КОВАРСТВО ЛИСТОВОЙ ГИБКИ
Автор:
С. Лукина, д.т.н., профессор МГТУ «Станкин», федеральный эксперт ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ
Журнал «Ритм машиностроения» продолжает раскрывать особенности производственных технологий изготовления изделий гибкой из листового металла. Специалист в области формообразования, аккредитованный эксперт РИНКЦЭ, профессор МГТУ «Станкин» Светлана Лукина по просьбе редакции прокомментировала особенности развития гибочной технологии.
Задача формообразования машиностроительных де талей и изделий металлоконструкций с заданными свой ствами всегда была сложной инженерной технологией, упрощать которую научились с приходом в нашу жизнь цифровых инструментов виртуального прогнозирования заданных геометрических форм и свойств деталей с по мощью специального ПО класса CAD/CAE/CAM.
Гибка листового металла дает возможность создавать бесшовные соединения, исключая сварку, что обеспечива ет монолитность металлоконструкций и высокую точность геометрии деталей. Ее особенность в возможности полу чить готовую к применению сложную по конфигурации деталь, изготовленную на одном рабочем месте на листо гибочном станке с ЧПУ (одна операция, разбитая на после довательный ряд технологических (гибочных) переходов).
Согласно ГОСТ 1897084 «Обработка металлов дав- лением. Операция ковки и штамповки. Термины и опре- деления»: гибка — это образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы. Отметим, что устанавливать некоторые техноло гические параметры гибки листовых заготовок толщиной не более 3 мм (в частности, минимальные радиусы сгиба листовых материалов) из деформируемых сталей с уче том вида их термообработки и легированности можно по ОСТ 10028678 «Радиусы сгиба листовых материалов из сталей». Основные нормативные документы, которые следует учитывать при гибке листового металла: ГОСТ 1990374, ГОСТ 1990490, ГОСТ 1463789, ГОСТ 1652397, ГОСТ 157793, ГОСТ 1928189 и др. Параметры длины, радиуса и предельные отклонения от норм прописаны в госстандартах 30893.12002 и 1736571. Действуют так же регламенты, распространяющиеся на определенные виды металлопродукции, которую получают путем гибки металлического листа.
Листовая гибка относится к гибридному технологическо му переделу, связывающему заготовительный (получение заготовок) и обрабатывающий (получение готовых деталей для сборки) циклы производства. Известно, что именно заготовительный передел создает основу для удешевления производства: чем точнее и качественнее исходная за- готовка — тем менее трудоемко и дешевле получение конечной готовой детали на последующих стадиях производства.
Рынок диктует наличие 2х востребованных бизнес задач:
1 — получение финишного изделия при наименьшем числе операций и обработки резанием, что возможно при качественной заготовке, максимальной приближенной по форме и свойствам к готовой детали;
2 — возможность уже на стадии подготовки производ ства быстро оценивать экономические параметры себесто имости изготовления сложных деталей, что невозможно без предварительной проработки операционных технологий и их нормирования.
Перечисленные задачи положительно решаются при наличии развитых САПР и специальных компьютеризо ванных инструментов на основе цифровых технологий управления операциями формообразования.
Компьютерная CAD/CAMсреда позволяет препроцес сорно подготовить операционную технологию гибки и со здать основу ее управляющей программы, чтобы затем передать данные на станок для реализации. Такой пре/ постпроцессорный подход позволяет виртуально «прои грать» возможные сценарии гибочной операции, гарантиро вать получение заданной в CADмодели детали и выбрать лучший вариант последовательности переходов с учетом физикомеханических свойств металла и технологических уклонений (сгибов, отбортовок...), обусловленных расходом листа в местах гибки от их числа, физикомеханических свойств листового металла и его толщины.
Почему гибочная операция считается коварной? Спро гнозировать конечный результат данной операции непросто и разновариантная последовательность гибочных процедур исходного листа с большой вероятностью может привести к браку, проявляющемуся лишь на последнем переходе. Компьютернографическая препроцессная генерация вариантов геометрического синтеза формообразующих действий (гибочных переходов) позволяет исключить брак и получить требуемое по форме и свойствам изделие.
Следует учитывать, что при гибке металла в листе су ществует нейтральная линия, которая не сжимается и не растягивается. Расстояние от внутренней полосы сгиба до нее называется Кфактором, или коэффициентом по ложения нейтральной линии. Чем меньше Кфактор, тем более растягивается металл, и тем больше необходима листовая заготовка как развертка. Подбор К-фактора про изводится экспериментальным путем на производстве под имеющиеся виды матриц и пуансонов (оснастки), и в дальнейшем используются в программах САПР для расчета развертки для гибки листового металла с учетом числа элементов гибки на заданной длине развертки. При этом технические характеристики применяемой оснастки имеют важное значение.
Специализированный CAD/CAMмодуль листогибочной операции, встроенный в информационную среду управления стадиями разработки и подготовки производства изделий, позволяет избежать приведенных технологических ошибок и спрогнозировать будущее качество сложного по форме изделия, полученного многопереходной гибкой из листово го металла. Данное ПО может рассматриваться как класс CAMсистемы, реализованной в CADсреде, и ориентиро ванной на спектр технологических задач формообразования изделий гибкой из листового металла, что весьма востре бовано на рынке обрабатывающих технологий.
Гибка листового металла дает возможность создавать бесшовные соединения, исключая сварку, что обеспечива ет монолитность металлоконструкций и высокую точность геометрии деталей. Ее особенность в возможности полу чить готовую к применению сложную по конфигурации деталь, изготовленную на одном рабочем месте на листо гибочном станке с ЧПУ (одна операция, разбитая на после довательный ряд технологических (гибочных) переходов).
Согласно ГОСТ 1897084 «Обработка металлов дав- лением. Операция ковки и штамповки. Термины и опре- деления»: гибка — это образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы. Отметим, что устанавливать некоторые техноло гические параметры гибки листовых заготовок толщиной не более 3 мм (в частности, минимальные радиусы сгиба листовых материалов) из деформируемых сталей с уче том вида их термообработки и легированности можно по ОСТ 10028678 «Радиусы сгиба листовых материалов из сталей». Основные нормативные документы, которые следует учитывать при гибке листового металла: ГОСТ 1990374, ГОСТ 1990490, ГОСТ 1463789, ГОСТ 1652397, ГОСТ 157793, ГОСТ 1928189 и др. Параметры длины, радиуса и предельные отклонения от норм прописаны в госстандартах 30893.12002 и 1736571. Действуют так же регламенты, распространяющиеся на определенные виды металлопродукции, которую получают путем гибки металлического листа.
Листовая гибка относится к гибридному технологическо му переделу, связывающему заготовительный (получение заготовок) и обрабатывающий (получение готовых деталей для сборки) циклы производства. Известно, что именно заготовительный передел создает основу для удешевления производства: чем точнее и качественнее исходная за- готовка — тем менее трудоемко и дешевле получение конечной готовой детали на последующих стадиях производства.
Рынок диктует наличие 2х востребованных бизнес задач:
1 — получение финишного изделия при наименьшем числе операций и обработки резанием, что возможно при качественной заготовке, максимальной приближенной по форме и свойствам к готовой детали;
2 — возможность уже на стадии подготовки производ ства быстро оценивать экономические параметры себесто имости изготовления сложных деталей, что невозможно без предварительной проработки операционных технологий и их нормирования.
Перечисленные задачи положительно решаются при наличии развитых САПР и специальных компьютеризо ванных инструментов на основе цифровых технологий управления операциями формообразования.
Компьютерная CAD/CAMсреда позволяет препроцес сорно подготовить операционную технологию гибки и со здать основу ее управляющей программы, чтобы затем передать данные на станок для реализации. Такой пре/ постпроцессорный подход позволяет виртуально «прои грать» возможные сценарии гибочной операции, гарантиро вать получение заданной в CADмодели детали и выбрать лучший вариант последовательности переходов с учетом физикомеханических свойств металла и технологических уклонений (сгибов, отбортовок...), обусловленных расходом листа в местах гибки от их числа, физикомеханических свойств листового металла и его толщины.
Почему гибочная операция считается коварной? Спро гнозировать конечный результат данной операции непросто и разновариантная последовательность гибочных процедур исходного листа с большой вероятностью может привести к браку, проявляющемуся лишь на последнем переходе. Компьютернографическая препроцессная генерация вариантов геометрического синтеза формообразующих действий (гибочных переходов) позволяет исключить брак и получить требуемое по форме и свойствам изделие.
Следует учитывать, что при гибке металла в листе су ществует нейтральная линия, которая не сжимается и не растягивается. Расстояние от внутренней полосы сгиба до нее называется Кфактором, или коэффициентом по ложения нейтральной линии. Чем меньше Кфактор, тем более растягивается металл, и тем больше необходима листовая заготовка как развертка. Подбор К-фактора про изводится экспериментальным путем на производстве под имеющиеся виды матриц и пуансонов (оснастки), и в дальнейшем используются в программах САПР для расчета развертки для гибки листового металла с учетом числа элементов гибки на заданной длине развертки. При этом технические характеристики применяемой оснастки имеют важное значение.
Специализированный CAD/CAMмодуль листогибочной операции, встроенный в информационную среду управления стадиями разработки и подготовки производства изделий, позволяет избежать приведенных технологических ошибок и спрогнозировать будущее качество сложного по форме изделия, полученного многопереходной гибкой из листово го металла. Данное ПО может рассматриваться как класс CAMсистемы, реализованной в CADсреде, и ориентиро ванной на спектр технологических задач формообразования изделий гибкой из листового металла, что весьма востре бовано на рынке обрабатывающих технологий.
Разработки в данном направлении (решение задач про- гнозирования и цифрового моделирования в процессах гибки металла) носят актуальный характер. Только проек тирование с помощью современных САПР обеспечивает достижение необходимой точности при расчете листовых разверток изготавливаемых деталей, позволяет сформи ровать нужную последовательность и перечень гибочных переходов на операции гибки, а также дает возможность превентивного нормирования операции листовой гибки для прогнозной оценки трудоемкости и себестоимости из готовления готового изделия на ранних стадиях его про ектирования.
ЦИФРОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЛИСТОГИБОЧНОЙ ОПЕРАЦИЕЙ
Автор:
Артем Чунихин, ведущий эксперт ООО «ТопС Бизнес Интегратор» (входит в НКК)
В данной статье показывается подход к применению специализированных CAD-инструментов для проектирования технологии гибки сложных изделий из листового металла с учетом физико-механических характеристик
и ограничений операционной технологии гибки по средствам оснащения. Алгоритм рассмотрен на примере CAD-модуля PLM «САРУС ЛМ» разработки НКК.
и ограничений операционной технологии гибки по средствам оснащения. Алгоритм рассмотрен на примере CAD-модуля PLM «САРУС ЛМ» разработки НКК.
1. Введение
В настоящее время изделия из листового металла пользуются высоким спросом в различных отраслях промышленности. Например, значительная часть кузова автомобиля состоит именно из таких изделий. Другие отрасли, такие как приборостроение, производство промышленного оборудования, мебельная, нефтегазовая и т. п., также применяют изделия из листового металла по причине его универсальности (малый вес при требуемых механических характеристиках) и высокой степени пригодности к резке, гибке, сварке. В зависимости от применяемого материала возможно получение достаточно сложных по форме листовых деталей. Такие детали, выполненные единым элементом, заменяют целые узлы и тем самым упрощают сборочное изделие, а также повышают его технологичность. Полуфабрикат в виде листового металла широко используется в массовом производстве, обеспечивая высокую производительность процессов обработки и снижение себестоимости изделия.
Современные CAD системы позволяют осуществлять параметрическое моделирование изделий, создавать чертежи или аннотированные данные, вносить изменения в описание конструкции и многое другое. Обязательной частью современной CAD системы является модуль разработки листовых изделий, в силу специфики представляющий собой отдельный набор функций. Важно организовать процесс работы в CAD модуле, предназначенном для листового металла, таким образом, чтобы пользователь осуществлял разработку с использованием инструментов, учитывающих специфику изделий. Такой подход позволит разработать правильную конструкцию листового изделия, учитывающую требования технологических процессов. Например, при построении выреза в листовом теле CAD система строит стенки выреза так, что в развертке изделие представляет собой плоское тело с боковыми гранями, перпендикулярными базовой плоскости.
Целью данной статьи является описание применения модуля САРУС ЛМ для сквозного проектирования изделий из листового металла.
2. Особенности моделирования листового металла
Одним из ключевых параметров изделия является толщина листа, которая остается неизменной на протяжении всего процесса проектирования. Обычно этот параметр значительно меньше ширины и длины листа. Значение толщины задается при создании первого элемента построения и наследуется во всех последующих операциях.
Особенности моделирования листового металла нагляднее всего продемонстрировать на таком важном и распространенном конструкторском элементе, как сгиб. Сгиб может входить в другие более сложные конструктивные элементы. Основные параметры сгиба — радиус и угол. В поперечном сечении область радиуса сгиба условно делится на внутреннюю и внешнюю, при этом внешняя область растягивается, а внутренняя — сжимается. Между ними находится нейтральный слой, который не подвержен изменениям при изгибе.
Положение нейтрального слоя характеризуется КНС (коэффициентом нейтрального слоя), его величина для металлов варьируется в диапазоне от 0,3 до 0,5. При заданном КНС система автоматически вычислит припуск на участок сгиба — величину, на которую необходимо увеличить размеры развертки относительно согнутой детали. КНС, подбор допускаемых углов сгиба (рекомендуется задавать радиус, который равен толщине листа или превышает ее), а также учет пружинения материала являются важными функциональными характеристиками изделия, от которых зависит процесс моделирования изделия в CAD системе.
В настоящее время изделия из листового металла пользуются высоким спросом в различных отраслях промышленности. Например, значительная часть кузова автомобиля состоит именно из таких изделий. Другие отрасли, такие как приборостроение, производство промышленного оборудования, мебельная, нефтегазовая и т. п., также применяют изделия из листового металла по причине его универсальности (малый вес при требуемых механических характеристиках) и высокой степени пригодности к резке, гибке, сварке. В зависимости от применяемого материала возможно получение достаточно сложных по форме листовых деталей. Такие детали, выполненные единым элементом, заменяют целые узлы и тем самым упрощают сборочное изделие, а также повышают его технологичность. Полуфабрикат в виде листового металла широко используется в массовом производстве, обеспечивая высокую производительность процессов обработки и снижение себестоимости изделия.
Современные CAD системы позволяют осуществлять параметрическое моделирование изделий, создавать чертежи или аннотированные данные, вносить изменения в описание конструкции и многое другое. Обязательной частью современной CAD системы является модуль разработки листовых изделий, в силу специфики представляющий собой отдельный набор функций. Важно организовать процесс работы в CAD модуле, предназначенном для листового металла, таким образом, чтобы пользователь осуществлял разработку с использованием инструментов, учитывающих специфику изделий. Такой подход позволит разработать правильную конструкцию листового изделия, учитывающую требования технологических процессов. Например, при построении выреза в листовом теле CAD система строит стенки выреза так, что в развертке изделие представляет собой плоское тело с боковыми гранями, перпендикулярными базовой плоскости.
Целью данной статьи является описание применения модуля САРУС ЛМ для сквозного проектирования изделий из листового металла.
2. Особенности моделирования листового металла
Одним из ключевых параметров изделия является толщина листа, которая остается неизменной на протяжении всего процесса проектирования. Обычно этот параметр значительно меньше ширины и длины листа. Значение толщины задается при создании первого элемента построения и наследуется во всех последующих операциях.
Особенности моделирования листового металла нагляднее всего продемонстрировать на таком важном и распространенном конструкторском элементе, как сгиб. Сгиб может входить в другие более сложные конструктивные элементы. Основные параметры сгиба — радиус и угол. В поперечном сечении область радиуса сгиба условно делится на внутреннюю и внешнюю, при этом внешняя область растягивается, а внутренняя — сжимается. Между ними находится нейтральный слой, который не подвержен изменениям при изгибе.
Положение нейтрального слоя характеризуется КНС (коэффициентом нейтрального слоя), его величина для металлов варьируется в диапазоне от 0,3 до 0,5. При заданном КНС система автоматически вычислит припуск на участок сгиба — величину, на которую необходимо увеличить размеры развертки относительно согнутой детали. КНС, подбор допускаемых углов сгиба (рекомендуется задавать радиус, который равен толщине листа или превышает ее), а также учет пружинения материала являются важными функциональными характеристиками изделия, от которых зависит процесс моделирования изделия в CAD системе.
Технологические операции формирования листового изделия могут быть воспроизведены в CAD системе, а возможность настройки их параметров позволяет учесть максимальное количество факторов будущего производственного процесса. Типовыми операциями обработки листового металла являются гибка, получение развертки для ее последующего раскроя, пробивка отверстий, формирование отбортовок и другие. Отбортовки позволяют сделать местные усиления и устранить острые кромки на изделии. Операция пробивки формирует отверстие требуемой конфигурации.
Важным этапом является расчет и моделирование развертки, так как от правильности ее построения напрямую зависит качество изделия. В разогнутом состоянии на детали наглядно видны угловые зоны, в которых при формировании сгиба может возникать концентрация напряжений, приводящая к разрывам металла. Для устранения данного негативного эффекта применяются технологические вырезы различной формы, или ослабления.
Важным этапом является расчет и моделирование развертки, так как от правильности ее построения напрямую зависит качество изделия. В разогнутом состоянии на детали наглядно видны угловые зоны, в которых при формировании сгиба может возникать концентрация напряжений, приводящая к разрывам металла. Для устранения данного негативного эффекта применяются технологические вырезы различной формы, или ослабления.
Смежные сгибы могут изменяться не только в угловой зоне, но и по всей длине контактирующих ребер (граней) сгибов. Целевая геометрия в таких зонах формируется при помощи операций замыкания углов, которые усекают или удлиняют смежные стороны для получения корректного сопряжения с зазором или без.
3. Подготовка 3D модели
Рассмотрим подробно процесс проектирования листовой детали на примере построения изделия — корпус прибора (рис. 4). Корпус требуется выполнить из листового металла с отбортованными стенками и другими конструктивными элементами, показанными на рисунке.
Рассмотрим подробно процесс проектирования листовой детали на примере построения изделия — корпус прибора (рис. 4). Корпус требуется выполнить из листового металла с отбортованными стенками и другими конструктивными элементами, показанными на рисунке.
В интерфейсе системы для этого потребуется использовать ленту команд листового моделирования, дерево модели, дополнительную панель работы с видами, модельное пространство и манипуляторы для управления параметрами команды.
3.1 Задание параметров листового материала
На начальном этапе построения конструктор задает основные параметры материала: толщину листа, марку и тип (сталь, деформируемый алюминий и т. д.), а также параметры гибки. Как правило, CAD система имеет отдельные глобальные настройки параметров по умолчанию для упрощения работы пользователя. Толщина определяет все последующие построения — при проектировании система будет поддерживать постоянство толщины во всей модели. На основе предварительно назначенного материала система автоматически вычисляет рекомендуемый минимальный радиус сгиба (обычно больший или равный по значению толщине) и КНС.
3.2 Построение базовой геометрии
Указав основные настройки в файле модели, пользователь осуществляет построение базовых геометрических элементов. Такие элементы удобно создавать на основе эскизов замкнутой или незамкнутой формы. В случае замкнутого эскиза пользователь получает пластину заданной толщины, а в случае незамкнутого — листовую деталь, согнутую по конфигурации эскиза с добавлением скруглений на углах (рис. 6, 7). Оба данных элемента являются простейшими листовыми изделиями. В некоторых случаях при построении конструктору удобнее создать несколько отдельных базовых листовых тел, которые на каком-то этапе проектирования объединяются переходной геометрией, в результате чего формируется единый геометрический объект сложной формы.
На начальном этапе построения конструктор задает основные параметры материала: толщину листа, марку и тип (сталь, деформируемый алюминий и т. д.), а также параметры гибки. Как правило, CAD система имеет отдельные глобальные настройки параметров по умолчанию для упрощения работы пользователя. Толщина определяет все последующие построения — при проектировании система будет поддерживать постоянство толщины во всей модели. На основе предварительно назначенного материала система автоматически вычисляет рекомендуемый минимальный радиус сгиба (обычно больший или равный по значению толщине) и КНС.
3.2 Построение базовой геометрии
Указав основные настройки в файле модели, пользователь осуществляет построение базовых геометрических элементов. Такие элементы удобно создавать на основе эскизов замкнутой или незамкнутой формы. В случае замкнутого эскиза пользователь получает пластину заданной толщины, а в случае незамкнутого — листовую деталь, согнутую по конфигурации эскиза с добавлением скруглений на углах (рис. 6, 7). Оба данных элемента являются простейшими листовыми изделиями. В некоторых случаях при построении конструктору удобнее создать несколько отдельных базовых листовых тел, которые на каком-то этапе проектирования объединяются переходной геометрией, в результате чего формируется единый геометрический объект сложной формы.
3.3 Формирование основного контура детали
Приведем пошаговый сценарий построения делали «Корпус с бортами», который включает в себя множество различных команд листового моделирования (рис. 8, шаги 1-12).
Приведем пошаговый сценарий построения делали «Корпус с бортами», который включает в себя множество различных команд листового моделирования (рис. 8, шаги 1-12).
- Простроить базовый элемент.
- Достроить одну группу сгибов.
- Построить еще одну группу сгибов.
- Достроить внутреннюю группу сгибов.
- Разогнуть все сгибы и построить вырезы.
- Согнуть деталь в исходное состояние.
- Построить еще одну группу вырезов.
- Отдельно построить листовое тело по открытому контуру.
- На обоих листовых телах построить сгибы.
- Объединить листовые тела переходной геометрией.
- Создать правильное сопряжение контактирующих друг с другом сгибов.
- На финальном этапе построить сгиб по линии и усиливающий элемент конструкции.
Итоговая деталь приведена ниже.
На основе построенного базового листового тела можно создавать широкий спектр конфигураций изделий, используя две команды — «Сгиб» и «Вырез». Например, для создания простого листового тела коробчатой формы достаточно выделить четыре ребра на исходной пластине и применить команду «Сгиб», которая автоматически формирует нужную геометрию путем добавления к листовому телу элемента, состоящего из согнутой области и плоского участка (рис. 10).
Команда «Сгиб» имеет большое количество настроечных параметров, среди которых можно выделить следующие: ребро для построения сгиба, радиус и угол сгиба, длина, ширина, а также значение КНС.
Особое внимание стоит уделить формированию сопряжений соседних сгибов. Для этой цели можно использовать дополнительный функционал команды «Сгиб» или отдельную аналогичную по функциональным характеристикам команду «Замыкание углов».
Команда «Сгиб» имеет большое количество настроечных параметров, среди которых можно выделить следующие: ребро для построения сгиба, радиус и угол сгиба, длина, ширина, а также значение КНС.
Особое внимание стоит уделить формированию сопряжений соседних сгибов. Для этой цели можно использовать дополнительный функционал команды «Сгиб» или отдельную аналогичную по функциональным характеристикам команду «Замыкание углов».
После создания базовой пластины и нескольких групп сгибов результирующее построение детали имеет вид, показанный на рисунке ниже.
Альтернативным вариантом построения сгиба является изменение конфигурации существующего листового элемента по выбранной кривой эскиза. Для этого используется команда «Сгиб по линии».
Обычно изделия содержат в своей конструкции вырезы разных форм. Изделия из листового металла не являются исключением. Причем, учитывая технологические особенности изготовления листового металла, крайне важно (а иногда — обязательно) получать вырезы с перпендикулярными к базовой плоскости стенками. Если вырез служит посадочным местом для другой детали, критически важно выполнить его создание с обеспечением возможности такой установки, что осуществляется точным удалением материала относительно контура выреза.
Часто возникает необходимость моделирования вырезов в плоском состоянии листового тела. Для этого применяются две команды — «Разогнуть» и «Согнуть снова», которые разворачивают все согнутые участки в плоское состояние, допускают какие-либо построения и возвращают тело в начальное состояние с учетом изменений.
Результирующая геометрия детали после построения вырезов представлена на следующем рисунке.
3.4 Дополнительные элементы
Для реализации дополнительных построений, обусловленных конструкторскими или технологическими нюансами, CAD система предусматривает набор отдельных функций.
Для соединения нескольких листовых тел в модели предусмотрена команда «Мостик», которая создает переходную геометрию между элементами.
Для реализации дополнительных построений, обусловленных конструкторскими или технологическими нюансами, CAD система предусматривает набор отдельных функций.
Для соединения нескольких листовых тел в модели предусмотрена команда «Мостик», которая создает переходную геометрию между элементами.
Проектируемая деталь с элементом «Мостик» представлена на рисунке.
Как уже упоминалось ранее, обеспечение точной геометрии в местах сопряжения сгибов представляет собой важную задачу при проектировании. Для решения данной задачи можно воспользоваться командами замыкания углов. Пользователю доступно несколько форм сопряжения, а также задание зазора, например, под сварку. Подобная функция избавляет пользователя от ручного подгона вырезов на углах.
Местное усиление кромок конструкции повышения жесткости и снижения травмоопасности при эксплуатации можно обеспечить при помощи команды создания отбортовки. Данная команда достраивает к выбранному ребру один или несколько сгибов предопределенной формы. Пользователь определяет желаемую конфигурацию, после чего либо применяет команду с параметрами по умолчанию, либо уточняет их.
Проектируемая деталь с построенной отбортовкой представлена на рисунке.
Все эти дополнительные элементы построения повышают качество модели, поскольку готовая 3D деталь получается максимально приближенной по форме к реальному изделию с учетом особенностей технологии производства.
3.5 Создание развертки
Важным результатом разработки модели изделия в CAD модуле для листового металла является получение развертки — плоской фигуры детали. Для повышения гибкости и уровня автоматизации проектирования развертка должна поддерживать возможность ассоциативного обновления в результате изменений проектных параметров изделия. Также пользователь должен иметь возможность управления элементами модели, отображаемыми на развертке: скрывать их (например, отверстия) или переносить их на развертку (например, кривые, созданные на гранях модели). Пример такого управления продемонстрирован ниже.
3.5 Создание развертки
Важным результатом разработки модели изделия в CAD модуле для листового металла является получение развертки — плоской фигуры детали. Для повышения гибкости и уровня автоматизации проектирования развертка должна поддерживать возможность ассоциативного обновления в результате изменений проектных параметров изделия. Также пользователь должен иметь возможность управления элементами модели, отображаемыми на развертке: скрывать их (например, отверстия) или переносить их на развертку (например, кривые, созданные на гранях модели). Пример такого управления продемонстрирован ниже.
Плоская развертка может использоваться как в виде 3D модели, так и в виде контура. 3D модель, как правило, важна при ЧПУ обработке, если необходимо подготовить производство объемного элемента. Контур развертки в формате DXF часто используется для оптимизации раскроя и передачи на обрабатывающее раскройное оборудование. При создании контура развертки система может учитывать технологический припуск на резку, а также переносить линии сгиба на развертку.
3.6 Создание чертежа
На заключительном этапе проектирования пользователь получает ассоциативные чертежи на основе 3D модели. На формате листа размещаются проекции исходной детали, а рядом — плоская развертка. Удобный инструмент автоматизации на данном этапе — возможность создать таблицу сгибов на чертеже. Такая таблица включает каждый сгиб с его параметрами: угол, радиус, направление (вверх или вниз относительно плоскости развертки), величину КНС. Это значительно облегчает работу технолога при подготовке данных для гибки на станке. Кроме того, на чертеже могут автоматически обозначаться позиционные номера для соблюдения последовательности гибки. Таким образом, применение модуля САРУС ЛМ в высокой степени автоматизирует процесс выпуска КД на листовую деталь.
Результат построения детали с разверткой и пример таблицы сгибов представлены на рисунках ниже соответственно.
3.6 Создание чертежа
На заключительном этапе проектирования пользователь получает ассоциативные чертежи на основе 3D модели. На формате листа размещаются проекции исходной детали, а рядом — плоская развертка. Удобный инструмент автоматизации на данном этапе — возможность создать таблицу сгибов на чертеже. Такая таблица включает каждый сгиб с его параметрами: угол, радиус, направление (вверх или вниз относительно плоскости развертки), величину КНС. Это значительно облегчает работу технолога при подготовке данных для гибки на станке. Кроме того, на чертеже могут автоматически обозначаться позиционные номера для соблюдения последовательности гибки. Таким образом, применение модуля САРУС ЛМ в высокой степени автоматизирует процесс выпуска КД на листовую деталь.
Результат построения детали с разверткой и пример таблицы сгибов представлены на рисунках ниже соответственно.
4. Перспективы развития
В рамках дальнейшего развития модуля предполагается расширение функциональных возможностей с учетом потребностей конструкторских, технологических и производственных подразделений. Планируемые направления развития модуля:
В рамках работ по развитию модуля ЛМ, с целью повышения гибкости использования САРУС CAD для конструкторских задач, разработчиками ООО «НКК» была спроектирована принципиально новая модель данных модуля ЛМ. В начале 2025 года осуществлены работы по разработке прототипа модуля на основе новой модели данных, подтверждена гипотеза о возможности использования базовой архитектуры CAD для реализации функционала ЛМ. Новая модель данных обеспечивает унифицированный подход к моделированию, в результате чего пользователь получает возможность составлять сложные комбинации построений из команд ЛМ и основных команд CAD в процессе проектирования изделия. С одной стороны, это обеспечивает полную свободу действий конструктора при реализации его творческих замыслов, с другой — позволяет сохранить целостность базовой архитектуры и существенно снизить издержки на доработку как существующих, так и будущих функций CAD системы.
В рамках дальнейшего развития модуля предполагается расширение функциональных возможностей с учетом потребностей конструкторских, технологических и производственных подразделений. Планируемые направления развития модуля:
- оптимизация раскроя на листе материала для подготовки карты раскроя и сокращения отходов производства;
- моделирование технологического процесса гибки;
- интеграция с функционалом CAM системы;
- подготовка управляющих программ для плоской и пространственной резки на основе 3D модели;
- переход на новую модель данных для интеграции модуля с базовым функционалом CAD системы.
В рамках работ по развитию модуля ЛМ, с целью повышения гибкости использования САРУС CAD для конструкторских задач, разработчиками ООО «НКК» была спроектирована принципиально новая модель данных модуля ЛМ. В начале 2025 года осуществлены работы по разработке прототипа модуля на основе новой модели данных, подтверждена гипотеза о возможности использования базовой архитектуры CAD для реализации функционала ЛМ. Новая модель данных обеспечивает унифицированный подход к моделированию, в результате чего пользователь получает возможность составлять сложные комбинации построений из команд ЛМ и основных команд CAD в процессе проектирования изделия. С одной стороны, это обеспечивает полную свободу действий конструктора при реализации его творческих замыслов, с другой — позволяет сохранить целостность базовой архитектуры и существенно снизить издержки на доработку как существующих, так и будущих функций CAD системы.
5. Заключение
Модуль САРУС ЛМ предназначен для автоматизации проектирования изделий из листового металла и обладает следующими ключевыми характеристиками:
Модуль САРУС ЛМ предназначен для автоматизации проектирования изделий из листового металла и обладает следующими ключевыми характеристиками:
- Технологическая платформа САРУС обеспечивает полный цикл разработки в единой среде без необходимости экспорта/импорта или переключения между отдельными программами.
- Система позволяет реализовать сквозную параметрическую связь значений начальных проектных переменных с промежуточными операциями построений вплоть до результирующих производственных данных. Это обеспечивает проведение любых изменений в автоматизированном режиме с последующим отображением результатов и на 3D модели, и на развертке, и на чертежах, что снижает вероятность ошибок и упрощает процесс внесения изменений в конструкцию.
- Автоматическое создание разверток и чертежей ускоряет процессы проектирования и подготовки производства.
- Продуманный функционал и удобство интерфейса обеспечивают низкий порог входа для начинающего пользователя CAD системы.