ZASTOSOWANIE PROGRAMU AutoCAD DO PRZYGOTOWANIA TECHNOLOGII WYKONYWANIA ODLEWÓW

Transkrypt

1 20, /994 Solidification o f Metais and Alloys Krzepnięcie Metali i Stopów PL ISSN ZASTOSOWANIE PROGRAMU AutoCAD DO PRZYGOTOWANIA TECHNOLOGII WYKONYWANIA ODLEWÓW ZBIGNIEW PĄCZEK, STANISŁAW PYSZ Instytut Odlewnictwa, Kraków Przedstawiony referat dotyczy wykorzystania systemu CAD do spo rządzani a odlewniczej dokumentacji technologicznej. Podstawą tworzenia takiego systemu jest edytor graficzny AutoCAD z wszystkimi oferowanymi możliwo ściami. Istotą stworzonego systemu jest połączeni e zapisu graficznego projektowanego obiektu z możliwością analizy dokonywanej w czasie projektowania (np. obliczanie układu zasilania, nadlewów itp.). Stosowanie systemu CAD Na obecnym etapie rozwoju systemów komputerowych w zakresie wspomagania projektowani a komputerowego (CAD) możliwość zastosowania takiego systemu w odlewnictwie wydaje s i ę jak najbardziej uzasadniona. Wiele dziedzin techniki już od długiego czasu stosuje z powodzeniem tę metodę. Powstają specjalistyczne oprogramowania wspomagające pracę konstruktora lub technologa w takich dziedzinach, jak budownictwo, mechanika, architektura, geodezja i inne. Systemy takie stanowią element sieci i są wykorzystywane do sterowania produkcją. obiegu dokumentacji w zakładzie, kontroli produkcji. kontroli jakości. wymiany dokumentacji z kooperantami itp. Oczywiście korzystanie z takiego systemu wymaga opracowania pierwszego jego członu, a więc oprogramowania działająceg o w edytorze CAD-dowskim. Programy takie m ają na celu pełne wykorzystanie wspomagania komputerowego podczas konstruowania i projektowania. W odlewnictwie obserwuje s ię podobnie jak w innych dziedzinach techniki r ów ni eż coraz szerzej stosowani e komputerów do prac projektowych. Tworzone są jednak zazwyczaj programy ni e

2 30 Z. Pączek, S. Pysz związane integralnie z żadnym systemem graficznym, co nie odpowiada filozofii pracy w systemie CAD. Zakłada ona integralną całość specjalistycznych programów użytkowych z edytorem graficznym, w którym tworzy się daną dokumentację. Znając potrzeby technologów przygotowujących produkcję odlewniczą przystąpiono do opracowania takiego oprogramowania. Począwszy od 1992 roku w Instytucie Odlewnictwa podjęto prace zmierzające do wykorzystania oprogramowania typu CAD dla potrzeb odlewnictwa. Szczególną uwagę zwrócono na problem przygotowania dokumentacji technologicznej. W tym okresie zakupiono oferowane oprogramowania takich firm, jak: Novacast, CTIF, Autodesc In. Przeprowadzono również szerokie rozeznanie oprogramowania innych firm (FIDES, AFS, BCIRA). W efekcie zdecydowano, że konieczne jest opracowanie własnego sposobu przygotowania dokumentacji technologicznej wykorzystującego możliwości oferowane przez edytor graficzny AutoCAD, rozszerzony o niezbędne specjalistyczne programy. Programy obliczeniowe są opracowywane z myślą o ścisłej współpracy z programem AutoCAD, a ich cechą charakterystyczną jest, iż informacje zawarte na rysunku mogą być przekazywane i wykorzystywane do obliczeń. AutoCAD jest programem umożliwiającym projektowanie oraz tworzenie rysunku. Sam program nie dokonuje żad nych obliczeń konstrukcyjnych lub technologicznych. Istnieje jednak możliwość zorganizowania efektywnej współpracy AutoCAD-a z innymi programami, np. programami wspomagającymi opracowania procesu technologicznego wykonania odlewów. Możliwe jest również tworzenie baz danych często używanych elementów, wielkości normatywnych np. naddatków odlewniczych, wielkości skrzynek formierskich, pochyleń odlewniczych itp. Praca z "nakładką" technologiczną Opracowane oprogramowanie "nałożono" na stosowany program AutoCAD, stąd w dalszej części używane będzie okreś lenie "nakładka". Warunkiem funkcjonowania AutoCAD-a jest posiadanie odpowiedniego sprzętu. Aktualnie w Instytucie Odlewnictwa prace z tego zakresu są prowadzone z wykorzystaniem dwóch komputerów klasy PC (486-DX, 386-DX) z monitorami kolorowymi 20" i 14" oraz z kartą graficzną SVGA. Stanowisko składa się z plotera Roland GRX 300AG do formatów od A4 do A l oraz digitaizera. Opracowane programy do wspomagania przy wykonywaniu technologii odlewniczej są integralnie związane z AutoCAD-em. Wywoływanie programu wykonującego określone zadanie dokonywane jest w linii poleceń AutoCAD-a. Programy napisane są w języku AutoLisp oraz Turbo Pascal. Wszystkie dane potrzebne do wykonania określonego zadania są wprowadzane za pomocą urządzenia wskazującego, np. myszki lub z klawiatury. W większych aplikacjach np. do obliczania układu wlewowego lub nadlewów, gdzie wymagane jest wprowadzenie większej ilości danych typowo liczbowych, ekran przybiera postać ułatwiającą wprowadzanie wielkości liczbowych (rys., rys. l i 2). Powrót do edytora graficznego odbywa się automatycznie po wybraniu opcji "Powrót do AutoCAD-a".

3 Zastosowanie programu AutoCAD Tworzywo.. - tladle., StozkDY\1.. - atoaunlll< H/D 1.20 " -!lło!iunt"lc D/d stosunel< D/S " ""'"'" p - 7~u.:arłos:.c r:o 0.30 p - letw>eratura zalewania lcl 1~ o - t1asa ue:zla cieplnego [l!g]: 17. ~ o - tlodul wezla ciet:~łn~ (.,.,l : a.oo o - Gr...,ac... z cl pln go [CM]: t10hooi Zu!A<Ioo "... for". t1 Napalczynn tle alc~mulacj l 1~.00 - Or...,sc otul inv evzv " Ry s. l. Program do obliczani a nadlewów S ta l i ~o«~ : we!llo~o~e ~.1 : ~isk~stopolot'!.-. 2 IAJSOk~J,StOJIOiole '.!~ ~~." ~~l~~~-.".}.?r,"'!.e...,...,..."."".,..:..",:,.:..:..:..:..:..:..:..:..:.,:..::..:,.:..:,:,:..:..:.: Jlosc wlewow doprow.na od lew """'~"'' :~., ~: :;: ;;; ; ;;;,..., ;:; ;:;",: ~ ;~;; :;,!:' ;; ;,, :;,". ; ;;;~.:. ;;;;: ; ;, ;:,; ; ~!: ;;;,;,";;,.,;", l Jose wlewow dopr./wlew roz:pr. Mftsa odlewu (z nadlewh i ).,1.\jsokosc wl ewu doprowhdzaja ceqo. [-) o o o o o. lkql ::.. : sto~unek loji~~. ~'?JI~O~~z.i~~~!I(J... '' ' o. o o o "',::,,::::,!'::::! do wi.~wu.. ~o~jir'?lolft~l:.iftceg:o :... do wlewu qlowneqo. : ; : : : -. :.:.: - ":._-_.. Po... ot do A11toCADA.. < E!! ter Rys. 2. Program do obliczani a układu zalewania W y wołanie polecenia "Tech" w linii p o l ece ń AutoCAD- a wczytuje menu ekranowe z komendami s łu żący mi do pomocy podczas opracowywania technologii odlewni czej. Zasada pracy z menu jest taka sama jak z tradycyjnym menu AutoCAD-a. P o ni żej przedstawi ono po leceni a, które są do s t ęp n e podczas pracy. W każd ej chwili jest m oż liw ość w ywo ł a ni a menu s t a ł ego i ponownie powrót do poleceń z wiązan yc h z t ec hn o l og i ą.

4 32 Z. Pączek, S. Pysz MODUŁ~ BRYŁY POWIERZ. DODAĆ ODJĄĆ Grani. koło pros t. pros t. trój k. trój. trap trapez równo!. równo!. pow. wal. Ostrosł pros t. trój k. trap równo!. Walec Stożek Kula Wyci. walca Wal. wydrą. pow. stoż. UKŁAD ~ Belka Wlewy ZASILANIE ~ Nadlewy NADDATKI ~ Naddatki Strefa Pochylenia AKCESORIA ~ Skrzynka Obciążenie Luzy W niektórych aplikacjach, jak np. przy obliczaniu układu wlewowego, jest uruchamiany program napisany w Turbo Pascalu. Rozwiązanie to wybrano z dwóch powodów: łatwiej i bardziej przejrzyście można wprowadzić dane liczbowe oraz przeliczenia arytmetyczne przebiegają znacznie szybciej niż w programie opracowanym w języku AutoLisp. System obliczania modułu jest bardzo przejrzysty i opiera się na sumowaniu podstawowych brył składających się na kształt danego elementu. Po wybraniu określonej bryły w linii poleceń są zadawane pytania o wielkości wymiarowe. Dane wprowadzane są za pomocą urządzenia wskazującego przez podanie dwóch punktów wyznaczających określony wymiar. Przy wyznaczaniu określonego punktu korzysta się z trybu lokalizacji punktu oferowanego przez AutoCAD-a. Dlatego czynność ta jest bardzo prosta. Wraz z obliczeniami objętości oraz powierzchni elementu potrzebnymi do wyznaczania modułu jest podawana również jego masa. Podczas "składania" brył podstawowych wchodzących w skład elementu można korygować powierzchnie przez odejmowanie wspólnych części. Powierzchnie te nie odprowadzają ciepła i nie należy ich brać pod uwagę przy obliczaniu modułu. Podczas analizy układu zalewania wielkości potrzebne do obliczeń są wprowadzane bezpośrednio w edytorze graficznym oraz w uruchomionym programie. Dane o wymiarach podobnie jak i przy poleceniu obliczającym moduł określane są za pomocą urządzenia wskazującego. Cechą charak terystyczną takiego sposobu wprowadzania wielkości jest to, iż rysunek nie musi być zwymiarowany. Detal narysowany w odpowiedniej skali jest odpowiednio interpretowany podczas wskazywania interesujących wymiarów. Inne

5 Zastosowanie programu AutoCAD 33 potrzebne dane liczbowe wprowadza się tak jak przedstawia to rysunek 2. Obliczone wielkości zapisywane są do pliku i odczytywane podczas wrysowywania przekrojów belki doprowadzającej, rozprowadzającej oraz wlewu głównego. Rysunek przekrojów jest wymiarowany. Wpisywany jest na ekranie również czas zalewania (rys. 3). l.l!iji!!t I.JIOI!i~ SWiap '"'' ',." '' ''''' :: : :: '::":: :;: ~ieitl i'l!ll!ll!ll!l i~'i' ':J' i ll'll,l!ll!l "... ''':: :IUil.J:Iil ' Czas za.l,..."onla IHkl BŻ WG ~ -...,.ępn : : ;.,:;:;;:; :.;,,:: : ij~.. ~- ":.. : i~w :t~~~~ l!l~llli~'illl ""' "' "" " ',, ' ~lclsow i '>::::::.::::::. =:=: ::: ::::::::::::.::::.:. u'.ijst'rt <U flit Lead.:d Ctulliiiu.t ~ Rys. 3. Ekran z poleceni ami w menu do pracy z n ak ł ad k ą W podmenu "Uk ład " jest również polecenie "belka", za p omocą którego mo ż na zaprojektować przekroje belki r oz pro wad zającej zapewniającej równomierny i spokoj ny przep ł yw metalu do poszczególnych wlewków doprowadzających. Przeliczone przekroje oraz k sz tałt jest wrysowany na rys unek. Miejsce wrysowania tak obliczonych przekro jów. jak i k sz tałtu belki jest uprzednio zadany podczas wprowadzani a danych. Podobn y sposób pracy jest reali zowany z poleceni em do obliczania nadlewów. Po wprowadzeniu wszystkich danych nadlew jest wrysowywany na rysunku i wymiarowany. Wszystkie dane podawane podczas ob li czeń są zapisy wane do odpowiednich plików. Sesje ponownych przeli czeń, np. obliczeni a nadlewu z otuliną izolacyjną. gdzie poprzednie obliczenia jej ni c u wzg l ę dni a ł y m oż n a przeprowadzi ć wywołując tylko nazwę pliku. w którym są przechowywane parametry oraz podając własności izolacyjne danej otuliny. Wszystkie inne parametry są odczytywane z bazy danych. Polecenie "Naddatek" um oż liwia nanoszenie naddatków technologicznych zgodnyc h z P o l ską Normą. Po o kr eś l e niu kl asy dokładności oraz wymiaru gabarytowego wskazuje s i~ powierzchnię. na kt ó r ą ma b yć naniesiony naddatek. Powierzchnia określana jest prze7 wskazani e dwóch punktów i interpretowana jako wymi ar nominalny. Na podstawi e tego wymi aru wybi erana jest z bazy danych wielkość naddatku i proponowana do naniesieni a. Moż n a wprowadzi ć r ów ni eż w ł as n ą wielkość naddatku i po zatwierdzeniu zostaje on wrysowany. Linia naddatku jest nanoszona w kolorze czerwonym na odpowiedniej warstwic. Linia będąca konturem powierzchni rysunku konstrukcyjnego. na kt ó rą naniesiono naddatek. zamieniona zosta je na lini ę pr ze rywaną.

6 34 Z. Pączek, S. Pysz Pochylenia wykonuje się za pomocą polecenia "pochyl". Wskazany element za pomocą zwy kłej procedury "select" lub "wybierz" (wersja AutoCAD-a w języku polskim) jest przekształcany przez obrót o proponowany przez program lub zadany kąt. W programie przed wskazaniem elementu podaje się punkt należący do linii podziału formy oraz wybiera s ię rodzaj pochylenia: "+", "-", "+!-". Następnie linia na rysunku jest odpowiednio narysowana. Szereg innych poleceń jak np. "forma" - do określenia wielkości skrzynki formierskiej, "zasięg" - zaznacza pole zasięgu działania nadlewu, a także utworzone nowe pliki z charakterystycznymi elementami (znak podziału formy) oraz wzorami kreskowania tworzą system wspomagania do opracowania technologii odlewniczej w pełni wykorzystujący pracę w systemie CAD. Programy wchodzące w skład "nakładki" odlewniczej nie tworzą jednego skomplikowanego programu, lecz stanowią moduły, które można uzupełniać lub zmien iać w zależności od potrzeb i specyfiki danego zakładu. Wprowadzenie nowego polecenia jest związane z napisaniem programu realizującego określone zadanie oraz wprowadzenie polecenia do menu edytora graficznego. Przy określonym profilu produkcyjnym organizacja menu oraz same programy mogą być dostosowane do potrzeb zakładu. Np. wielkości skrzynek formierskich zapisanych w bazie danych powinny uwzględniać aktualny stan posiadania w zakładzie. Podsumowanie Zaproponowany sposób wykorzystania komputerów do opracowania technologii odlewniczej jest związany z posiadaniem edytora graficznego AutoCAD. Jest on jednym z najpopularniejszych i powszechnie znanych systemów graficznych i to zarówno w Polsce, jak również w innych krajach. Wykonywanie dokumentacji technologicznej za pomocą wspomagania komputerowego jest nieuniknione. Wiąże się to z wprowadzanym coraz powszechniej systemem zapewnienia jakości produkowanych odlewów. Pornoc podczas opracowania dokumentacji technologicznej jest tylko jednym z możliwych zastosowań edytora graficznego AutoCAD. Raz opracowana dokumentacja rysunkowa detalu może służyć na różnych etapach jego produkcji. Zastosowanie systemu CAD/CAM w odlewnictwie jest szczególnie istotne w przygotowywaniu modeli, rdzennic i sprawdzianów. Wprowadzenie takiego systemu jest na pewno kosztowne i wymaga czasu na przyzwyczajenie się do innego charakteru pracy. Lecz jak wykazują doświadczenia [ 1], nakłady poniesione po niedługim czasie zwracają się dzięki: - zmniejszeniu kosztów produkcji; - zmniejszeniu ilości braków; - zmniejszeniu pracochłonności, czasu i kosztów opracowania dokumentacji; - zmniejszeniu nakładów na wprowadzanie poprawek oraz modyfikację projektu; - zmniejszeniu czasu na wyszukiwanie informacji. Zaprezentowana "nakładka" technologiczna jest obecnie weryfikowana podczas opracowania dokumentacji coraz to innych odlewów. W roku 1994 będzie ona upowszechniana dla zainteresowanych odlewni.

7 Zastosowanie programu AutoCAD Literatura l. Z. DEPERS : Wprowadzenie CAD- CADCAM FORUM- nr 4/93. Summary THE APPLICATION OF THE AutoCAD PROGRAMME TO THE TECHNOLOG Y OF MAKING CASTINGS This paper concerns the using of the CAD system for drawing up of the casting technological documentation. The graphic editor AutoCAD with all offerred possibilities is a reason of this system. Combination o f graphic record for the designed object and analyze of designing (e.g. feed system, riser heads calculations) are an essence of this system.