CAD/CAM и производственные процессы: публикации
Как производителю ускорить формовку деталей?
Автор: Дуг Вуд, руководитель Radan в США
В производстве время - деньги, и когда необходимо как можно быстрее выпустить новую конструкцию на рынок, или обновить ее для решения критической проблемы, это ощущается особенно остро. Чтобы уложиться в сроки, конструкторы сегодня используют инструменты твердотельного моделирования последнего поколения и задают новые стандарты своими разработками. В результате, теперь уже производителям приходится задуматься о том, как превратить конструкторские разработки в детали, как раскроить листовой металл наилучшим образом, как согнуть сложные детали, и стоит ли их гнуть.
Ранее создание прототипа изделия заключалось в том, что оператор вырезал несколько деталей, передавал их оператору листогибочного станка или наладчику, которые решали, можно ли их согнуть. Затем оператор листогибочного станка выбирал варианты инструмента и последовательности гибки. После нескольких проб и нескольких бракованных деталей команда наконец-то понимала, что так изделие изготовить невозможно - или по причине отсутствия нужного инструмента, или из-за особенностей конструкции, которые делали формовку невозможной.
Такой подход был дорогостоящим - в том числе и потому, что листогибочный станок не участвовал в производственном процессе, используясь для создания прототипов. Также самый опытный, или, возможно, единственный оператор листогибочного станка был занят оценкой последовательности гибки и принятием решения о том, может ли изделие быть согнуто так, чтобы соответствовать оригинальному виду.
Вырезание опытных образцов ведет к затратам как материала, так и драгоценного времени пробивки или лазерной резки. В зависимости от материала прототипа, этот метод проб и ошибок ведет к значительному увеличению расходов.
В некоторых случаях проблема заключается не в расходах, а в процессе передачи информации оператору листогибочного станка. Создание плоских заготовок из изделий, являющихся частями сборки, создание DXF-файлов для импорта в САМ-систему для дальнейшего раскроя металла, раскладки изделий на листе и генерации NC-кода, и распечатка чертежей для цеха - все это требует затрат рабочих часов.
Почему бывает, что деталь уходит в брак после изготовления партии в несколько тысяч штук? Возможно, нужного инструмента не было, а был только приблизительно подходящий. Выполняется изменение конструкции детали, требуется еще несколько тестовых экземпляров, которые снова вырезаются и гнутся. На это уходят часы.
Сегодня существует технология, которая значительно ускоряет весь этот процесс. Прототипирование, выбор инструмента для гибки листа и пробы гибки - практически все это сегодня происходит в цифровой среде.
Виртуальное тестирование
Все начинается с того, что клиент или технический отдел присылает сборку, на основе детали из которой требуется сделать прототип, используя автономное программное приложение для листогибочного пресса. Там выбирается модель станка, на котором будет выполняться гибка, и оценивается технологичность детали, можно ли ее согнуть - сообщая об этом и конструкторам. Это происходит без генерации множества файлов и переноса их в САМ-систему, без генерации программ для лазерного станка или координатно-пробивного пресса. Не надо и носить чертежи в цех операторам листогибочного пресса.
Инструмент и безопасность процессов
Автономное программное приложение для гибки металлического листа определяет последовательность гибки и, в большинстве случаев, дает возможность по необходимости корректировать ее. Также программные пакеты автоматически подбирают инструмент из библиотеки, содержащей запасы инструмента на производстве. Некоторые пакеты позволяют расширить функции автоматического подбора и включить в библиотеку стандартные каталоги поставщика инструмента, с которым работает производитель. Это позволяет принимать решения, пользуясь точными и самыми последними данными, изменять бюджеты проектов и обосновывать необходимость в дополнительном времени, если оно требуется на заказ нужного инструмента.
Если у вас есть инструмент, только приблизительно подходящий к обработке детали, как это может повлиять на ее конструкцию и положение в сборке? Теперь можно запустить симуляцию, проверить процесс гибки на потенциальные столкновения и внести необходимые изменения. Если все-таки требуется другой инструмент, то программное приложение укажет это в описании детали и отправит ее в систему проектирования, например, в SolidWorks® или Autodesk® Inventor®.
На Рисунке 1 показано, что оригинальная конструкция детали и ее плоская раскладка имеют размеры 22.735х29.34 дюймов. После того, как технолог выбирает инструмент, эта информация отправляется обратно в 3D-модель и плоскую заготовку. В этом случае подбор инструмента изменяет общие размеры до 22.593х29.114 дюймов - такое изменение значительно влияет на готовое изделие и сборку.
Исходя из оригинальной конструкции детали и плоской развертки, размер изделия 22.735х29.34 дюйма. К сожалению, имеющийся в цеху инструмент не сможет сформовать данную деталь из заготовки этого размера.
Дальше по сценарию технолог может выбрать конкретный сгиб на детали в сборке и сравнить его с библиотекой инструмента для листогибочного пресса (см. Рис. 2.)
Технология также позволяет принимать решения и о косвенных расходах. Можно ли, например, объединить несколько изделий, которые производятся по отдельности, в одно? Это сэкономило бы время, устранив крепление и сварку. Возможность выполнить трехмерную симуляцию позволит виртуально сформовать деталь и проверить процесс на потенциальные столкновения. Если симуляция обнаружит столкновение, вы сможете избежать его, изменив последовательность гибки или поменяв расположение задних упоров.
Поможет ли ситуации приобретение дополнительного инструмента? Возможно, изготовленная по специальному заказу система инструмента могла бы сгибать сложное место одним движением. Достаточно ли у имеющихся на производстве листогибочных станков мощности для такой операции? Будут ли проблемы с упорами или столкновениями? Сколько времени позволит сэкономить этот инструмент? Симуляция программного приложения для гибки ответит на все эти вопросы до того, как будет приобретен инструмент.
Еще один важный момент, которому уделяется внимание в трехмерной симуляции - безопасность работы. Вы сможете предусмотреть все угрозы безопасности, используя инструменты визуализации, среди которых функции проверки и предотвращения столкновений. Оператор, просматривая симуляцию, увидит, что деталь ударится о верхнюю часть станка в самом конце гибки и заранее примет меры, чтобы избежать этого.
Запоминание часто используемого
С каждым годом все сложнее найти квалифицированных наладчиков и операторов станков - совсем немного студентов инженерно-технологических направлений хотят стать операторами листогибочного оборудования. Увольнение опытного работника в такой сфере может нанести существенный удар. Во многих компаниях такие работники хранят "базу знаний" о формовке изделий из листового металла. Они знают, какие специфические операции и последовательности используются для определенных конфигураций детали, что нужно сделать для достижения нужного результата. Когда такие работники покидают компанию, вместе с ними уходит и "база знаний" о формовке.
Симуляционное приложение позволяет извлечь базу знаний о гибочных операциях из чьей-нибудь головы в виртуальную среду. Компании создают цифровую базу гибочных операций, записывая все о них, и если оператор уволится из компании или уйдет на пенсию, все накопленное богатство знаний сохраняется.
Таким образом программное приложение помогает задокументировать коллективный опыт предприятия, его часто применяемые и опробованные практики и методы. Это не всегда помогает, когда опытный наладчик увольняется с работы, но меняет роль, которую он играет в производственном процессе. Он больше не является единственной "базой данных" о настройке имеющихся на производстве гибочных станков, а скорее, источником идей для улучшения. Операторы все равно могут уточнять у наладчика, соответствуют ли гибочные операции задокументированным процедурам, но главная его ценность в том, что он наблюдает процесс гибки и способен улучшить его - или через эффективное использование инструмента, или упрощение последовательности, или другим методом.
Наилучшие практики
На самом деле обучать операторов тому, как сгибать детали, очень сложно. Симуляция в автономном приложении для гибки предоставляет пошаговые инструкции того, как формуется деталь, что упрощает освоение процесса новыми работниками. Другая сложность, особенно для производств, располагающих несколькими листогибами и несколькими операторами - повторяемость. Один оператор выбирает один набор инструментов для формовки, а другой - совершенно иной. В результате получаются две разных детали. Большинство автономных программных платформ позволяют производителям назначать предпочтения в инструменте, чтобы ускорить наладку и заложить стандарты. Если все операторы листогибочного оборудования при изготовлении детали будут пользоваться одной и той же программой и последовательностью гибки, то формовка будет одинаковой.
Производство также может оптимизировать порядок формовочных операций для сокращения времени наладки. Необходимо следить, чтобы этот порядок не повлиял на дальнейшие операции. Например, семь из частей сборки уже вырезаны и согнуты, и ждут остальных трех, для которых нужен другой инструмент, который используется в другой операции. При изменении порядка операций на гибочном участке, за счет которого увеличится его мощность, общее время производства может и не сократиться. Группировка аналогичных операций может вызвать необходимость дополнительных работ и задерживать срочные заказы. Не было бы лучше сгибать все части сборки одну за другой, вместо того, чтобы группировать аналогичные?
Симуляционные приложения дают возможность рассматривать множество вариантов, но их следует оценивать с точки зрения общего контекста производства. Цель - стандартизация процедур и сокращение наладки, независимо от количества инструмента, который требует перемещения и замены, или частоты перемещений.
Ценность виртуального подхода
Виртуальное прототипирование и автономное программирование листогибочных прессов помогает производителям заранее замечать дорогостоящие ошибки конструкторов и передавать им информацию, которая влияет на сроки поставки и производственные расходы.
Если листогиб не способен правильно обрабатывать детали, он не зарабатывает денег. Что, если он производит бракованные детали? То есть, формует прототип конструкции, которую невозможно производить, или если деталь из партии уходит в брак из-за ошибки программы или неточного подбора инструмента? В таких и других подобных случаях листогиб не только не зарабатывает деньги, а теряет их. Аналогично, если работники в цеху не следуют процедуре, потому что она не задокументирована, а знающий оператор уволился, то теряются деньги, инвестированные в персонал.
Автономное программирование и симуляция гибки защищают инвестиции как в оборудование, так и в персонал. Люди не должны часами раздумывать над тем, как выполнять работу, они должны производить и, благодаря зафиксированным в программном приложении процедурам и симуляции, открывать новые возможности производства качественных изделий за короткое время.
Время - все равно деньги.
Комментарий Dreambird
Проблемы, описанные в статье выше, характерны для сегодняшнего производства изделий из листового металла. В первую очередь речь может идти о тех предприятиях, которые еще только задумываются об обновлении своих технологических процессов и не имеют достаточного оснащения. Тем, кто как раз задумывается о приобретении автономного CAM-приложения для гибки, следует обратить внимание на решение Radbend от Vero Software, так как оно обладает именно теми свойствами и функциями, о которых идет речь в статье.
Современное автономное программное решение Radbend, часть CAD/CAM-комплекса Radan для обработки листового металла, является мировым лидером среди приложений аналогичного характера. Все изложенные в статье расчеты заложены в Radbend в виде алгоритмов и не требуют расчетов вручную. Гибка детали выполняется в среде Radbend так, как она будет выполнена на самом деле, затем "слишком длинные" стороны подгоняются для абсолютной точности. Далее уже согнутое изделие отправляется в модуль Radan3D, где на его основе создается заготовка, при расчете длины которой учитывается ранее выполненная в Radbend подгонка. Таким образом при производстве изделия будут соблюдены все требуемые параметры и обработка будет выполнена корректно уже с первого подхода.
Radbend позволяет заранее определить технологичность изготовления детали, генерируя и показывая графически полную симуляцию обработки и последовательность гибки, помогая подобрать инструмент и расположить упоры. С помощью этого модуля можно избежать проблем, часто возникающих на производстве - предотвратить столкновения инструмента, изделия и частей станка.
Наверх