Современное программное обеспечение, применяемое на машиностроительных предприятиях

В современных условиях жесткой конкуренции непременным условием для выживания промышленных предприятий на рынке является внедрение компьютерных технологий. Автоматизация подготовки производства дает предприятиям возможность быстро реагировать на изменение спроса, в короткие сроки выпускать новые виды продукции, быстро модернизировать выпускаемую продукцию, отслеживать жизненный цикл изделий, эффективно повышать качество продукции. При этом сейчас уже недостаточно использования только CAD-системы, действующей по образу и подобию кульмана. Современный подход к конструкторско-технологической подготовке характеризуется комплексностью решений. Все чаще предпочтение отдается продуктам, интегрированным между собой. Это позволяет сохранить ассоциативные связи между документами по всей цепочке подготовки производства и исключить случайное несоответствие в документации.

AutoCAD и его расширения для геометрического моделирования трехмерных объектов, выпуска чертежно-конструкторской документации и разработки графических информационных систем;

3D Studio, Animator Pro, Auto Vision для художественного проектирования, презентации и видеорекламы;

COSMOS/M для проведения прочностных, тепловых, гидравлических и электромагнитных расчетов по методу конечных элементов. Анализ плоских и пространственных конструкций (ферм, объемных тел и их комбинаций) проводится при помощи специального геометрического пре- и постпроцессора GEOSTAR или непосредственно в среде AutoCAD:

Manufacturing Exert и PEPS для подготовки управляющих программ для станков с числовым программным управлением.

В результате адаптации указанных систем решаются следующие задачи:

- подготовка чертежно-конструкторской документации в соответствии с ЕСКД, включая автоматизированный выпуск текстовой документации (спецификаций, ведомостей, спецификаций покупных изделий и др.);

- выпуск специализированных чертежей в области машиностроения, строительства, электротехники, электроники, гидравлики с использованием готовых баз данных стандартных элементов;

- ведение архивов чертежей, формирование библиотек графических элементов чертежей;

- автоматизированное проведение конструкторских расчетов в процессе формирования чертежа: компоновка размеров, прочностной расчет и расчет массово-инерционных характеристик;

- параметризация чертежей;

- оптимизация компоновки размеров и определение допусков и посадок;

- защита LISP- программ от несанкционированного копирования.

По другому пути пошла отечественная фирма АСКОН, разработавшая систему автоматизированного проектирования «КОМПАС» (Комплекс Автоматизированных Систем). Разработка фирмы система КОМПАС-5 явилась ответом отечественного программирования на качественные изменения в сфере высоких технологий, появление высокопроизводительных персональных компьютеров, выпуск операционных систем Windows NT и Windows 95. КОМПАС — это новое поколение высокоэффективной конструкторской графики с совершенными технологиями проектирования и инструментальными средствами, которые отвечают самым современным требованиям. По техническим характеристикам чертежно-конструкторская система КОМПАС является одной из самых мощных в мире.

Последняя версия системы КОМПАС — это высокоэффективная среда проектирования различных изделий, включающая мощный чертежно-конструкторский редактор со средствами интерактивной параметризации, модуль управления документами, готовые библиотеки для различных областей применения, прикладные конструкторские пакеты и инструментальные средства разработки приложений. Эта система осуществляет перевод чертежей с бумажных носителей в электронный вид, редактирование, автоматическую векторизацию сканированных графических материалов.

Программное обеспечение APM WinMachine представляет собой интегрированную CAD/CAE систему автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования и конструкций в области машиностроения. Решение APM WinMachine разработано с учетом последних достижений в вычислительной математике, области численных методов и программирования, а также теоретических и экспериментальных инженерных решений. Система в полном объеме учитывает требования государственных стандартов и правил, относящихся как к оформлению конструкторской документации, так и к расчетным алгоритмам. APM WinMachine обладает широкими функциональными возможностями для создания моделей конструкций, выполнения необходимых расчетов и визуализации полученных результатов. Использование этих возможностей позволяет сократить сроки проектирования и снизить материалоемкость конструкций, а также уменьшить стоимость проектных работ и производства в целом. Продукт APM WinMachine осуществляет проектирование механизмов и деталей машин, анализ прочности деталей и конструкций, проектирование соединений и т. д. Имеющиеся в системе APM WinMachine расчетные и графические инструменты позволяют решать обширный круг прикладных задач:

1. Рассчитывать механическое оборудование и его элементы с использованием инженерных методик.

2. Проводить анализ напряженно-деформированного состояния (с помощью метода конечных элементов) трехмерных объектов любой сложности при произвольном закреплении, статической или динамической нагрузке.

3. Создавать конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД.

4. Использовать при проектировании поставляемые базы данных стандартных изделий и материалов, а также создавать свои собственные базы под конкретные направления деятельности предприятия.

5. Использовать возможности интеграции со сторонними графическими пакетами для работы с ранее созданными чертежами и пространственными моделями.

Система APM WinMachine включает:

1. Единую чертежно-графическую среду.

2. Базу данных и систему ее управления.

3. Базовое расчетное ядро – модуль конечно-элементного (прочностного) анализа APM Structure3D.

4. Модуль кинематического и динамического анализа рычажных механизмов APM Dynamics.

5. Модуль расчета болтовых, сварных, заклепочных соединений, а также соединений деталей типа тел вращения APM Joint.

6. Инструменты инженерного анализа деталей машин и механизмов с возможностью автоматической генерации чертежной документации.

7. Инструменты автоматической генерации сеток конечных элементов с постоянными и переменными шагами, с возможностью изменять параметры импорта геометрии моделей конструкций из сторонних графических редакторов с использованием форматов STEP, SAT и DXF.

В состав чертежно-графической среды входит:

1. Параметрический чертежно-графический редактор.

2. Редактор для создания пространственных конструкций.

3. Препроцессор подготовки моделей для конечно-элементного анализа (с поддержкой импорта файлов формата STEP, SAT и DXF).

4. СУБД и базы данных состоят из:

- Модуля создания и редактирования баз данных.

- Базы данных стандартных элементов для оформления машиностроительных чертежей.

- Базы информационных данных для проектирования технологических процессов.

- Библиотеки стандартных сечений металлопроката.

- Базы данных параметров материалов.

- Базы данных параметрических сечений.

DEFORM — это специализированный программный комплекс, предназначенный для моделирования технологических процессов обработки металлов давлением и термообработки. Комплекс, состоящий из виртуального штампа, пресса, молота, прокатного стана, печи, позволяет проверить разработанный технологом процесс не экспериментально, на реальном производстве, а виртуально — сидя за компьютером.

К сожалению, очень редко удается спроектировать идеальную оснастку, позволяющую сразу же получать изделия требуемого качества и с необходимыми эксплуатационными характеристиками. В большинстве случаев технологическую оснастку приходится дорабатывать, изменять геометрию формообразующих поверхностей, параметры процесса, а иногда и полностью перерабатывать технологию, что требует больших временных и финансовых затрат. Использование системы DEFORM позволяет избежать подобных проблем. С помощью этого мощного инструмента технолог может быстро — всего за несколько часов, провести численный эксперимент и, исходя из его результатов, внести изменения в параметры технологического процесса. При этом можно изменить не один-два параметра, как это обычно бывает в цехе, а попробовать десятки вариантов и получить действительно оптимальный технологический процесс — как по качеству, так и по затратам на его производство.

Система DEFORM разработана компанией Scientific Forming Technology Corporation (SFTC, США), основатели которой уже более 20 лет занимаются проблемами моделирования процессов обработки металлов давлением. DEFORM заслуженно считается наиболее точной системой для моделирования сложных трехмерных процессов пластического деформирования металлов. Данная система является мировым стандартом де-факто и признается как средство подтверждения качества технологического процесса и конечной продукции всеми ведущими компаниями в мире, имеющими дело с процессами объемной штамповки, ковки, прокатки и другими способами обработки металлов давлением.

Программный комплекс DEFORM — это сложная расчетная система, основанная на методе конечных элементов. Однако, в отличие от многих расчетных программ, DEFORM разработана для технологов и не требует глубоких знаний о методе конечных элементов. Простой и удобный Windows-интерфейс позволяет всего за несколько минут подготовить задачу и запустить ее на расчет. При этом не нужно ждать завершения расчета, чтобы увидеть результаты, так как постпроцессор позволяет просматривать их уже в ходе расчета.

Особо следует отметить файловую структуру системы DEFORM. Все начальные данные и результаты расчета находятся в одном файле, причем любой рассчитанный шаг в препроцессоре можно превратить в исходный, после чего его можно редактировать, добавлять или убирать инструмент, менять его геометрию, варьировать параметры процесса, состояние заготовки или инструмента. Благодаря такой структуре системы пользователь имеет возможность продолжить любой прерванный расчет, а также вернуться на любой шаг расчета, изменить данные и продолжить расчет с модифицированного шага. Это особенно удобно при моделировании многооперационных процессов при отладке той или иной операции.

DEFORM имеет модульную структуру.. Сегодня разработаны следующие модули системы:

• DEFORM-2D — модуль для анализа двумерного поведения металла при различных процессах обработки давлением. Используется для анализа деталей, имеющих осесимметричную форму, вытянутую в одном направлении форму или форму, близкую к осесимметричной (например, довольно часто такая форма используется для анализа штампуемости крепежных изделий с шестигранником);

• DEFORM-3D — модуль, предназначенный для анализа трехмерного поведения металла при различных процессах обработки давлением. Используется для анализа деталей, имеющих сложную трехмерную форму;

• DEFORM-HT — дополнительные модули для систем DEFORM-2D и DEFORM-3D, предназначенные для моделирования сложных процессов, происходящих в изделии при термообработке;

• DEFORM-TOOLS — модуль, предназначенный для создания очередей задач, анимаций и презентаций.

DEFORM также имеет специальную утилиту, позволяющую переносить результаты расчета из DEFORM-2D в DEFORM-3D. Кроме того, можно переносить результаты для отдельных сечений из DEFORM-3D для продолжения анализа в DEFORM-2D. Для моделирования таких процессов обычно используется комплекс DEFORM-2D+3D.

В последних версиях появились дополнительные шаблоны, упрощающие создание таких сложных процессов, как протяжка на молоте, ковка, прессование профилей.

DEFORM позволяет моделировать пластическое течение материала для горячих, полугорячих и холодных процессов, причем это могут быть как изотермические, так и неизотермические процессы. Теплопередача между объектами и внутри них может быть проанализирована как отдельный процесс или совместно с процессом деформирования по сопряженной схеме. При расчете принимаются во внимание все факторы, влияющие на процесс штамповки: конвекция, излучение, тепловыделение при фазовых переходах и пластических деформациях, выделение тепла при трении, потери тепла в зоне контакта между заготовкой и инструментом, влияние температуры на коэффициент трения и термомеханические характеристики материала, влияние давления на трение и т.д.

В DEFORM нет ограничений на количество участвующих в процессе объектов — как деформируемых, так и деформирующих. Это позволяет моделировать даже самые сложные технологические операции с участием сборных заготовок и любого количества инструментов. При этом инструмент может быть неподвижным или перемещаться в любом направлении в зависимости от параметров заданного оборудования. Возможно моделирование таких современных технологических процессов, как обкатка или ротационная вытяжка. Инструмент может быть задан и абсолютно жесткий, и упругий, деформируемый. Для технологов очень важна возможность анализа прочности штампа. Эффективный одношаговый алгоритм позволяет сделать это как для жесткого, так и для упругого инструмента на любом шаге процесса. Возможен расчет нескольких инструментов, а также учет предварительного натяга в составном инструменте.

DEFORM позволяет задать практически любое оборудование — это гидравлические прессы, молоты, винтовые прессы, кривошипные прессы, прокатные станы, причем, задав параметры всего оборудования, можно создать библиотеку оборудования данного предприятия или цеха. Специальные шаблоны помогают задавать сложные процессы (например, протяжка на молотах с учетом остывания, промежуточным нагревом и вращением заготовки).

Система DEFORM предоставляет широкие возможности для обработки результатов, оценки процесса на наличие дефектов (образование трещин, складок, незаполнение штампа и др.), анализа течения материала. Результаты включают график усилия, поля распределения напряжений, деформаций и температуры, причем они могут быть представлены графически и таблично. Наглядно показаны макро- и микроструктура изделия, движение отдельных точек материала. Уникальной является возможность визуализации трехмерной, «вмороженной» в материал сетки FLOWNET. Для создания отчетов результаты можно вывести в виде графиков, численных данных, твердых копий и анимации.

Достоинства применения системы DEFORM уже оценили ведущие российские предприятия. Одно из них — рязанское предприятие кузнечно-прессового машиностроения ОАО «Тяжпрессмаш». Завод обладает развитым многоструктурным производством: целым комплексом крупных производственных корпусов с переделами чугунного, стального и цветного литья, кузнечного, сварочного и механосборочного производства. Цеха оснащены современным уникальным технологическим оборудованием, позволяющим с высокой точностью изготавливать корпусные и базовые детали весом до 125 т и габаритами 4x4x12 м.

На предприятии освоен выпуск обширной номенклатуры оборудования — от тяжелых гидравлических и механических прессов, уникальных автоматов и автоматических линий на их базе до гидроаппаратуры высокого давления. ОАО «Тяжпрессмаш» специализируется на выпуске оборудования для следующих технологических процессов:

• для горячей объемной штамповки (высадки) деталей с удлиненной осью (типа вала-шестерни), метизных изделий, колец подшипников и т.п.;

•гибкиобечаек;

• горячей и холодной листовой штамповки;

• синтеза сверхтвердых материалов;

• брикетирования неметаллических материалов;

• прессования огнеупорного кирпича;

• холодной объемной штамповки метизных изделий.

Сегодня программный комплекс DEFORM не имеет достаточно сильных конкурентов в области обработки металлов давлением. Благодаря своей точности и надежности он стал стандартным инструментом проверки качества технологических процессов. Именно поэтому ведущие мировые и отечественные предприятия выбирают систему DEFORM.

Комплекс T-FLEX, разрабатываемый и распространяемый российской компанией «Топ Системы», пожалуй, единственный российский продукт, который по своему наполнению, функциональности и стоимости отвечает большинству запросов руководителей предприятий. Он позволяет решить практически все задачи конструкторско-технологической подготовки производства — от получения заказа до изготовления изделия. При этом по функциональности каждая из систем комплекса T-FLEX конкурирует с лучшими образцами как западных, так и российских продуктов. Совместное использование систем комплекса значительно повышает функциональную ценность как всего решения T-FLEX, так и его частей.

Немаловажным достоинством комплекса T-FLEX является также то, что системы в нем работают совместно сразу после установки.

Интеграция с внешними системами осуществляется стандартными средствами: с помощью обменных файлов, одно- или двунаправленного программного интерфейса, с помощью таблиц связей между базами данных и т.п. Вся информация об изделии в комплексе T-FLEX находится в одной базе данных — она не разбросана по разным файлам. Составляющие комплекса T-FLEX CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM.

T-FLEX CAD предоставляет конструктору все необходимые инструменты для проектирования изделия в виде, как трехмерной параметрической твердотельной модели, так и параметрических двумерных чертежей.

T-FLEX Технология позволяет получать по спроектированным моделям и чертежам всю необходимую технологическую документацию.

T-FLEX Анализ и T-FLEX Динамика дают возможность не только выявить проблемные места изделия еще до его изготовления, но и получить оптимальные решения.

Для различных специализированных направлений проектирования созданы системы T-FLEX/Раскрой, T-FLEX/Штампы, T-FLEX/Пружины, T-FLEX/Пресс-формы и T-FLEX Печатные платы.

T-FLEX ЧПУ решает важную задачу подготовки программ для станков с ЧПУ.

T-FLEX NC Tracer обеспечивает предварительную имитацию обработки со съемом материала с целью контроля качества обрабатываемой поверхности и зарезов детали.

И наконец, для четкой организации всех работ предназначена программа T-FLEX DOCs система ведения проектов и документооборота.

SolidWorks – мощное средство проектирования, ядро интегрированного комплекса автоматизации предприятия, с помощью которого осуществляется поддержка изделия на всех этапах жизненного цикла в полном соответствии с концепцией CALS-технологий. Основное назначение SoIidWorks – это обеспечение сквозного процесса проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения, включая создание интерактивной документации и обеспечение обмена данными с другими системами.

Программа SolidWorks - это система автоматизированного проектирования, использующая привычный графический интерфейс пользователя Microsoft Windows.

Это легкое в освоении средство позволяет инженерам-проектировщикам быстро отображать свои идеи в эскизе, экспериментировать с элементами и размерами, а также создавать модели и подробные чертежи.

Разработчиком САПР SolidWorks является SolidWorks Corp. (США), независимое подразделение транснациональной корпорации Dassault Systemes (Франция) – мирового лидера в области высокотехнологичного программного обеспечения. Разработки SolidWorks Corp. характеризуются самыми высокими показателями качества, надежности и производительности, что в сочетании с квалифицированной поддержкой делает САПР SolidWorks лучшим решением для промышленности. Централизованные поставки SolidWorks на территории России, СНГ и Прибалтики осуществляются через сеть офисов компании SolidWorks Russia и ее региональных представителей, обеспечивающих качественное внедрение, обучение и техническое сопровождение заказчиков.

Комплексные решения SolidWorks базируются на передовых технологиях гибридного параметрического моделирования, интегрированных средствах электронного документооборота SWR-PDM и SWR-Workflow, а также на широком спектре специализированных модулей. Программное обеспечение выполнено на русском языке, работает на платформе Windows 2000/XP. Выпуск конструкторской документации осуществляется в полном соответствии с требованиями ЕСКД. Обладая широкими возможностями и доступной ценой, система быстро внедряется в производство, обеспечивая скорую окупаемость вложенных средств.

Начиная с 1995 г. системой SolidWorks оснащено свыше 340 тысяч инженерных рабочих мест более чем на 40 тысячах предприятий по всему миру. Тысячи высших учебных заведений по всему миру и в России используют SolidWorks для подготовки студентов.

Концептуальные идеи, положенные разработчиками в основу SolidWorks, и такие качества, как интуитивно понятный интерфейс, русификация и поддержка ЕСКД, предопределяют успех внедрения SolidWorks на предприятиях отечественной промышленности. Именно поэтому, выбирая SolidWorks в качестве базовой САПР, предприятие получает не только хороший, качественный и функциональный набор программ, но и ориентируется на самые передовые технологии, ставшие стандартом де-факто для автоматизированного проектирования во всём мире.