исходной моделью (рис. 4).
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).
Вывод: CAMсистемы — 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 STLформат.
Многие системы способны экспортировать модели только в STLформате. Это относится как к ПО, которое входит в состав контрольноизмерительных машин и сканеров, так и ко многим дизайнерским САПР.
Работа с этим форматом данных требует от системы специальных дополнительных возможностей.
В системе ADEM с STLобъектами можно производить конформные операции — такие, например, как 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 STLмодели в твердотельную, с которой потом можно производить любые конформные и неконформные преобразования. Следует заметить, что при работе с реальными STLмоделями в твердотельном виде требуются существенные компьютерные ресурсы.
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, когда необходимо, используя старую УП, запустить производство на новом оборудовании.
Вывод: необходимы средства реновации готовых управляющих программ и реверсные технологии восстановления моделей.
Подведем итог. Валидация моделей для конструкторскотехнологической подготовки производства требует комплексного подхода, который предусматривает участие в этом процессе множества разновидностей типов данных.
Процесс не может быть ограничен только геометрическим анализом, в него должны входить технологические аспекты производства.
Андрей Быков, Константин Карабчеев САПР и графика 1`2016