Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций

Формирование маршрутной и операционной технологии изготовления отдельной сборочной единицы

Спецификой сварочной технологии является большой объем и разно­образие данных по каждому сварному шву и часто большое количество сварных швов в сварной конструкции или в узле.

Естественно, как это уже отмечалось ранее, для работы автомати­зированной системы разработки сварочной технологии необходим пол­ный объем всех данных о швах как по каждому отличающемуся шву (кроме его длины), так и по количеству одинаковых швов. Однако если по деталям и сборочным единицам исходные данные имеются в конст­рукторской спецификации, то данные о сварных швах собирать техниче­ски сложнее.

Часть этих данных имеется на чертежах. Здесь уместно обратить вни­мание на тот факт, что все основные принципиальные решения по сварным швам принимает не технолог, а конструктор — проектировщик изделия. Именно он выполняет расчеты на прочность и единолично несет полную ответственность за сварную конструкцию. Конструктор определяет метод сварки, тип соединения, сечение шва, разделку кромок, необходимость за­чистки и другие параметры, как правило даже способ сварки — ручная, ав­томатическая.

Все эти принятые конструктором решения поступают к технологам и контролерам из данных на обозначениях сварных швов на чертежах. При­меры обозначений сварных швов по ГОСТ 2.312—90 показаны в табл. 5.1. Структура данных в обозначениях сварных швов содержит:

• обозначение метода и способа сварки (например, автоматическая ду­говая сварка в углекислом газе);

• размеры катетов угловых швов;

• длины участков прерывистых швов;

• дополнительную информацию для технологов, отображаемую с по­мощью условных обозначений, показанных в табл. 5.2.

Данные стандарты на типы и конструктивные элементы сварных соеди­нений устанавливают геометрию разделки свариваемых кромок, размеры и до­пустимые отклонения на сборку стыка (эти параметры будут проверяться контролером перед выполнением сварки стыка), а также контролируемые

размеры геометрии готового шва. Пример данных стандарта на сварку в за­щитных газах для стыкового шва типа Cl 1 приведен в табл. 5.3. Из нее сле­дует, то для конкретной толщины свариваемого металла, которая указыва­ется в сборочном или деталировочном чертеже, имеются данные, необходи­мые для формирования технологии сборочно-сварочных операций.

Весь процесс формирования и обработки данных по каждому сварно­му шву можно представить в виде структурной схемы (рис. 5.18). Первые два этапа — это формирование данных, определяемых конструктором, по­следующие этапы связаны с работой и решениями технологов.

Пример конкретного набора данных по одному сварному шву приве­ден в табл. 5.4, из которой следует, что по каждому сварному шву необхо­димо в процессе разработки технологии из разных источников собрать большой объем данных. Необходимо отметить, что представленных в этой таблице данных достаточно для формирования технологии сварки, но не достаточно для разработки технологии сборки под сварку, поскольку для этого надо знать массы и габариты сварных узлов.

Полный объем данных по сварным швам для сварного узла или свар­ной конструкции можно условно представить как некоторый массив запи­сей, в котором каждая строка содержит информацию по одному шву и коли­чество записей соответствует количеству сварных швов. Подготовка данных и заполнение полей такой базы — основная и наиболее трудоемкая часть любой САПР.

Снижению трудоемкости и повышению комфортности условий рабо­ты технологов способствует идущий активный процесс перевода всех нор­мативных текстовых документов в организованные электронные базы дан­ных и знаний, обеспечивающие возможность быстрого поиска текстовой и графической информации, ее копирование в объектно-ориентированные ба­зы данных и дальнейшее копирование в технологическую документацию. Так, Госстандарт Российской Федерации поставляет стандарты на методы сварки и типы сварных швов общим объемом в многие сотни страниц в электронном виде на компакт диске или по электронной почте, что позволя­ет обеспечить более высокий уровень САПР технологии.

Применительно к конкретной сварной конструкции формирование ис­ходных данных по сварным швам начинается с составления полного списка

Формирование данных по конструкторской документации

Выбор данных из базы нормативных документов

Формирование данных, определяемых технологом

Получение расчетных данных

vtyy

Формирование технологической базы данных по конкретному изделию

Технологическая

документация

Рис. 5.18. Этапы формирования технологической документации

всех сварных швов. Особо следует обратить внимание на то, что сварные швы на чертежах не нумеруются (могут нумероваться только типы швов). Поэтому, прежде чем приступить к сбору данных о сварных швах, необхо­димо в каждой сборочной единице выполнить следующие операции:

1) определить полный перечень типов сварных швов на узле;

2) определить по каждому типу шва количество таких швов и длины каждого из них;

3) привязать всю информацию о сварных швах к структуре сборочной единицы, имея при этом в виду, что сварка шва, находящегося в структуре данной сборочной единицы может быть выполнена не обязательно в техно-

логическом процессе изготовления этой сборки, а полностью или частично в сборочных единицах более высокого уровня, вплоть до сварки на уже пол­ностью собранном изделии.

Рассмотрим организацию ввода данных по сварным швам и их при­вязку к структуре конструкторской документации на примере фланца ба­рабана шаровой мельницы (рис. 5.19), который состоит из двух пластин 4-982789 и двух пластин 4-982790. Все детали соединены четырьмя стыко­выми швами по ГОСТ 14771—90, каждый длиной по 100 мм. Все параметры для швов одинаковые. На рис. 5.20 показана структура конструкторской до­кументации фланца с указанием параметров деталей и сборочной единицы. Для ввода швов и их привязки нужно указать сборочную единицу. На рис. 5.21 показано, что курсор в структуре установлен на сборочную едини­цу фланец, а в накладное окно вводятся количество одинаковых швов для этой сборки и параметры шва. После ввода швы со своими параметрами по­являются на структуре конструкторской документации (рис. 5.22).

При большом количестве швов для ускорения и удобства ввода, а также для исключения ошибок, первоначально вводятся только обозначения и количество швов (рис. 5.23). Остальные параметры вводятся при форми­ровании списка швов (рис. 5.24), где видно количество одинаковых швов, а также общее количество сварных швов в сборочной единице. Это позволяет следить за всеми швами.

!

Е

і'

Ш - - _ ^ --...„Й-,.,....................................................

Рис. 5.20. Окно формирования и редактирования структуры конструк­торской документации фланца

Рис. 5.21. Окно вставки шва № 1 для фланца с одновременным вво­дом параметров по шву

«І I

Рис. 5.22. Вид окна с обновленной структурой конструкторской документации фланца со швом

Рис. 5.23. Окно вставки шва № 1 для фланца без ввода параметров

Завершение формирования исходных данных по сварным швам для всей конструкции позволяет с использованием стандартных функций сорти­ровки по всем параметрам оценить степень их разнообразия, сгруппировать в технологически подобные группы, для которых разработать сварочную технологию. При этом вполне может оказаться, что даже при большом ко­личестве сварных швов и большом объеме сварочных работ режимы сварки, оборудование и инструмент будут достаточно однотипными и при форми­ровании технологических карг данные сварочной технологии будут легко копироваться в разные сборочные единицы.

При разработке вариантов технологии выполнения сборочно-сва­рочных операций для упрощения отображения информации удобно исполь­зовать кодификатор технологических операций. Пример отраслевого коди­фикатора операций сборочно-сварочного производства приведен в габл. 5.5.

§_. Конструкторская докум./Флаяец/список Флаиец->Швы

И' .- ..тТивав» . іНомертнпаш

С 3

±и

Рис. 5.24. Окно вывода списка всех швов в изделии «фланец»

С использованием кодов операций технологический процесс сборки и сварки одного из узлов применительно к единичному производству громоздких конст­рукций может быть представлен цепочкой операций, показанной на рис. 5.25. которая представляет собой некоторый технологический маршрут. Формиро­вание такой цепочки -— начало и основа построения технологии. Часто такие цепочки могут быть достаточно длинными и сложными, однако их можно су­щественно укоротить и упрости ть введением типовых комплексных операций.

< 60>~< 36>—< 93>—< 50>—< 39>—<132>—< 50>-< 93>—< 60>-< 93>-

42>—< бО>-< 42>—< 36>-< 39>-< 41>-< 54>-< 62>-<132>-

Рис. 5.25. Пример последовательности шифров операций для сборки фланца

Рнс. 5.26. Пример последовательности технологических операций с использованием комплексных операций и с отображением их состава

Из анализа технологических процессов следует, что весьма часто одни операции сопутствуют другим. Так, сборка кромок, прихватка, зачистка под сварку, контроль перед сваркой, сварка стыка, зачистка от брызг и контроль качества и размеров шва могут быть определены как типовая комплексная операция, которая может быть отображена в цепочке операций специаль­ным обозначением (рис. 5.26).

К кодам операций в технологической цепочке удобно добавить услов­ное обозначение групп операций (табл. 5.6). Это повысит информативность, удобство работы и анализа технологии. В этом случае цепочка операций (см. рис. 5.26) может выглядеть так, как показано на рис. 5.27.

Ч - 6705

™ S—N 1к ^ 132,. IX ^ 4Z ьи

TOC o "1-5" h z - О---------------------- <>—t>—<>------------- СП-------- 00—^

42 36 39 41 Зк I

4=3----------- (=) £=} {=}-------------------------------

36 93 Лг^_39

50 93 60 93.

—^------------------------ 00—^

54 62 132

—

Рис. 5.27. Пример технологии с использованием условных обозначе­ний групп операций

Появление в системе проектирования технологии кодов операций по­зволяет организовать использование многочисленных баз данных и спра­вочников (оборудования, инструмента, вспомогательных материалов, со­держания операций и др.) при разработке операционной технологии. В этом случае в процессе работы технолога обеспечивается выдача на экран мони­тора только той информации, которая может понадобиться при формирова­нии конкретной технологической операции.

Как можно видеть, основные проблемы автоматизированного форми­рования технологии сборочно-сварочных операций связаны со сбором, вво­дом и подготовкой большого объема исходных данных. Все эти данные ав­томатически привязываются к деталям и сборочным единицам сварной кон­струкции и обрабатываются при решении задач, связанных с выбором оборудования, инструмента, определения режимов и расчета материалов, времени и энергии. По результатам технологических решений легко могут быть сформированы и распечатаны привычные технологические документы: технологические карты, ведомость оснастки и др.

Однако быстрое развитие информационных технологий и особенно возможностей отображения информации привело к тому, что введенные в действие более 20 лет назад стандарты на формы технологических докумен­тов подготовки сварочного производства сегодня не соответствуют ни требо­ваниям производства, ни возможностям программно-аппаратных комплексов. И дело здесь не только в повышении скорости и разрешающей способности печатающих устройств. До настоящего времени практически все действующие стандарты были построены на возможностях только алфавитно-цифровой пе­чати, а это приводило к тому, что даже для простых технологических

Рис. 5.28. Пример оформления технологической карты

процессов технологические карты оказывались многостраничными с обилием текстовых описаний, которые тем не менее часто трудно тракто­вать однозначно. Сложная форма организации табличного материала с многоуровневыми заголовками затрудняет понимание приведенной ин­формации (рис. 5.28).

Известно, что мозг человека в сотни раз эффективнее обрабатывает графическую информацию по сравнению с информацией символьно­текстовой. Именно этим отчасти объясняется все более широкое и повсеме­стное использование графических отображений объектов, в том числе и во всех видах описаний. Возможности современных массовых и широко­доступных графических систем, их высокая производительность способст­вуют ускорению этого процесса.

С учетом сложившейся ситуации, когда выполнение требований су­ществующих стандартов на документы технологической подготовки сва­рочного производства является обязательным, не вызывает труда на пере­ходный период получать из объектно-ориентированной базы данных как традиционные формы технологических документов, так и дополнительно к ним другие более компактные и информативные формы документов.

Это, например, могут быть рассмотренные выше (см. рис. 5.16 и 5.17) структуры сборки, дополненные данными по режимам, оборудованию и нормированию. Автоматизированное формирование трехмерных графиче­ских образов сварных узлов, сборочно-сварочной оснастки, сварочного ин­струмента и оборудования для использования их в картах эскизов рассмот­рено в гл. 6 и 7.