Лекция №9-10 CAM – автоматизация технологического проектирования

Это системы для подготовки управляющих программ для технологического оборудования с числовым программным управлением. Как правило, эти системы имеют собственный, достаточно развитый графический редактор, позволяющий на основе чертежа детали создавать ее геометрическую модель, которая затем используется для генерации управляющей программы. Примеров таких программ для ПЭВМ и рабочих станций достаточно много, к наиболее известным, можно отнести следующие: SmartCAM, CIM CAD, Cimplex, Euсlid, PEPS, DUCT, Спрут и др. Часто они специализируются на конкретных видах механообработки или имеют набор специализированных модулей.

Практическая эксплуатация системы чаще всего начинается с вопросов, касающихся технологической подготовки производства, а именно:

* проектирование наиболее сложных элементов литейной оснастки для неохлаждаемых турбинных лопаток;

* генерация необходимых постпроцессоров для станков с ЧПУ (с применением модуля GPM);

* создание на языках Си и GRIP необходимых сервисных приложений;

* разработка управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ.

Схема управления технологическим оборудованием с ЧПУ с помощью компонент CALS

Постепенно область применения системы технологической подготовки производства расширяется. Применение CAM систем в совокупности с другими организационными и техническими мероприятиями позволяет сократить срок технологической подготовки производства для турбинных лопаток в среднем в 3 раза, при этом удается повысить качество изготавливаемой литейной оснастки, избавиться от большей части ручного труда по доводке пресс-форм, перевести все трудоемкие операции на программные станки с ЧПУ, гарантировать повторяемость форм в дополнительных комплектах оснастки, уйти от необходимости изготавливать шаблоны для контроля литейной оснастки и используемых для ее изготовления электродов. Интересно отметить, что изготовление одного шаблона занимает 3-4 человеко-смены, а их для указанной выше оснастки требуется около 40 штук.

Стало уже правилом начинать технологическую подготовку производства новых турбинных лопаток, не дожидаясь утверждения чертежа на деталь, а опираясь на электронную модель. Чертежи на вкладыши пресс-форм выпускаются параллельно с построением геометрических моделей вкладышей, которые нередко передаются в бюро подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ еще до того, как разработают и утвердят окончательный вариант соответствующих чертежей на оснастку. Качественно новые возможности в технологической подготовке производства, предоставляемые CAM системами, ставят перед производством задачи адекватного повышения точности изготовления и увеличение производительности. Для реализации этих возможностей приобретают современные высокопроизводительные электропрошивочные, электроискровые и фрезерные станки.

Параллельно идет работа над другим важным и не менее сложным направлением - проектирование и изготовление вентиляторных и компрессорных лопаток. Вентиляторная лопатка - это тонкостенная конструкция, состоящая из большого набора криволинейных поверхностей, которые должны очень гладко сопрягаться друг с другом и иметь плавное изменение второй производной. В местах сопряжения пера лопатки с полкой замка и с антивибрационной полкой приходится решать весьма нетривиальные задачи сопряжения по определенному закону поверхностей. В отличие от других деталей двигателя процесс проектирования вентиляторных лопаток предъявляет самые высокие требования к CAM системе.

Сначала во многих ОКБ этой задачей занимались в Anvil, а затем в UG. В Anvil большинство операций сопряжения поверхностей решалось методом создания каркаса кривых с требуемым радиусом и последующим построением поверхностей. В различных реализациях UG версии 10-я часть операций обеспечивалась командой BLEND, часть - командой FILLET, но в наиболее трудных местах по-прежнему приходилось строить сеточную поверхность. Начиная с версии 10.5, достаточно надежно стали работать "клифованные" сопряжения, и во всех версиях UG очень хорошо проявляли себя функции языка GRIP и библиотека user function для обеспечения интерфейса с программами на языках Си или Фортран. Вообще говоря, программирование в UG широко применяется для автоматизации построения профильной части компрессорных и турбинных лопаток на основе непосредственного доступа к аэродинамической базе данных.

С появлением в моторных ОКБ UG версии 11 технология построения лопаток значительно изменилась. Для построения поверхностей передних и задних кромок и обеспечения их плавного сопряжения с пером лопатки стали использоваться новые эффективные функции из раздела "поверхностное моделирование". Практически все операции сопряжения поверхностей с заданным радиусом сопряжения выполняются функцией BLEND. При этом хорошо обрабатываются ситуации, когда радиус не может полностью разместиться на сопрягаемых поверхностях традиционным образом. Отличительной особенностью этой версии UG стали операции твердотельного и поверхностного моделирования. В целом при переходе к версии 11, время построения геометрической твердотельной модели вентиляторной лопатки сократилось с трех недель до полутора.

Для адекватного сокращения времени разработки технологических процессов применяют принцип типизации конструкции, создают типовые чертежи лопаток вентилятора, компрессора и неохлаждаемой турбины. При этом используют метод построения лопаток из типовых элементов. Такой подход позволяет, с одной стороны, заранее создать необходимый набор скетчей и программ для параметризации элементов детали и ее оснастки, разработать ассоциативно связанные чертежи, а с другой - ускорить формирование маршрутных карт на базе типовой технологии, ускорить расчет межоперационных размеров и проектирование оснастки второго порядка. Подробное описание этих систем выходит за рамки данной лекции.

Получение УП в ADEM CAM: показать видеоролик ПОЛУЧЕНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ.avi