ZASTOSOWANIE PROGRAMU AutoCAD DO PRZYGOTOWANIA

20, /994
Solidification of Metais and Alloys
Metali i Stopów
PL ISSN 0208-9386
Krzepnięcie
ZASTOSOWANIE PROGRAMU AutoCAD
DO PRZYGOTOWANIA TECHNOLOGII
WYKONYWANIA ODLEWÓW
ZBIGNIEW
PĄCZEK, STANISŁAW
PYSZ
Instytut Odlewnictwa, Kraków
Przedstawiony referat dotyczy wykorzystania systemu CAD do
odlewniczej dokumentacji technologicznej. Podstawą
tworzenia takiego systemu jest edytor graficzny AutoCAD z wszystkimi
oferowanymi możliwościami. Istotą stworzonego systemu j est połączeni e
zapisu graficznego projektowanego obiektu z możliwością analizy dokonywanej w czasie projektowania (np. obliczanie układu zasilania, nadlewów itp.).
spo rządzani a
Stosowanie systemu CAD
Na obecnym etapie rozwoju systemów komputerowych w zakres ie wspomagania projektowani a komputerowego (CAD) możliwość zastosowania takiego systemu w odlewnictwie wydaje s i ę jak najbardziej uzasadniona. Wiele dzied zin techniki już od długiego czasu
stosuje z powodzeniem tę metodę. Powstają specjalistyczne oprogramowani a wspomagające pracę konstruktora lub technologa w takich dziedzinach, jak budownictwo , mechanika, architekt ura, geodezja i inne. Systemy takie stanowią element sieci i są wykorzystywane do sterowan ia produkcją. obiegu dokumentacji w zakładzie, kontroli produkcji.
kontroli jakości. wymiany dokumentacji z kooperantami itp . Oczywiście korzystanie
z takiego sy stemu wymaga opracowania pierwszego jego członu , a więc oprogramowan ia
działająceg o w edytorze CAD-d owskim. Programy takie m ają na celu pełne wykorzystanie
wspomagani a 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
Z.
30
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 technologó w 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 okres ie 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
AutoLi sp 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".
Zastosowanie programu AutoCAD ...
...
- Tworzywo
-
tladle.,
StozkDY\1
- atoaunlll<
-
- stosunel<
p
7~u.:arłos:.c
-
1.20
1.10
H/D
D/d
D/S
!lłO!IUnt"lc
""
p
31
""'"'"
letW>eratura zalewania
ue:zla cieplnego
- t1asa
tlodul wezla
o
o o -
ciet:~łn~
Gr....,ac ...z •• cl•pln•go
" -- Napalczynn
" - Or....,sc otul inv
"
r:o
0 .30
lCl
1~
[l!g]:
17 . ~
(.,.,l :
a.oo
[CM]:
130 .00
Zu!A<Ioo
t10HOOI
tle
t1
alc~mulacj
l
........
for" .
1~.00
evzv.
0.00
Ry s. l . Program do obliczani a nadlewów
IAJSOk~J,StOJIOiole
S ta l i ~o«~ : we!llo~o~e ~ .1 : ~isk~stopolot'! .-. 2
.-
.......... ..'. !~ ~~ ."~~l~~~- .".}.?r,"'!.e......... ,......... ,...".""., . :. ",:,. :. :.. :. :.. :. :. :. :.. :., :. : :. :,.: . :,:,:.. :. :.: ...
.. .
Jlosc wlewow doprow . na od lew
"""'~"''
:~
.,
~:·:;:·;;; ; ;;; ,
... , ;:; ;:;",: ~ ;~;; :; ,!:' ;; ; , , :;,". ; ;;;~ .: . ;;;;: ; ;, ;:,; ; ~ !:· ;;;,;,";;,.,;" ,
l Jose wlewow dopr ./wlew roz:pr .
•
•••••
o
o
•
•
••••
•
o
•
••••••
o
••••
••
o.
lkql . . .... .. .. .. . ............. .
Mftsa odlewu (z nadleWH•i•)
. ,1.\jsokosc wl ewu doprOWHdzaJa ceqo . [-)
..... :: .. : sto~unek
''
loJI~~. ~'?JI~O~~z.i~~~!I(J .
•·· · •
·"' ,::,,::::, !'::::! ••do wi.~wu.. ~o~Jir'?lolft~l:.iftceg:o
. . . ... . •. •. • •
.
o ••• o
.' -·o.. . ....
. ...
••••
...
.
.
o •••••
··.
· .. :· ..... do wlewu qlowneqo
. : ;
: ·.··. ·. ·. . .
:.-
.··-· ·- -. : -
. : .: .: ·-· ":._-_ ·.
.
Po ... ot do A11toCADA .. < E!! ter
Rys . 2. Program do obliczani a układu zalewan ia
W y wołanie
polecenia "Tech " w linii p o l ece ń AutoCAD- a wczytuje menu ekranowe
z komendami słu żący mi d o pomocy podczas opracowywan ia techn o logii odl ew ni czej.
Zasada pracy z men u jest taka sama jak z trad ycyj nym me nu AutoCAD-a. P o ni żej przedstawi o no po leceni a , które są do s t ęp n e podczas pracy. W każd ej chwi li jest m oż liw ość
w ywo ł a ni a me nu s t a ł ego i pon o wnie powrót d o poleceń z wiązan yc h z t ec hn o l og i ą.
Z.
32
MODUŁ~
Pączek,
S. Pysz
BRYŁY
POWIERZ.
Grani.
pros t.
trój k.
trap
równo!.
koło
Ostrosł
DODAĆ
ODJĄĆ
pros t.
trój.
trapez
równo!.
pow. wal.
pow. stoż.
pros t.
trój k.
trap
równo!.
Walec
Stożek
Kula
Wyci . walca
Wal. wydrą.
UKŁAD
~
Belka
Wlewy
ZASILANIE
~
Nadlewy
Strefa
NADDATKI
~
AKCESORIA
~
Naddatki
Skrzynka
Pochylenia
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 określo­
ny 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
w edytorze graficznym oraz w uruchomionym programie. Dane o wymiarach
podobnie jak i przy poleceniu obliczającym moduł określane są za pomocą urządzenia
wskazującego. Cechą charakterystyczną 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
bezpośrednio
Zastosowanie programu AutoCAD
33
potrzebne dane liczbowe wprowadza się tak jak przedstawia to rysunek 2. Obliczone wielzapisywane są do pliku i odczytywane podczas wrysowywania przekrojów belki
doprowadzającej , rozprowadzającej oraz wlewu głównego . Rysunek przekroj ów jest
wymiarowany. Wpisywany jest na ekranie również czas zalewania (rys. 3).
kości
l.l!iji!!t
I.JIOI!i~
SWiap
'"''
',." '' '''''
:: : •::•'::"::•:;: ~ieitl
1110
Czas
za.l,..."onla
i'l!ll!ll!ll!l i~'I' ':J' i ll'll,l!ll!l " ··
BŻ
WG
IHkl
................ ''':: :IUil.J:Iil ·' ··
~................
,.ępn :
9
·:
;.,:;:;;:;·:.;,,::
:ij~ .. ~- ": . :
i~W: t~~~~
l!l~llli~'illl
""'·"'·" "·" ' ,,
' ~lclsow i
'>::::::.::::::. =:=:
:::·:::: ::::::::.::::.:.
u'.iJst'rt
<U flit
Lead.:d
Ctulliiiu.t
~
Ry s. 3. Ekran z po leceni ami w me nu do pracy z
n ak ł ad k ą
W podmenu "Uk ład " jest również polecenie "belka", za p omocą któ rego mo ż na zaproprzekroje belki r oz pro wad zającej zapewniającej równomierny i spokoj ny
przep ł yw metalu do poszczególnych wlewków doprowadzających. Przeliczon e przekroje
ora z k sz tałt jest wrysowa ny na rys unek. Miejsce wrysowania tak obliczo nyc h przekro jów.
jak i k sz tałtu belki jest uprzedni o zadan y podczas wprowad zani a danych. Podo bn y sposób
pracy jest reali zowany z poleceni e m do obliczania nadlewów . Po wprowadzeniu wszystkic h danych nad lew jest wrysowywany na rysunku i wymiarowany. W szystkie dane podawa ne podczas ob li czeń są zap isy wane do odpowiednich plik ów. Sesje ponown yc h przeli czeń , np . oblicze ni a nadl ewu z otuliną izolacyjną. gdzie poprzednie obliczenia jej ni c
u wzg l ę dni ał y m oż n a przeprowadzi ć wywołując tylko nazwę pliku . w którym są przechowywane parametry oraz podając własności izolacyjne danej otuliny. Wszystkie inn e parame try są odczytywane z bazy danych .
jektować
Polecenie "Naddatek " um oż liwia nanoszenie naddatków tec hno logicznych zgod nyc h
z P o l ską Normą. Po o kreś l e niu kl asy dokładności oraz wymiaru gabarytowego wskazuj e
s i~ powierzchnię. na kt ó r ą ma b yć naniesiony naddatek. Powierzchnia określana jest prze7
wskaza ni e dwóch punktów i interpretowana jako wymi ar nominaln y. Na pod stawi e tego
wy mi a ru wy bi 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 o n wrysowa ny . Linia naddatku jest nanoszona w ko lorze czerwon ym na odpo wiedniej wars twi c.
Linia będąca konturem powierzchni rysunku konstrukcyjnego. na kt ó rą naniesi o no naddat e k. zamieniona zosta je na lini ę pr ze rywaną.
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
odlewn iczej 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.
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.
35