Главная страница

 For english reader

 Новости (01/01/2002)

 САПР-ЧПУ/2000

 APTIPP для CAD/CAM

 Верификатор УП

 Постпроцессоры

 Прайс-лист

 Ответы на вопросы

 Небольшие секреты

 Демоверсия

 Рассылка новостей

 Форум о САПР

 Гостевая книга

 Об "Евразии Лтд"

 CAD/CAM портал

 Наша библиотека

 О вебмастере









Наша библиотека

Laura Wakeford. How Your Design Can Affect The Cost, Quality And Time Required To Manufacture Parts.
MCADVision Magazine - July 2001 - Part 1

Лаура Вакефорд.
Как Ваша методология конструирования влияет на стоимость, качество и время, требуемое для изготовления детали
Источник: Журнал MCADVision, Июль 2001

Введение


         Во время дискуссии, развернувшейся на недавно прошедшей конференции COFES 2001, обозначились две противоречивые позиции - "конструктор должен быть свободным для творчества" и "конструктор должен быть ограничен правилами, соблюдение которых приводило бы к проектированию изделий, прежде всего технологичных при изготовлении". А я думаю, что хороший проект предполагает как свободу для раскрытия творческого потенциала конструктора, так и строгое следование правил технологичности изготовления деталей проекта.
         Когда проект находится в стадии концептуального проектирования, конструктор должен иметь возможность свободного построения модели. Все должно способствовать неограниченному "полету" творчества и фантазии дизайнера. Соответственно CAD/CAM система должна обеспечить средства для создания solid-модели изделия, без каких либо жестких размерных связей и вы должны вначале описывать модель как некую полуабстрактную форму, наделенную необходимыми функциями. Сегодня на рынке имеется множество CAD/CAM-систем, поддерживающих именно такую методологию проектирования "21 века".
         Однако, как только процесс проектирования переходит в фазу подготовки к изготовлению, свобода творчества завершается. А поскольку конструирование уже закончено, то невозможность изготовления какой либо детали изделия приведет к серьезным потерям времени, удорожанию изделия, и вообще ставит под сомнения возможность запуска изделия в производство.

Иногда маленькая проблема приводит к большим неприятностям

          Мы хорошо знаем неписаное правило - две поверхности детали должны плавно сопрягаться. Обычно для этой цели используют некоторое, достаточно произвольное значение радиуса сопряжения, поскольку само сопряжение обычно не имеет функционального значения. Многие конструкторы используют для этих целей некие "эмпирические" значения радиусов, применяемые и проверенные ими в течение долгих лет работы. При последующем применении фасонных резцов или фрез, такая "эмпирика" вероятно, не ведет к возникновению проблем при изготовлении. Однако, при использовании станков с ЧПУ, существуют более жесткие стандарты на размер и конфигурацию режущего инструмента. Давайте рассмотрим случай, когда необходимо выполнить при изготовлении скругление двух взаимоперпендикулярных поверхностей радиусом 020". На заводе имеется всего две подходящие фрезы с радиусами .016" и .032". Конечно, в идеале инструмент должен сделать один проход для точного съема металла. Однако, не имея инструмента размера .020", инженер становиться перед выбором: использовать фрезу на .016" и "иметь" несколько проходов; использовать фрезу на .032" и наверняка "запороть" деталь и, наконец, запросить покупку специального инструмента.

На данном рисунке показаны многократные проходы, которые должны быть сделаны для того, чтобы "выбрать" металл инструментом с меньшим радиусом режущей части. Зеленым цветом выделена идеальная траектория, а синим - различные позиции инструмента. Как результат, мы видим увеличенное время изготовления детали и повышенный износ режущего инструмента.

На этом рисунке показано, что применение инструмента с радиусом .030" не возможно, поскольку приведет к "недорезу", т.е. часть металла не будет "выбрана", да и радиус обработки изменится.

Конечно, заказной инструмент с размером .020" позволит точно скруглить поверхности, но это - весьма дорогостоящая альтернатива.


         Три рассмотренных выше варианта увеличивают как временные, так и ценовые параметры изготовления детали, в то время как заводы всегда стремятся снизить свои затраты. Рассмотрим подробнее эти проблемы:

  • Вырезание зоны металла меньшим радиусом инструмента приводит к появлению дополнительных проходов и, следовательно, к увеличению машинного времени обработки заготовки. Кроме того, это приводит к увеличению износа инструмента, уменьшению срока его службы и более частным заменам инструмента.

  • Средняя стоимость внесения изменения, как в конструкцию, так и изготовление изделия сегодня приблизительно равна $2500 на единицу изменения, но сколько это потребует времени никто точно не подсчитает.

  • Применение специального инструмента порождает ряд проблем, включая временные и материальные затраты на его приобретение, а также проблемы обслуживания (например, перезаточка или дополнительные поставки инструмента) на протяжении всего срока выпуска изделия.

         Если вы конструктор, то все о чем мы говорили ранее в этой статье, вряд ли когда-либо интересовало вас и вряд ли вы сталкивались с этими проблемами в своей практике. Однако если Вы сопоставите эти проблемы с другими проблемами, возникающими на уровне проектирования, то сможете увидеть, как быстро они начнут накладываться друг на друга, увеличивая стоимость и время качественного проектирования и изготовления изделия. Реальное возникновение данной проблемы в моей практике позволило позже понять вопросы, стоящие перед инженером-технологом, и явилось причиной возникновения дополнительных мелких задач, которые я теперь решаю при проектировании новых изделий. В конечном счете, наше конструкторское бюро начало разрабатывать некоторые новые стандарты конструирования, основанные именно на практике изготовления изделий.

Хорошие намерения не всегда приводят к хорошему результату

         Часто ли вы проставляли значок допуска на размер на ваших чертежах? Возможно даже, что вы выполняли некоторые вычисления и геометрические построения, что бы увидеть, как величина допуска влияет на всю размерную цепочку, допуская уменьшение или увеличение допусков других размеров в ней? Если вы знакомы с производством лишь понаслышке и не знаете о контрольно-измерительных устройствах, то простановка допуска на вашем чертеже, скорее всего породит массу проблем у технолога.
         Допуски используются на конструкторских чертежах по всему миру. Если вы спросите о допусках любого технолога, то он, вероятно, скажет вам, что он обычно работает на минимальном допуске на размер. В большинстве случаев технологи либо не понимают то, что "накуролесил" конструктор с допуском, либо не имеют аппарата пересчета размерных цепей. Ведь во многих конструкторских бюро до сих пор символ допуска на чертеже является основанием получить лишние премиальные!
         Сегодня печальной истиной является то, что большинство конструкторов используют символы допуска, абсолютно не понимая то, что они делают! Так многие из них не осознают, что для того, чтобы проверить выполнение их требований нужно специальное оборудование. Символ "Соосность" - превосходный пример, поскольку оборудование для ее проверки весьма дорогостоящее и такое оснащение имеют далеко не многие заводы.
         Наша точка зрения состоит в том, что символы допусков и требований должны использоваться обдуманно и не приводить к увеличению времени на подготовку производства и на контрольные измерения.

Фактор времени

         Если и есть что-то общее, что без сомнения объединяет конструирование и изготовление, так это нехватка времени. Труд конструктора и технолога в особой цене на производстве, но чей труд более ценен? Для многих из нас, имеющих солидную производственную практику, ответ кажется очевидным - конечно, время технологов более ценно.
         Следующая история может удивить вас и дать повод для размышления. Несколько лет тому назад группа высококвалифицированных специалистов-технологов собралась для того, чтобы обсудить проблемы интеграции популярной САМ-системы с не менее популярной САD-системой. Так вот - во время дискуссии все сошлись на едином мнении о том, что "мы продаем не CAD-модели, а изготовленные изделия". Действительно, тот факт, что CAD-модель была создана быстро или высокоточно, не делал технологов счастливыми, ибо как только дело казалось изготовления этих деталей, им приходилось сразу же "переделывать" CAD-модель. Зачастую такая модификация выполнялась технологами при помощи абсолютно другого программного обеспечения или, если повезет, то в этом же пакете программ, но в подсистеме, ориентированной на изготовление.
         Далее технологи сошлись на мнении, что им нужно больше времени для оптимального проектирования самого процесса производства. Ведь во многих компаниях время использования станков с ЧПУ цениться особо дорого. Если посмотреть на сказанное выше с финансовой точки зрения, то именно работа квалифицированного инженера-технолога может привести к написанию более эффективных управляющих программ, выполняющихся на станке в течение минимального требуемого времени.
         Если вы рассмотрите примеры, приведенные в данной статье, а также вспомните примеры из собственной производственной практики, то увидите насколько важна интеграция подразделений проектирования и изготовления изделий. Конечно, оба этих отдела на любом заводе одинаково важны, но именно тесная взаимосвязь данных подразделений может способствовать достижению более значительного успеха всей компании.

Некоторые мысли в завершение статьи

         Имеется множество стратегий проектирования и каждая по своему влияет на стоимость, качество и время, требуемое для изготовления вновь спроектированного изделия. Возможно, Вы имеете несколько примеров из собственной практики, которыми вы могли бы поделиться с нами (пишите на MCADCafe-Editor@ibsystems.com) с тем, чтобы вы смогли позже аккумулировать общий опыт проектирования и использовать его в своих новых разработках, которые будут "более технологичными", чем ранее. Существует еще одна интересная проблема, о которой мы ничего не сказали. Зачастую завод возвращается к изделию, которое оно производило недавно или много лет назад. Необходимо сделать небольшие изменения в конструкции изделия и технологии его изготовления. Несомненно, для вас было бы легче просто вызвать из базы деталь по ее шифру и сосредоточиться на новых элементах ее конструкции. Но в действительности так ли это просто? Будет ли удовлетворять старая технология проектирования новой технологии и не затянется ли такая модернизация слишком надолго?
         В следующем месяце мы опубликуем статью, в которой подвергнем исследованию степень поддержки в CAD/CAM-системах методов конструирования, ориентированных на последующее изготовление. Что технолог ждет от CAD-модели изделия? Какова разница между CAD-моделями "готовыми" к передаче в САМ и действительно предназначенными к последующему использованию в этих системах? Какие препятствия и трудности испытывает инженер-технолог при эксплуатации современных САМ-систем и особенно в процессе интеграции с CAD-системами?

         Лаурa Вакефорд - руководитель компании Process Automators, Inc., которая разрабатывает "под заказ" методы автоматизации, приводящие к существенному сокращению времени производственного цикла. Она доступна по e-mail wakeford@procauto.com или телефону (248) 348-5417.