Тема 5. Анализ рабочих процессов литейных машин

с применением ЭВМ. Элементы САПР литейных машин – (4 часа)

 

План лекции

1.Особенности анализа рабочих процессов литейных машин с применением ЭВМ.

2. Математические модели основных рабочих процессов формообразующих, смешивающих, очистных и выбивных агрегатов. Синтез механизмов литейных машин.

3. САПР рабочих органов машин для изготовления литейных форм и стержней, очистных машин и оборудования для специальных способов литья.

Информационное сопровождение обеспечивает упрощение и ускорение документооборота в процессе подготовки и реализации производственного процесса, в том числе архивирования и хранения документации, надёжное сочетание с системами управления производством и функционирование гибких автоматизированных производственных систем.

Это привело к созданию интегрированных CAD/CAM - систем, реализующих непрерывное автоматизированное проектирование и производство изделий, включающее в себя этап его технической подготовки: разработку и изготовление оснастки, получение опытной партии изделий и необходимую корректировку.

CALS oxвaтывает производство и все остальные этапы ЖЦ; использование сетей ЭВМ обеспечивает информационное взаимодействие предприятий-партнеров, неза­висимо от их расположения, для ускоренного создания новой продук­ции и эффективного протекания ее ЖЦ. Это делает возможным совместное выполнение НИОКР, проектирования, технической под­готовки, собственно производства и эксплуатации в течение всего ЖЦ продукта, исключение повторного ввода и обработки инфор­мации, обеспечение преемственности результатов работы в проектах, изме­нение состава участников работ без потери резуль­татов, сокращения затрат на документо­оборот, повышение управляемости производственных про­цессов, повышение качества и конкурентоспособности изделий.

Модель ЖЦ продукции, соответствующая стандар­там ISO-9000, так называемая «петля качества»,представлена на рис 1.

В качестве примера CALS-технологии рассмотрим PDM-систему ЛОЦМАН: PLM 8.0. Она позволяет в режиме реального времени решать проблемы уча­стникам конструкторско-технологического сопровождения про­дукции, плановикам, организаторам производственного процесса, сбытовикам на предприятиях.

В современных экономических условиях поку­патель выбирает того производи­теля, который предлагает учесть индивидуальные требования к про­дукции и при этом гарантирует ее быстрый выпуск. Реализация выбранной заказчиком конфигурации изделия требует наличия множества конструкторских решений и гибкого управления технологией.

В базе данных ЛОЦМАН:PLM об изделии хранятся все варианты конструкции и техноло­гии изготовления его узлов и де­талей. Из них, как из блоков кон­структора, можно собрать множе­ство разнообразных модификаций продукта. При определении требу­емой конфигурации изделия авто­матически формируется комплект данных, необходимых для произ­водства именно этой модифика­ции.

Конфигурация изделия в ЛОЦМАН:PLM 8.0 - это набор групп его компонентов, каждая из которых представлена одним из вариантов. Группы замены слу­жат для управления вариан­тами комплектации и для ре­ализации допускаемых замен. В конфигурацию большого объекта может входить множество групп замены. Чтобы при создании конфигурации пользователю не при­шлось перебирать всю базу данных, в соответствии с определенными правилами на экран выво­дятся влияющие на конфигурируемый объект группы замены, из которых необходимо выб­рать подходящие. Конфигурация объекта может быть сохра­нена в файле и впоследствии наложена на текущую конфигурацию объектов базы данных.

Просмотр графического представления осуществляется при помощи eDrawings — средства для просмотра моделей и чертежей, созданных в CAD-системах SolidWorks, Solid Edge, Unigraphics, AutoCAD, CATIA, Pro/ENGINEER и др. Аннотация может быть текстовой и графической, показывающей фрагмент документа, вызвавший вопрос.

В системе имеется модуль ЛОЦМАН Архив, он призван организовать хранение и учет электронных подлинников документов. Архив можно сформировать в отдельной базе данных ЛОЦМАН: PLM и внутри основной рабочей базы. При работе с базой данных машиностроительной конфигурации для создания архива необ­ходимые для его работы данные вводятся в нее при первом обращении к архивным документам.

После завершения разработки конструкторско-технологической документации заранее сформированные комплекты документов с принадлежащими им файлами помещаются в электронный архив. На каждый архивный документ автоматически заводится учетная карточка. Архивариус в электронном хранилище, специалист, входящий в группу пользователей «Работники архива», ведет учет выданных абонентам копий, проводит изменения в архивной документации, создает новые архивные документы и прикрепляет к ним либо уже существующие файлы, либо отсканированные изображения оригиналов, ведет быстрый поиск оригиналов архивных документов и подлинников, инвентарные номера которых известны. Управляют архивом с помощью модуля ЛОЦМАН Извещение.

ЛОЦМАН Архив может использоваться предприятием любого профиля, если принципы организации его архива не противоречат ГОСТу 2.501-88 «Единая система конструкторской документации. Правила учета и хранения».

ЛОЦМАН:PLM V8.0 — инструмент для хранения и управления информацией. От того, как свободно он может вести обмен данными с программами конструкторского и технологического обеспечения, во многом зависит качество работы всего программного комплекса предприятий.

Если в качестве программы-инструмента используются CATIA V5 или Pro/ENGINEER Wildfire, то при помощи одной команды можно перенести в базу данных ЛОЦМАН:PLM информацию об объектах, со­зданных в этих системах. В про­граммах, входящих в пакет Microsoft Office, пользователь может открыть файл из базы данных ЛОЦМАН:PLM и сохранить открытый файл в своей базе данных.

ЛОЦМАН:PLM 8.0 интегрирован с системой автоматизации процессов технологической подготов­ки производства ВЕРТИКАЛЬ компании АСКОН. Детали изделия, состав ко­торого хранится в ЛОЦМАН:PLM, передают­ся в систему ВЕРТИКАЛЬ для разработки тех­нологии и трудового нормирования, после чего возвращаются обратно в базу данных ЛОЦМАН: PLM с полным набором докумен­тов, необходимых для производства. При этом сохраняется возможность внесения из­менений в технологические данные с после­дующей передачей новой информации в еди­ную базу данных.

Разработанный компанией АСКОН справочник «Классификатор ЕСКД» предлагает применять классификатор для автоматизированного назначения кодов продукции в соответствии с «Общероссийским классификатором продукции» (ОКП). Код по классификатору будет присваиваться объекту как значение его ключевого атрибута.

Пользователь может создавать ссылки на объекты, докумен­ты, файлы базы данных ЛОЦМАН: PLM и разме­щать их на рабочем столе. Двойной щелчок мыши по такой ссылке — и запустится ЛОЦМАН Клиент, раскроется рабочее окно, указатель позиционируется на ссылочный объект. Ссылку можно отправить коллеге по электронной почте, и он быстро найдет нужную информацию.

 

Рекомендуемая литература [1, 3, 4, 5]

Контрольные задания для СРС [3, 4, 5]

1. Математическое моделирование статических и динамических процессов в литейных машинах;

2. Особенности синтеза механизмов литейных машин;

3. Автоматизация расчетов кинематики рабочих органов литейных машин;

4. Автоматизация прочностных расчетов элементов машин.

 

Тема 6. САПР литейных цехов и участков – (4 часа)

План лекции

1. Методы автоматизации расчетов производственных программ для групп оборудования и отделений цеха.

2. Основные блоки систем автоматизации расположения оборудования: выбора и расчета элементов, размещения элементов, оформление проектной документации.

3. Библиотеки типовых графических элементов и их использование в проектировании (пакеты "План цеха", Auto Plan и т.п.).

 

Одним из наиболее трудоёмких и ответственных этапов проектирования являются расчёты производственных мощностей (программ) литейного цеха и его отделений, выбор типажа и расчёты числа единиц технологического, транспортного и вспомогательного оборудования.

На кафедре разработана методика выполнения расчетов производственных программ цеха с использованием таблиц Excel. Сохранены табличные формы расчета параметров производственных программ, которые применяются при расчетах вручную, а также связи между исходными данными и промежуточными результатами расчетов на разных этапах их выполнения. Это позволяет сохранить логический строй расчетов, характерный для традиционной методики, что облегчает составление алгоритма расчетов. Сохранение жесткой последовательности расчетов является обязательным условием, поскольку обеспечивает достоверность получаемых результатов.

Все связи между исходными и рассчитываемыми величинами внутри таблиц и между таблицами остаются такими же, как при традиционной методике, но выполнение математических действий, а также перенос данных из таблицы в таблицу производится с помощью процедур «Расчет_Литья».

Работа выполняется в интерактивном режиме. В начале в каждую расчетную таблицу вводятся исходные данные и данные из предыдущих таблиц, а затем производятся необходимые действия над ними, задаваемые процедурами программы «Расчет_Литья».

Ниже приведены алгоритмы расчетов отдельных таблиц. В качестве индексов вводимых и рассчитываемых величин используются номера столбцов в формах расчетных таблиц, а также номера самих таблиц.

Таблица 1. Плавильное отделение

Вводим значения в столбцы [2], [3], [4], [5], [10] из программы цеха и исходных данных по технологическому процессу.

Значения в остальных столбцах таблицы рассчитываются по схеме:

[4`] = [3] * [4]

[4`]=СУММ [4`]- сумма всех значений столбца [4`]

[6]= [4] * [5] * 0.01

[7]= [4`] * [5] * 0.01

[7]=СУММ [7]

[8]= [4] + [6]

[9]= [4`] + [7]

[11]= [8] * [10]

[11]=СУММ [11]

[13]= [9] + [11]

[13]=СУММ [13]

Таблица 2. Баланс металлозавалки.

Вводим в столбцы [1], [3], [5] значения, рассчитанные в таблице II-1, в столбцы [7], [12], [14] – исходные данные из технологии.

Остальные столбцы рассчитываются по схеме:

[1]= 'Таблица II.1'!(СУММ [4`])

[2]= [1] / [13] * 100

[3]= 'Таблица II.1'!(СУММ [7])

[4]= [3] / [13] * 100

[5]= 'Таблица II.1'!(СУММ [11])

[6]= [5] / [13] * 100

[8]= [7] / [13] * 100

[9]= [1] + [3] + [5] + [7]

[10]= 100 – [12]

[11]= [9]*[12]/100

[13]= [9]*100/(100-[12])

Таблица 3. Расчет потребности в шихтовых материалах

Для расчета необходимо ввести в столбцы [2], [4], [6], [8], [10] данные расчетов шихты.

Остальные столбцы рассчитываются по следующей схеме:

[1] ='Таблица II.2'![13] * 'Таблица II.3'![2]*0,01

- смотри результаты расчетов 'Таблица II.2'![13] КЧ

[3] ='Таблица II.2'![13]*'Таблица II.3'!C6*0,01

- смотри результаты расчетов 'Таблица II.2'![13] СЧ

[12] = [3]+[5]+[7]+[9]+[11]

Таблица 4. Формовочное отделение

Для расчетов необходимо предварительно сгруппировать отливки по видам формовочного оборудования и затем ввести значения в столбцы [4],

[5], [7], значения в столбце [3] вводятся из таблицы II-1.

Остальные столбцы рассчитываются по схеме:

[3] ='Таблица II.1'![8]

[6] = [3] / [4]

[8] =[6]*(1+[7]*0,01)

[8] = СУММ [8]

 

В основу разработки информационных си­стем проектирования промышленных предприятий положена концепция со­здания и управления всей технической инфор­мацией о промышленном объекте на протяже­нии всего его жизненного цикла. Для осуществ­ления идеи комплексной, интегриро­ванной технологии ведения промышленного объекта от разработки технологической части проекта, выпуска проектной документации, контроля закупок, по­ставок и складирования, контроля за монтажны­ми и наладочными работами до обслужи­вания при эксплуатации, реконструкции, демонтажа и утилиза­ции, разрабатываются различные системы проектирования и управления строительством.

Одной из наиболее современных разработок в этой области является семей­ство программ VANTAGE:

- разра­ботка технологической части проекта, элек­трики, автоматики;

- разработка детального про­екта объекта, проектной документации;

- контроль поставок и складирова­ния, монтажных и наладочных работ, управление всеми проектными данными.

Система трехмерного проектирования - интегрированная ин­формационная среда с ЗD-моделью проекта, объединяет проектно-инженерные данные и управляет разработкой и состоянием всех элементов проекта до выпуска проектной документации, гарантирует свободную работу с про­ектными данными и позволяет обмениваться ими с другими информационными система­ми.

Трехмерное проектирование позволяет значительно повысить качество проектных работ и сократить время проектирования, гаранти­рует не только более эффективное выполнение проектных работ, но и возможность получить трехмерную модель для последующей эксплуа­тации объекта.

Проектная документация выпускается автоматически по данным 3D-модели, таким образом, первостепенное значение имеют непосредственно сами проектные решения, реализованные в модели проекта, в то время как плоскостные проекции (чертежи) являются лишь производными от 3D-модели. Все изменения в проекте вносятся в ЗD-модель, при этом автоматически отслеживается увязка вновь принятого решения со всем остальным проектом, а также автоматически вносятся изменения в чертежи (виды, размеры, спецификации, выноски и значки). Благодаря автоматическому ведению статистики рабочих сеансов изменения могут отслеживаться и выделяться на чертежах. Все это позволяет командам проектировщиков и технического персонала выполнять работу с полной уверенностью в полноте и согласованности всех данных. Результатом является эффек­тивная по времени и затратам разработка проекта без коллизий с последующим автоматизированным выпуском проектной документации.

У традици­онных систем трехмерного проектирования можно выделить ряд недостатков: ограничения при выполнении и поддержке глобальных проектов, медленный обмен данными, разделение работы на основе файлов чертежей делает невозможным взаимодействие и совместную работу над проектом, раздельные хранилища данных, избыточность баз данных.

В числе основных преимуществ использо­вания VPD (PDMS) можно отметить:

· интеграцию данных, стандартизацию процесса проектирования;

· исполь­зование предыдущих проектов;

· наглядность проектных решений, сокращение ошибок за счет функций проверки на коллизии;

· простоту внесения изменений в проект, вза­имную согласованность данных всех проект­ных дисциплин;

· сокращение трудозатрат за счет автомати­зированного выпуска чертежей, сокращение расходов на строительство и эксплуатацию.

VPD (PDMS) включает полный набор специализированных проектных приложений:

· проектирование трубопроводов, металлоконструкций, зданий и сооружений;

· создание опор и подвесок, моделирование лестниц, стремянок, зон до­ступа, проектирование оборудования;

· проектирование панелей и плит, кабельных трасс, систем отопления и венти­ляции.

Система поставляется с базами данных по деталям трубопроводов, металлоконструкци­ям, элементам зданий, отопления и вентиля­ции, опор и подвесок, выполненных по ГОСТ, а также по международным стандартам.

Автоматизирован выпуск рабочих чертежей (планы, разрезы, узлы) в формате AutoCAD, при этом сохраняется связь с 3D-моделью проекта.

Монтажные изометрические чертежи с раз­мерами и спецификациями выпускаются пол­ностью в автоматическом режиме и не нужда­ются в доработке, также настраивается выпуск ведомостей, отчетов, спецификаций. Встроенная функция кон­троля позволяет отслеживать все из­менения между выпусками чертежей. Программа просмотра обеспечива­ет визуальное представление и обзор 3D-модели. При помощи системы форми­рования изображений и освещения пользователи могут перемещаться по модели или создавать анимированные роли­ки для обеспечения эффективного обзора проекта.

Семейство программных продуктов обеспечивает обмен данными с системами:

· AutoCAD, Architectural Desktop, MicroStation и Intergraph PDS 3D;

· выпуска деталировочных черте­жей металлоконструкций;

· лазерного сканиро­вания;

Проекты сегодня выпол­няются несколькими проектными орга­низациями одновременно, часто в географи­чески удаленных друг от друга местах. Эффек­тивное управление и синхронизация проектных данных крайне важны для успешного выполнения проекта в непрерывном цикле. Приложение Global позволяет эффек­тивно распределять проектные работы между организациями-участниками, сохраняя конт­роль над проектом, повышает управляемость проектных работ при одновре­менном снижении расходов, рисков и времени, гарантирует, что любые изменения автоматически синхро­низируются.

Система обеспечивает возможности для совместного ис­пользования данных всеми проектантами, гарантируя при этом целостность и актуальность данных в любой момент. В целом VPD (PDMS) позволяет проектировщикам удовлетворять потребности проектирования и визуального представления сложных промышленных объектов и поддержи­вать качество проект­ной документации.

 

Рекомендуемая литература [1, 3, 4, 5]

 

Контрольные задания для СРС [3, 4, 5]

1. Способы построения расчетных таблиц для проектирования цеха;

2. Особенности автоматизации расположения технологического оборудования;

3. Системы трехмерного проектирования промышленных объектов и их применение для литейных цехов.