САПР технолога машиностроителя


2022

УДК 621
ББК 34.42
Б49
Рецензенты:
В.Г. Якухин — доктор технических наук, профессор;
М.А. Босинзон — доктор технических наук, профессор Московского
государственного открытого университета (МГОУ)
Б49
Берлинер Э.М., Таратынов О.В.
САПР технолога машиностроителя : учебник / Э.М. Берлинер, 
О.В. Таратынов . — Москва : ФОРУМ : ИНФРА+М, 2022. — 336 
с. —(Высшее образование).
ISBN 978+5+00091+043+6 (ФОРУМ)
ISBN 978+5+16+010729+5 (ИНФРА+М, print)
ISBN 978+5+16+102736+3 (ИНФРА+М, online)
Учебник посвящен применению систем автоматизации проектирования
(САПР) в работе технолога машиностроительного предприятия. Приведе+
ны основные сведения о САПР технолога, получивших в России широкое
применение. Рассмотрены вопросы, связанные с использованием совре+
менных компьютерных технологий для быстрого изготовления прототипов
изделий, с применением САПР при обработке металлов давлением, в ли+
тейном и сварочном производстве.
Учебник предназначен для студентов машиностроительных высших
учебных заведений, будет полезен студентам технических колледжей и ра+
ботникам промышленности.
УДК 621
ББК 34.42
ISBN 978+5+00091+043+6 (ФОРУМ)
ISBN 978+5+16+010729+5 (ИНФРА+М, print)
ISBN 978+5+16+102736+3 (ИНФРА+М, online)
© Берлинер Э.М., Таратынов О.В., 2015
© Издательство «ФОРУМ», 2015

Введение
Технологическая подготовка производства (ТПП) на машино+
строительных предприятиях — один из наиболее трудоемких и ответ+
ственных этапов освоения выпуска новых изделий. Ее целью является
разработка проекта производственного процесса и его технологиче+
ского обеспечения на основе проекта изделия. На долю механической
обработки и сборки приходится более половины общей трудоемкости
изготовления машины.
Информация, создаваемая в инженерных службах ТПП, должна
отвечать на вопрос, как должно изготавливаться изделие, чтобы опти+
мизировать технико+экономические показатели деятельности пред+
приятия, его выпускающего. Эта информация создает базис норма+
тивно+технических данных, необходимых для организации управле+
ния предприятием. Поэтому от качества информации, создаваемой в
процессе ТПП и отражаемой в технологической документации, в зна+
чительной степени зависит эффективность производства и качество
продукции. САПР технологической подготовки производства (САПР
ТПП) позволяет существенно уменьшить время, затрачиваемое на
конструкторско+технологическую подготовку производства, сокра+
тить количество возникающих ошибок, сделать более удобным и про+
зрачным процесс внесения изменений в техническую документацию.
САПР ТПП оказывают существенное влияние на технологию произ+
водства, позволяя повысить качество и надежность выпускаемой про+
дукции, ее конкурентоспособность. Параллельная конструкторская и
технологическая подготовка производства в единой информационной
среде сокращает сроки выхода новых изделий на рынок.
Комплексная автоматизация технологической подготовки произ+
водства на базе информационных технологий обеспечивает:
• сокращение сроков подготовки производства за счет автомати+
зации этапов технологической подготовки производства, парал+
лельного выполнения конструкторского и технологического
проектирования;
• оптимизацию затрат труда и средств на изготовление изделий;

Введение
• оперативное внесение изменений в технологический процесс
при изменении внешних условий (замена оборудования, заме+
на, материала и т. п.) с автоматическим пересчетом технологи+
ческого процесса;
• автоматическое формирование истории изменений на техноло+
гический процесс на основании хранящейся в файле истории
изменений.
В настоящее время повышение эффективности технологической
подготовки производства выпускаемых изделий является одним из ос+
новополагающих направлений обеспечения конкурентоспособности
предприятия. В процессе технологической подготовки производства на
каждую деталь разрабатывается технологический процесс ее обработки,
на каждую сборочную единицу разрабатывается технологический про+
цесс ее сборки. Кроме этого в ходе технологической подготовки произ+
водства разрабатываются технологические процессы изготовления за+
готовок, термической обработки деталей, покраски изделий и т. д.
САПР технологических процессов (САПР ТП) позволяет за срав+
нительно небольшой отрезок времени составить несколько вариантов
технологического процесса обработки конкретной детали, рассчитать
их стоимость, выбрать оптимальный вариант и получить различные
сводные и подетальные документы (ведомости). Применение САПР
ТП обеспечивает сокращение трудоемкости технологической подго+
товки производства, влияет на показатели результативности производ+
ственной деятельности предприятия: величину затрат, объем продаж и
объем прибыли, позволяет избежать ряда проблем, которые обычно
возникают на этапе запуска производства. В ряде случаев применение
САПР ТП позволяет в несколько раз снизить время разработки техно+
логического процесса. При этом уменьшается количество ошибок.
САПР ТП и САПР ТПП призваны не заменить технолога, а об+
легчить и существенно ускорить его работу, снять ее рутинную часть,
помочь ему быстро оформить принятые технологические решения.
Автоматизация технологической подготовки включает автомати+
зацию разработки технологических процессов, проектирования
средств технологического оснащения, поиск информации. Сокраще+
ние времени на технологическую подготовку производства достигает+
ся за счет автоматизации процесса подготовки производства: а имен+
но проектирование технологических процессов и составление техно+
логической документации. Для этих целей разработаны системы
CAPP (ComputerAided Process Planning).

Глава 1
САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Назначение систем автоматизации проектирования
технологической подготовки производства (САПР ТПП)
и технологических процессов (САПР ТП)
САПР технологической подготовки производства (САПР ТПП)
применяют при проектировании технологических процессов для раз+
личных производств и при формировании комплекта технологиче+
ской документации в соответствии с требованиями Единой системы
технологической документации.
На стадии укрупненного технологического проектирования
осуществляют проектирование укрупненных маршрутных техноло+
гий, заготовок; укрупненное нормирование обработки; уточненное
группирование деталей; разработку типовых технологических доку+
ментов; уточнение загрузки оборудования; уточнение расхода мате+
риала; проектирование конструкций и технологий изготовления ос+
настки.
Выходными технологическими документами на этом этапе яв+
ляются: маршрутная технологическая карта; чертежи заготовок;
карты (схемы) сборки изделий; ведомости расхода материалов, по+
купного инструмента, специального инструмента; оборудования и
графики загрузки нестандартного оборудования; расчет производст+
венных площадей; чертежи оснащения и технические карты его из+
готовления; перечень необходимой специальной измерительной ап+
паратуры; ведомость необходимой рабочей силы и обслуживающего
персонала.

Глава 1. САПР технологической подготовки производства...
Конструктор и технолог работают в разных САПР. Конструктор
строит 3D+модель, а технолог импортирует ее в свою графическую
систему, выбирает заготовку, подбирает оборудование и проектирует
траекторию движения инструмента в соответствии с технологическим
процессом. Для конструктора очень важно хорошо понимать особен+
ности технологии производства разрабатываемого изделия и четко
представлять возможности имеющегося оборудования. Это позволяет
ему создавать изделия с учетом технологических ограничений, что, в
конечном счете, сокращает любые нежелательные задержки в процес+
се подготовки серийного производства.
Затраты времени на проектирование операционной технологии
на одну деталь в зависимости от ее сложности составляет от несколь+
ких часов до недель. САПР ТП ускоряет разработку технологических
процессов изготовления деталей, сборочных единиц и типовых/груп+
повых технологических процессов. Она может включать модули про+
ектирования оснастки (штампов, пресс+форм), разработки управляю+
щих программ для металлорежущего, штампового и электроэрозион+
ного оборудования с ЧПУ.
Методологической основой САПР ТП на конкретных предпри+
ятиях являются комплекс государственных стандартов, Единая систе+
ма технологической документации (ЕСТД) и Единая система техно+
логической подготовки производства (ЕС ТПП). По исследованиям
фирмы АСКОН, только 7 % предприятий уделяют должное внимание
автоматизации технологической подготовки производства.
Основные работы,
выполняемые с помощью САПР ТП
Наиболее широкое применение САПР ТП получили в цехах мел+
косерийного и единичного производства, где использование типовых
и групповых технологических процессов оказывается неэффектив+
ным вследствие больших затрат времени на проведение подготови+
тельных работ: разработку классификаторов, типовых и групповых
процессов. Известно, что задача построения структуры технологиче+
ского процесса является многовариантной, поэтому разработанные
алгоритмы не позволяют использовать САПР ТП без участия техно+
лога в принятии и оценке решений.

Основные работы, выполняемые с помощью САПР ТП
7
В составлении операционной технологии с применением САПР
ТП можно выделить следующие этапы:
1) задание параметров детали и параметров установки заготовки;
2) формирование переходов механообработки и подбор инстру+
ментов;
3) расчет режимов обработки и норм времени.
При разработке операционной технологии технолог разрабатыва+
ет маршрутные и операционные карты, карты эскизов, карты наладки
инструментов для оборудования с ЧПУ, ведомости оснащения, нор+
мировочные карты, карты контроля и другие документы.
В России для автоматизации проектирования технологических
процессов механической обработки деталей на машиностроительных
заводах разработаны САПР ТП: ВЕРТИКАЛЬ, КОМПАС+Авто+
проект, ТехноПро Базовая, T+FLEX Технология, ADEM, Timeline,
КАРУС и др. Они могут использоваться для создания графических ил+
люстраций технологических документов. Так, в программе nanoCAD
Механика в базе элементов для технологов есть специальный раздел
Технологические эскизы (рис. 1.1), в котором представлены наиболее
часто используемые виды технологических установочных баз и приве+
дены схематичные изображения инструментов. Эти изображения так+
же можно применять при построении эскизов технологических опе+
раций.
Рис. 1.1. Элементы базы данных nanoCAD Механика, предназначенные для созда+
ния технологических эскизов

Глава 1. САПР технологической подготовки производства...
Этапы технологической подготовки производства
Различают следующие этапы технологической подготовки произ+
водства:
1. Технологическое проектирование:
• распределение номенклатуры деталей и сборок между цехами
и подразделениями предприятия;
• разработка технологических маршрутов движения объектов
производства;
• разработка техпроцессов изготовления и контроля деталей,
сборки и испытаний и прочей технологической документации;
• типизация технологических процессов, разработка базовых и
групповых процессов;
• технико+экономическое обоснование разработанных техно+
логических процессов.
2. Выбор оборудования:
• выбор и обоснование универсального, специального, агрегат+
ного и нестандартного оборудования;
• выдача заданий на проектирование этого оборудования, а
также на проектирование гибких автоматических, автомати+
зированных, роботизированных линий и комплексов, кон+
вейеров, транспортных средств и т. п.
3. Выбор и проектирование оснастки:
• выбор необходимого специального, универсального и унифи+
цированного оснащения;
• проектирование (технологическое конструирование) оснаст+
ки. Для деталей сложной конфигурации технологическая под+
готовка производства обычно связана с необходимостью изго+
товления нового инструмента, приспособлений, оснастки и
станков.
4. Нормирование: определяют пооперационные технические
нормы времени всех технологических процессов, рассчитывают нор+
мы расходов материалов.
Автоматизация работ по технической подготовке производства
уменьшает сроки выпуска новых изделий, снижает производственные
затраты и повышает качество работ по подготовке нового производст+
ва за счет их оптимизации. Эффективность применения САПР ТП
пропорциональна количеству наименований выпускаемых деталей и
сложности техпроцессов их изготовления.

Применение САПР ТП при проектировании технологического...
9
Применение САПР ТП
при проектировании технологического процесса
обработки заготовки
Основное назначение САПР ТП — это проектирование техноло+
гических процессов для конкретного типа производства и формиро+
вание комплекта технологической документации в соответствии с
ЕСТД. Технологический процесс обработки детали содержит набор
операций, переходов, инструментов, приспособлений, оснастки и
станков, используемых при обработке конкретной детали. Он зависит
от объема выпуска и включает операции: заготовительные, механиче+
ской и термической обработки, нанесения покрытий, слесарные и
технического контроля. Электронный технологический процесс в
САПР ТП представляет собой полное описание последовательности
технологических операций, которые необходимо выполнить (даже
если они осуществляются в разных цехах и относятся к разным видам
обработки).
Проектирование техпроцесса подразумевает работу с большим
количеством справочной информации (справочники по материалам,
заготовкам, оборудованию, оснастке, инструменту и т. д.). Информа+
ция об объекте изготовления в виде электронных чертежей 2D и 3D,
полученных с помощью САПР+К, поступает на вход технологическо+
го проектирования.
Рабочие технологические документы разрабатываются в соответ+
ствии с общими правилами подготовки технологической документа+
ции и выбора средств технологического оснащения. Как правило, их
формируют в среде текстового редактора Microsoft Word, в который
передаются выходные данные из системы, и оформляют в соответст+
вии с Р 50+54+93—88. Рекомендации. Классификация, разработка и
применение технологических процессов. Формы и правила оформле+
ния маршрутных карт регулируются ГОСТ 3.1118—82. ЕСТД.
Технологические процессы состоят из комплекса групповых
технологических операций, выполняемых на специализированных
рабочих местах в последовательности технологического маршрута
изготовления определенной группы изделий. Выбор варианта техно+
логического процесса изготовления детали является сложной мно+
гокритериальной задачей, которая решается на стадии технологиче+
ской подготовки производства.

Глава 1. САПР технологической подготовки производства...
Современные САПР ТП могут работать как с предельно упро+
щенными маршрутными технологиями, характерными для опытных
производств и небольших предприятий, так и со сложными операци+
онными техпроцессами, насчитывающими сотни операций и перехо+
дов, что актуально для серийного производства. На основании техно+
логии, спроектированной в электронном виде, можно автоматически
сформировать необходимые комплекты технологической документа+
ции различного назначения и степени сложности.
САПР ТП не заменяет технолога, а лишь позволяет ему быстро и
удобно оформить принятые им технологические решения, снимает
рутинную часть работы, выполняет расчеты, систематизирует норма+
тивно+справочную информацию, удобно сохраняет принятые техно+
логические решения. Она облегчает разработку нескольких маршру+
тов для одной детали и выбор оптимального варианта в зависимости
от конкретных условий, например, от загруженности оборудования.
САПР ТП обеспечивает информационную поддержку процессов
технического проектирования и автоматизацию разработки техноло+
гических процессов, включая формирование документации (от кон+
структорской спецификации до производственных документов). Лю+
бой технологический объект, будь то операция или переход, может
быть сохранен и в дальнейшем использован при разработке других
технологий — как в неизменном виде, так и с последующей корректи+
ровкой.
В одних САПР ТП, реализующих, например, принцип синтеза
технологических процессов, информация о детали для автоматиче+
ского проектирования варианта ТП вводится единовременно. В дру+
гих подобных системах применяется диалоговое проектирование
(диалоговый синтез) ТП, и в них информация о детали вводится по+
степенно по ходу проектирования технологического процесса.
При выборе варианта технологического процесса изготовления
детали используют следующие методы:
• выделение множества из допустимой области вариантов техно+
логических процессов по Парето;
• ранжирование критериев оптимальности по степени их важно+
сти с последовательной оптимизацией по этим критериям;
• последовательных уступок;
• обобщенных критериев оптимальности.
САПР ТП реализует алгоритм традиционной работы технолога,
но только с учетом возможностей современных компьютерных техно+