¬аше окно в мир —јѕ–
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

29 августа 2022

÷ифрова€ трансформаци€ проектировани€ технологических процессов при подготовке инженеров-проектировщиков на базе комплекса T-FLEX PLM

јлександр ѕетухов, старший преподаватель кафедры Ђ“ехнологи€ машиностроени€ї √√“” имени ѕ.ќ. —ухого

јлександр ѕетухов

ќригинал статьи на сайте компании Ђ“оп —истемыї
ќбучение инженеров-проектировщиков


«начительные достижени€ в области внедрени€ информационных технологий в учебный процесс не могут возникнуть сами по себе. ”спех в этой сфере обеспечиваетс€ многолетней и упорной работой, направленной на постепенный переход от использовани€ традиционных методов обучени€ к автоматизированным. Ётот переход рассматриваетс€ на примере внедрени€ системы автоматизированного проектировани€ технологических процессов.

¬первые система автоматизированного проектировани€ технологических процессов (—јѕ– “ѕ) была внедрена в процесс курсового проектировани€ по дисциплине Ђ“ехнологи€ изготовлени€ гидроприводовї в 1995 году. ќпубликованные в этот период методические указани€ к курсовой работе по курсу Ђ“ехнологи€ изготовлени€ гидроприводовї дл€ специальности 12.11 Ђ√идромашины, гидроприводы, гидропневмоавтоматикаї рекомендовали студентам при выполнении курсовой работы использовать —јѕ– “ѕ.

Ќеобходимость перехода от традиционного (ручного) проектировани€ к автоматизированному диктовалась потребностью разрешени€ противоречи€ между повышением сложности и качества создаваемых машин, с одной стороны, и снижением сроков их морального старени€, с другой. »спользуема€ —јѕ– “ѕ представл€ла собой один из структурных компонентов —јѕ– “ѕѕ. Ёта система при ее использовании в производственных услови€х €вл€етс€ инструментом технолога и нормировщика при проектировании технологических процессов в режиме диалога с Ё¬ћ.

–езультатом внедрени€ —јѕ– “ѕ в учебный процесс €вилось приобретение студентами опыта, который позволил им по окончании вуза уверенно работать с автоматизированными системами в различных сферах де€тельности, никогда не сомнева€сь в правильности своих действий.

–ешение задач автоматизации технологического проектировани€

¬ыполнение курсовых и дипломных проектов при помощи систем автоматизированного проектировани€ значительно усложнилось в услови€х пандемии. —ложивша€с€ ситуаци€ послужила стимулом дл€ исследований цифровой трансформации учебного процесса, в результате которых были сформированы следующие стадии процесса:

1. ¬ыбор автоматизированной системы

Ќа этой стадии было проведено комплексное исследование систем разных компаний, включающее качественную и количественную оценки.

¬ основу методики качественной оценки положена теори€ выбора и прин€ти€ решений, котора€ исследует математические модели этого вида де€тельности [1]. ¬ данном случае имеетс€ множество автоматизированных систем (ј—), и задача сводитс€ к выделению из него некоторого подмножества на основе представлени€ о качестве вариантов, характеризующемс€ принципом оптимальности. ¬виду того, что в рассматриваемой задаче множество альтернатив, которыми €вл€ютс€ ј—, известно, она может быть отнесена к задаче выбора [1].

–ассматриваемые при проведении исследовани€ альтернативы обладают многими свойствами, оказывающими вли€ние на решение. ”крупненно эти свойства могут быть классифицированы в определенные множества. ѕри решении задачи выбора компании рассматривались следующие множества свойств:

  • ћ' Ч возможность использовани€ автоматизированных систем, разработанных компанией, дл€ решени€ комплекса конструкторско-технологических задач;
  • ћ'' Ч возможность использовани€ автоматизированных систем, разработанных компанией, дл€ решени€ комплекса задач электронного документооборота.

ƒетализаци€ указанных множеств, показывает, что каждое из них образовано нескольким свойствами. Ќапример,

ћ'{m1', m2', m3', m4', m5'},

где m1' Ч возможность создани€ параметрической 2D- и 3D-модели обрабатываемой детали;
m2' Ч возможность проектировани€ технологического процесса механической обработки детали;
m3' Ч возможность разработки управл€ющих программ дл€ программно-управл€емого оборудовани€;
m4' Ч возможность создани€ параметрической 3D-модели станочного приспособлени€, используемого в технологическом процессе изготовлени€ обрабатываемой детали;
m5' Ч возможность проведени€ нагружени€ параметрической 3D-модели станочного приспособлени€ дл€ определени€ его работоспособности.

јналогично,

ћ''{m1'', m2'', m3'', m4'', m5'', m6''},

где m1'' Ч возможность авторизированного входа в систему;
m2'' Ч возможность редактировани€ документов;
m3'' Ч возможность работы с файлами;
m4'' Ч возможность отправки и получени€ сообщений;
m5'' Ч возможность работы с задани€ми;
m6'' Ч возможность поиска объектов.

ƒл€ формализации выбора наиболее подход€щего поставщика программного обеспечени€ на основе доступных источников было прин€то решение о проведении классификации разработок фирм-поставщиков по трЄм группам.

  первой группе были отнесены претенденты, разработки которых поддерживают сквозное проектирование. ”казанное требование реализовано в разработках всех трЄх рассматриваемых фирм-поставщиков.

 о второй группе были отнесены претенденты, в системах которых дополнительно предусмотрен контроль исполнительской дисциплины. Ёто требование также реализовано в разработках всех фирм-поставщиков.

  третьей группе были отнесены претенденты Ч интегрированные и платформенные CAD/CAM-системы, которые поддерживают разработку управл€ющих программ дл€ оборудовани€ с „ѕ”, а также имеющие модуль, позвол€ющий моделировать процессы нагружени€ конструкций и оценивать ее прочность с использованием метода конечных элементов. Ёти требовани€ были реализованы в разработках двух российских компаний.

ќкончательное решение в пользу разработок компании Ђ“оп —истемыї было прин€то ввиду того, что учреждение образовани€ Ђ√омельский государственный технический университет имени ѕ.ќ. —ухогої с 2006 года включено в ѕрограмму поддержки вузов Ђ‘акультет —јѕ–ї компании Ђ“оп —истемыї. ј также потому, что в штате университета имеетс€ преподаватель, обладающий c но€бр€ 2019 года квалификационным статусом Ч Ђ—ертифицированный преподаватель T-FLEX CADї.

2. јдаптаци€ системы к услови€м ее использовани€ в учебном процессе

јдаптаци€ системы T-FLEX “ехнологи€ к использованию в учебном процессе заключалась в наполнении баз данных технологического проектировани€. »х состав показан на рис. 1.

—остав баз данных технологического проектировани€

–ис. 1. —остав баз данных технологического проектировани€

¬ состо€нии поставки в системе T-FLEX “ехнологи€ хорошо сформирована база данных наименований операций. ‘рагмент этой базы представлен на рис. 2.

–ис. 2. ‘рагмент базы данных наименований операций

–ис. 2. ‘рагмент базы данных наименований операций

ѕри формировании базы данных технологического оборудовани€ активно использовалась работа [2]. ќтличительной особенностью указанной работы €вл€етс€ то, что помимо технических характеристик оборудовани€ в ней указана его стоимость, а также категори€ ремонтной сложности. Ёто позвол€ет объективно оценить технологическую себестоимость обработки детали.

ƒл€ формировани€ базы шаблонов текстов переходов использовались нормативные документы, регламентирующие правила записи переходов.

–ис. 3. ‘рагмент базы данных шаблонов текстов переходов

–ис. 3. ‘рагмент базы данных шаблонов текстов переходов

3. ¬недрение системы в учебный процесс

¬ учебный процесс система T-FLEX “ехнологи€ внедр€лась по трЄм направлени€м.

¬о-первых, система используетс€ при выполнении лабораторных работ по дисциплине Ђ—истемы автоматизированного проектировани€ технологических процессовї студентами специальности 1-36 01 01 Ђ“ехнологи€ машиностроени€ї.

¬о-вторых, система примен€етс€ при выполнении лабораторных работ по дисциплине Ђјвтоматизированные системы технологической подготовки производстваї студентами специальности 1-53 01 01 Ђјвтоматизаци€ технологических процессов и производств (по направлени€м)ї.

¬-третьих, она используетс€ при выполнении курсового и дипломного проектировани€ студентами специальности 1-53 01 01 Ђјвтоматизаци€ технологических процессов и производств (по направлени€м)ї.

ѕериод внедрени€ системы T-FLEX “ехнологи€ совпал c пандемией COVID-19, что, в свою очередь, наложило на работу системы дополнительные требовани€.

Ёти требовани€ заключались в том, что система должна не только функционировать в рамках локальной сети университета, но и обеспечивать стабильную дистанционную работу со студентами, наход€щимис€ по месту жительства. Ёта возможность была предоставлена студентам за счЄт использовани€ клиент-серверной технологии.

Ќа персональных компьютерах (ноутбуках), подключенных к сети »нтернет, была установлена клиентска€ часть программного обеспечени€ системы T-FLEX “ехнологи€. —отрудниками центра информационных технологий был отработан пор€док авторизованного доступа студентов к серверной части программного обеспечени€ системы. Ёто позволило организовать дистанционное проектирование технологических процессов при курсовом и дипломном проектировании.


ƒалее приведем описание последовательности проектировани€ технологического процесса с использованием системы T-FLEX “ехнологи€ на примере детали Ђрычаг 16Ѕ20ѕ.061.405ї.

ѕервым этапом проектировани€ общего технологического процесса €вл€етс€ создание параметрического чертежа в T-FLEX CAD 17 (рис. 4) с нанесением всех необходимых размеров, а также базы данных к нему, содержащей все необходимые параметры дл€ нескольких исполнений (рис. 5).

–ис. 4. ѕараметризированный чертеж детали рычаг 16Ѕ20ѕ.061.405

–ис. 4. ѕараметризированный чертеж детали рычаг 16Ѕ20ѕ.061.405

–ис. 5. Ѕаза данных детали рычаг 16Ѕ20ѕ.061.405

–ис. 5. Ѕаза данных детали рычаг 16Ѕ20ѕ.061.405

ƒалее необходимо св€зать информацию, содержащуюс€ в базе данных, с системой T-FLEX CAD. ƒл€ этого во вкладке –едактор переменных (рис. 6), использу€ параметр ќбозначение, создаетс€ список, содержащий обозначени€ исполнений детали, указанных в базе данных, и проводитс€ прив€зка переменных к параметрическому чертежу рычага.
–ис. 6. –едактор переменных в T-FLEX CAD

–ис. 6. –едактор переменных в T-FLEX CAD

—оздаЄтс€ “иповой технологический процесс (рис. 7), который содержит последовательность выполн€емых операций. ƒл€ добавлени€ операции необходимо выбрать “ипова€ технологическа€ операци€ (рис. 8).

–ис. 7. ќкно создани€ типового технологического процесса

–ис. 7. ќкно создани€ типового технологического процесса

¬ окне свойств операции заполн€ютс€ такие параметры, как: номер, код, наименование, эскиз, оснащение, инструкции, исполнители, материалы.

–ис. 8. ќкно свойств типовой технологической операции

–ис. 8. ќкно свойств типовой технологической операции

ƒалее в операции создаЄтс€ “иповой технологический переход (рис. 9), где заполн€ютс€ такие параметры как: операционное и вспомогательное врем€, текст перехода, режимы, оснащение.

–ис. 9. ќкно свойств типового технологического перехода

–ис. 9. ќкно свойств типового технологического перехода

Ќа вкладке ѕараметры (рис. 10) создаЄтс€ св€зь между переменной в тексте перехода и обозначением поверхности на операционном эскизе.

–ис. 10. ¬кладка Ђпараметрыї типового технологического перехода

–ис. 10. ¬кладка ѕараметры типового технологического перехода

¬се остальные операции заполн€ютс€ аналогичным способом.

–ис. 11. —хема технологического процесса

–ис. 11. —хема технологического процесса

Ќа заключительном этапе проектировани€ формируетс€ готовый комплект документов, состо€щий из титульного листа, маршрутной карты, операционных карт и карт эскизов. ƒл€ получени€ комплекта документов необходимо воспользоватьс€ вкладкой ƒокументаци€.


—истема T-FLEX “ехнологи€ €вл€етс€ платформенным решением совместно с PLM-системой T-FLEX DOCs. Ѕлагодар€ этому при курсовом и дипломном проектировании по€вл€етс€ возможность дополнительно использовать такие возможности, как отправка и получение сообщений, а также работа с задани€ми и поиск объектов. ¬сЄ это подготавливает студентов к работе на виртуальном предпри€тии, создание и развитие которых €вл€етс€ перспективным направлением развити€ машиностроени€ в нашей республике.

–азработка управл€ющих программ в среде T-FLEX CAM

—овременный этап развити€ CAD-систем (Computer-Aided Design) характеризуетс€ значительным расширением сферы их использовани€. “еперь получить 3D-модель детали из 2D-чертежа (и наоборот) стало достаточно просто. ѕри этом по€вилась возможность быстро и точно определ€ть р€д параметров, таких как вес детали, площадь ее поверхности, координаты центра т€жести и моменты инерции относительно осей X, Y, Z. »нтересным направлением совершенствовани€ CAD-систем €вл€етс€ их интеграци€ с CAM-системами (Computer-Aided Manufacturing). ќдной из основных задач, решаемых CAM-системами, €вл€етс€ разработка управл€ющих программ дл€ станков с „ѕ”.

ћногие разработчики программного обеспечени€ дл€ автоматизации конструкторской и технологической подготовки производства уже оснастили свои системы соответствующими модул€ми, в том числе и компани€ Ђ“оп —истемыї Ч она разработала приложение T-FLEX „ѕ”, работающее в среде конструкторской системы T-FLEX CAD.

¬ысшие учебные заведени€ став€т перед собой актуальную задачу Ч ввести изучение интегрированных CAD/CAM-систем в учебный процесс подготовки инженеров-проектировщиков. ”пор при этом нужно делать на практическое овладение навыками разработки управл€ющих программ с использованием 3D-модели изготавливаемой детали.

ѕодготовка √омельского государственного университета имени ѕ.ќ. —ухого к внедрению в учебный процесс проектировани€ с использованием CAD/CAM-систем состо€ла из следующих этапов:

  1. «акупка лицензионного программного обеспечени€ T-FLEX CAD и T-FLEX „ѕ”.
  2. ”становка и адаптаци€ указанного программного обеспечени€ к услови€м использовани€ в учебном процессе √√“” имени ѕ.ќ. —ухого.
  3. ѕодготовка учебно-методической литературы, содержащей руководство по применению CAD/CAM-системы, при курсовом и дипломном проектировании. ќсобенности этого этапа описаны в [3].

»сследование возможности использовани€ CAD/CAM-системы при подготовке инженеров-проектировщиков было проведено студентами специальности 1-53 01 01 Ђјвтоматизаци€ технологических процессов и производств (по направлени€м)ї при выполнении курсового проекта по дисциплине Ђјвтоматизированные системы технологической подготовки производстваї и при выполнении дипломного проекта.

–азработка управл€ющей программы проводилась в системе автоматизированного проектировани€ T-FLEX CAD и приложении T-FLEX „ѕ”.

ƒл€ получени€ управл€ющей программы были выполнены следующие действи€:

  1. — помощью команды –едактор инструментов был создан режущий инструмент с необходимыми параметрами и сохранен в файле с расширением *.too (рис.12);
    –ис. 12. –едактор инструментов

  2. Ќа панели инструментов была выбрана команда —верление 5D, а в ней Ч им€ операции, инструмент, поверхность, относительно которой будет выполн€тьс€ обработка, и параметры сверлени€ (глубина, частота вращени€, подача и т. д.). –езультаты этой обработки представлены на рис. 13-15;
    –ис. 13. ¬екторна€ схема обработки сверлом
    –ис. 14. —верло в начальном положении ( адр N105)в
    –ис. 15. —верло в конечном положении ( адр N115)

    –ис. 13. ¬екторна€ схема обработки сверлом

    –ис. 14. —верло в начальном положении ( адр N105)

    –ис. 15. —верло в конечном положении ( адр N115)

  3. Ќа панели инструментов была выбрана команда ‘резерование 3D, а в ней Ч им€ операции, инструмент, грань, котора€ будет фрезероватьс€, угол наклона инструмента, тип прохода и параметры фрезеровани€ (глубина, частота вращени€, подача и т. д.). –езультаты этой обработки представлены на рис. 16-18.
  4. ƒл€ проверки разработанной программы была запущена команда »митатор обработки, при работе которой траектори€ движени€ инструмента была представлена видеороликом;
  5. ѕолученный результат в виде управл€ющей программы, фрагмент которой показан на рис. 19, был сохранен в файле дл€ передачи на станок.
    –ис. 16. ѕодвод фрезы ( адр N220)
    –ис. 17. ‘резерование скоса ( адры N230-N235)
    –ис. 18. ќтвод фрезы ( адр N245)

    –ис. 16. ѕодвод фрезы ( адр N220)

    –ис. 17. ‘резерование скоса ( адры N230-N235)

    –ис. 18. ќтвод фрезы ( адр N245)

    –ис. 19. Ћистинг управл€ющей программы

    –ис. 19. Ћистинг управл€ющей программы: ќпераци€ 030 √оризонтально-фрезерна€
    (÷илиндрическа€ фреза L = 80 D = 30)

¬недрение системы проектировани€ в учебный процесс показало не только возможность получени€ управл€ющей программы дл€ станка с „ѕ”, но и практическую реализацию этой возможности студентами на базе лицензионного программного обеспечени€. –езультаты в виде управл€ющих программ, полученных в процессе дипломного проектировани€ с использованием платформенных CAD/CAM-систем, были высоко оценены членами √осударственной экзаменационной комиссии.

ѕерспективы

¬ насто€щее врем€ существует три основных направлени€, по которым должна и будет развиватьс€ цифрова€ трансформаци€ проектировани€ технологических процессов и преподавание дисциплины —јѕ– “ѕ.

ѕервое направление св€зано с внедрением программных продуктов, автоматизирующих выполнение функций управлени€ проектами и документооборотом. ќписание одной из таких систем, а именно T-FLEX DOCs, приводитс€ в практикуме по курсу —истемы автоматизированного проектировани€ технологических процессов, изданном в 2015 году. ¬ нем описываютс€ режимы работы с документами, файлами, сообщени€ми и задани€ми, а также даютс€ рекомендации по использованию системы дл€ поиска объектов.

¬торое направление Ч расширение применени€ T-FLEX CAD.

“ретье направление св€зано с использованием 3D моделей дл€ выполнени€ прочностных расчетов.

Ѕогатый исторический опыт применени€ систем автоматизированного проектировани€ в учебном процессе подготовки высококвалифицированных инженеров-проектировщиков в перспективе гарантирует посто€нное совершенствование как самих систем, так и методов преподавани€ св€занных с ними дисциплин.

Ћитература
  1. ѕетухов ј.B. ‘ормализаци€ задачи выбора автоматизированной системы. —истемный анализ и прикладна€ информатика. 2018;(1):16-20.  од доступа: https://doi.org/10.21122/2309-4923-2018-1-16-20.
  2. “ехнологи€ машиностроени€.  урсовое проектирование : учеб. пособие / ћ.ћ.  ане [и др.]; под ред. ћ.ћ.  ане; ¬. . Ўелега. Ч ћинск: »здательство Ђ¬ышэйша€ школаї, 2013. Ч 311 с.
  3. ѕетухов ј.B. ÷ифрова€ трансформаци€ проектировани€ технологических процессов при подготовке инженеров-проектировщиков: истори€ и перспективы. ÷ифрова€ трансформаци€. 2020;(1):57-72. https://doi.org/10.38086/2522-9613-2020-1-57-72.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: —јѕ– Ц и точка
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

—јѕ– Ц и точка — ƒавид Ћевин (1 декабр€ 2022)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2022 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.