CADmaster

Добрый день, уважаемый читатель!

В этой статье мы расскажем об успешном опыте внедрения системы Autodesk Inventor и представим совместный проект, выполненный в содружестве с одним из наших партнеров.

Не секрет, что за последние десятилетия наша экономика претерпела серьезные изменения. В условиях свободной конкуренции предприятиям среднего размера постоянно приходится отслеживать тенденции рынка и оперативно на них реагировать. На наш взгляд, чтобы рассчитывать на успех, предприятие должно отвечать следующим обязательным требованиям:

• клиентоориентированность;
• выпуск качественной продукции;
• умение сокращать сроки разработки и запуска новой продукции в производство;
• тесное взаимодействие с потребителем.

Поговорим об одном из этих качеств, а именно об умении сокращать сроки разработки и запуска нового изделия. Среди условий, способных обеспечить его реализацию, — подбор правильного инструмента для воплощения проектного замысла на этапе конструкторской подготовки производства. Под инструментом мы подразумеваем систему автоматизированного проектирования — САПР.

Понятно, что по сравнению с изделием, которое не подверглось всестороннему анализу, качественно разработанное изделие имеет больше шансов стать прототипом, а затем и серийным образцом. Вот почему предприятиям, выбирающим САПР для своих конструкторских подразделений, очень важно уделить вопросам выбора самое пристальное внимание…

Наше сотрудничество с компанией «Татагрохимсервис» началось в 2012 году.

ОАО «Татагрохимсервис» является крупнейшей в Республике Татарстан компанией-поставщиком минеральных удобрений и средств защиты растений, а также сельхозтехники собственного и импортного производства. Компания ведет свою историю с 1979 года, когда в Татарстане было создано единое производственное объединение по агрохимическому обслуживанию сельского хозяйства — «Татсельхозхимия». Сегодня ОАО «Татагрохимсервис» — одна из немногих российских компаний, обеспечивающих комплексное решение вопросов химизации в сельском хозяйстве. Ее деятельность не ограничена территорией Татарстана: партнеры компании работают в Поволжье, на Урале, во многих других регионах Российской Федерации.

Компания обратилась к нам с просьбой подобрать под ее потребности САПР-систему для конструкторского отдела. Для руководства предприятия и технических специалистов было организовано несколько технических презентаций по возможностям поставляемых нами СAD-систем. Отметим, что к решению задачи руководство предприятия подошло со всей ответственностью. После продолжительных обсуждений с представителями заказчика был разработан перечень требований к CAD-системе:

• удобный и понятный интерфейс;
• возможность быстро обучить пользователей работе с программой;
• возможность построения сложных сборок;
• приемлемая стоимость;
• возможность создавать конструкторскую документацию, соответствующую требованиям ЕСКД;
• наличие библиотек типовых компонентов;
• возможность создавать собственные библиотеки компонентов;
• возможность проектировать детали из листового материала и создавать развертки;
• возможность создавать сборки с высокой детализацией и маркетинговые материалы на их основе.

Окончательный выбор был сделан в пользу Autodesk Inventor от компании Autodesk. По мнению заказчика, именно эта система в наибольшей степени соответствует всем перечисленным выше требованиям. Начать ее практическое освоение специалистам заказчика предстояло в рамках пилотного проекта.

По нашему твердому убеждению, организация такого проекта — кратчайший путь к достижению успеха. Проектируя реальное изделие, инженеры приобретают необходимые навыки работы с Autodesk Inventor. Со своей стороны, мы оказываем все необходимое содействие.

Результат проекта — трехмерная модель изделия и комплект рабочей конструкторской документации.

Итак, решение об организации пилотного проекта было принято, разработаны и утверждены сроки его реализации. Создать высокодетализированную сборку и разработать комплект документации требовалось за очень короткое время.

Реализации проекта на предприятии предшествовало обновление парка компьютеров: старые машины не годились для выполнения поставленной задачи. Затем наша компания осуществила поставку программного обеспечения и его установку на новые компьютеры. Вместе с покупкой лицензии на ПО Autodesk Inventor предприятие приобрело еще и годовую техническую поддержку, получив возможность установить дополнительные лицензии на ноутбуки: это позволило конструкторам работать над проектом и в домашних условиях.

«Татагрохимсервис» осуществляет мелкосерийное и единичное производство. В качестве объекта для пилотного проекта было выбрана протравочная машина: самоходное шасси, на которое установлены специализированные агрегаты и механизмы. Основная задача машины — обработка семян специальным химическим раствором, чтобы в дальнейшем исключить воздействие на них вредителей и болезней (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид протравочной машины

Принцип работы следующий: семена подаются в машину через загрузочный транспортер. Они попадают в бункер, а затем в камеру протравливания, где проходят обработку. Далее через разгрузочный транспортер они отправляются в кузов грузовой машины.

За основу для разработки 3D-прототипа был взят комплект документации на предыдущую модификацию изделия.

Работа закипела. Для конструкторов это был совершенно новый опыт — раньше они работали только с 2D-чертежами. Мы распределили объем работ на всех участников рабочей группы и установили сроки выполнения. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу программы конструкторы быстро освоились и приступили к моделированию. Конечно, сразу же возникла масса вопросов относительно правильности реализации тех или иных задач — тут на помощь пришел и наш собственный опыт, и опыт коллег из ГК CSoft. Кроме того, огромную помощь в решении некоторых задач оказал участник сообщества пользователей Autodesk Артур Одров.

При выполнении пилотного проекта решались следующие задачи:

• унификация крепежных элементов;
• разработка разборной конструкции. В предыдущем варианте рама изделия представляла собой цельный сварной узел и не помещалась в камеру покраски. Требовалась конструкция, которую можно было бы разбирать на несколько частей;
• создание собственной библиотеки компонентов;
• уменьшение веса конструкции при обеспечении ее жесткости.

Когда конструкторы начали создавать модели деталей и добавлять их в сборку, стали обнаруживаться несоответствия в относительном положении деталей. Другими словами, изготовление машины по старым чертежам потребовало бы ее доработки на этапе изготовления, а это увеличивало сроки производства.

Рис. 2. Рама-основание

Основание машины представляет собой пространственную раму, состоящую из большого количества труб различной формы и размеров (рис. 2). При построении рамы был задействован функционал «Генератора рам» -очень гибкого инструмента, который позволяет конструктору реализовать самые смелые замыслы. Последовательность работы была следующей:

• создавался и помещался в файл сборки базовый эскиз (рис. 3). Запускался «Генератор рам», где указывался необходимый стандарт (в нашем случае — ГОСТ). Выбирался необходимый профиль;
  Рис. 3. Создание базового эскиза
• указывались элементы базового эскиза (рис. 4);
  Рис. 4. Работа с «Генератором рам»
• после подтверждения Autodesk Inventor создавал 3D-детали выбранных профилей (рис. 5).
  Рис. 5. Генерация рамной конструкции

Конструкция протравливателя семян включает в себя огромное количество деталей, которые изготавливаются из листового материала. До приобретения Autodesk Inventor конструктор поступал следующим образом:

• проектировал детали и развертки путем расчетов, используемых в начертательной геометрии;
• создавал множество макетов из картона и подгонял их до требуемых размеров.

Данными методами мог пользоваться конструктор, обладающий большим опытом создания подобного рода деталей, но даже у него эта работа отнимала очень много времени. К тому же второй метод вынуждал упрощать геометрию деталей, что отрицательно сказывалось на технических характеристиках изделия.

Сейчас задача проектирования деталей из листового материала решается следующим образом: конструктор моделирует в среде Autodesk Inventor деталь со сложной поверхностью, дополняет ее необходимыми вырезами и делает развертку (рис. 6, 7). Затем чертеж развертки печатается в натуральную величину на плоттере и по нему создается развертка из металла.

Рис. 6. Корпус камеры протравливания: деталь и развертка

Рис. 7. 3D-модель и развертка детали загрузочного транспортера

На стадии моделирования изделия конструкторам понадобилось постоянно решать задачи компоновки узлов относительно друг друга. Так, перемещение загрузочной камеры и загрузочного транспортера на несколько сантиметров назад позволило правильно разместить центр тяжести всего изделия, оно стало более устойчивым.

Следующий этап — моделирование агрегатов, которые закупаются у сторонних производителей (в нашем случае это мотор-редукторы, электродвигатели, краны, кнопки и переключатели управления). Здесь мы столкнулись с тем, что у нас не было чертежей изделий, так что все доступные размеры снимались при помощи мерительного инструмента непосредственно с физических образцов. Хочется отметить терпение проектировщиков, которые подошли к этому вопросу со всем упорством и добросовестностью.

О результатах их усилий можно судить по изображениям, показанным на рис. 8.

О результатах их усилий можно судить по изображениям, показанным на рис. 8.

Одним из сложнейших этапов проекта стало создание детально смоделированной цепной передачи. По начальным данным была рассчитана и построена траектория движения роликовой цепи. Созданы элементы цепи, затем преобразованные в массив. В итоге нам удалось получить полное визуальное отображение цепной передачи, чего, собственно, и хотел заказчик. При создании цепной передачи конструкторы активно пользовались Мастером проектирования роликовых цепей. Только в умелых руках конструкторов, отлично владеющих методикой расчета цепных передач, функционал Мастера удалось задействовать на все сто процентов (рис. 9).

Разрабатываемое изделие несет на себе различного рода маркировочные знаки и таблички. Чтобы протравливатель семян выглядел более реалистичным, мы применили команду Маркировка. Последовательность действий была следующей:

• подготовили маркировочные таблички;
• отсканировали полученные образцы;
• маркировочные таблички были подгружены в среде Autodesk Inventor в файлы деталей и спроецированы на поверхности (рис. 10).

Рис. 10. Примеры использования команды Маркировка

Ну и, конечно, наш рассказ был бы неполным, если бы мы не затронули этап разработки конструкторской документации: без этой части проекта изделие так и осталось бы прототипом, не имеющим шансов увидеть свет. При этом нужно отметить, что Autodesk Inventor действительно содержит весь необходимый набор инструментов для создания конструкторской документации в соответствии с ЕСКД (рис. 11). Благодаря двусторонней связи между чертежом и моделью редактирование конструкторских решений стало проще, чем при работе исключительно в 2D. Ведь традиционная «двумерная» технология обязывает конструктора при внесении малейшего изменения в деталь отображать это изменение еще и в массе смежных чертежей. Проектировщик вынужден постоянно держать в голове большой объем информации, что, конечно, отрицательно сказывается на производительности.

Рис. 11. Примеры сборочных чертежей изделия

Функционал Autodesk Inventor значительно упростил эту ситуацию, тем самым высвободив конструктору время для решения творческих задач.

В Autodesk Inventor спецификация представлена в табличном виде. Она формируется автоматически на основе данных, заложенных в сборочном чертеже.

После того как сборочный чертеж создан, существует возможность вывести спецификацию в виде отчета посредством функционала программы MS Excel (рис. 12).

Рис. 12. Спецификация, созданная в Autodesk Inventor

Одновременно с разработкой конструкторской документации формировались и маркетинговые материалы. В качестве инструмента создания реалистичных сцен конструкторы использовали модуль Inventor Studio, позволяющий настроить освещение, подобрать сцену и текстуры деталей.

Рис. 13. Создание визуальных образов в модуле Inventor Studio

В арсенале компании Autodesk имеется программное обеспечение, где эти задачи можно решить еще более профессионально, но в данном случае функционала Autodesk Inventor оказалось вполне достаточно (рис. 13).

Таким образом, за очень короткий срок — всего три месяца — силами нескольких конструкторов ОАО «Татагрохимсервис» и специалистов ЗАО «СиСофт Казань» удалось реализовать амбициозную задачу по созданию нового изделия на базе технологий трехмерного прототипирования.

В 2013 году на базе учебного центра ГК CSoft обучение прошла и та часть конструкторов, которая не была задействована в пилотном проекте. Обучение позволило конструкторам самостоятельно разрабатывать в Autodesk Inventor модели новых изделий и впоследствии запускать их в производство.

Изделия поставляются вместе с инструкцией по эксплуатации, а в будущем руководство компании намерено создать при помощи инструмента Autodesk Inventor Publisher принципиально новую 3D-инструкцию. Эта инструкция позволит потребителям легче и быстрее осваивать управление изделием, а также правильно и в должной последовательности производить разборку узлов в рамках планового ремонта и профилактики.

Вот как отзываются о пилотном проекте его непосредственные участники:

«Выполняя этот проект, мы чувствовали большое внимание к нашей работе со стороны руководства нашей организации. А благодаря тому что специалисты „СиСофт Казань“ своевременно оказывали грамотную техническую поддержку, проект эволюционировал и завершился созданием серии изделий. Надеемся, что в будущем подобных проектов станет больше».

В.А. Иванчев, ведущий инженер-конструктор ОАО «Татагрохимсервис»

«Мне этот проект запомнился тем, что, работая над ним, я узнал много нового о трехмерном проектировании и прототипировании. Думаю, с применением этой технологии процесс проектирования на нашем предприятии выйдет на совершенно иной уровень».

Л.М. Хидиятов, инженер-конструктор ОАО «Татагрохимсервис»

В свою очередь хочется выразить огромную признательность специалистам компании «Татагрохимсервис» за позитивный настрой, за веру в успех и трудолюбие, благодаря чему и удалось реализовать этот замечательный проект. Специалистам, решающим сходные задачи, хочется посоветовать быть терпеливыми, верить в успех и не бояться своих идей, какими бы смелыми они ни были.

Скачать статью в формате PDF — 4.07 Мбайт