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