| |
Анастасьев Александр ВладимировичФакультет инженерной механики и машиностроенияКафедра металлорежущих станков и системСпециальность «Металлорежущие станки и системы»Создание САПР развертокНаучный руководитель: д.т.н.,проф. Малышко Иван Александрович |
Содержание:
Цели и задачи работы
Актуальность темы
Планируемый практический результат
Обзор современных САПР инструмента
Полученные результаты
Выводы
Литература
Целью исследования является разработка алгоритма САПР разверток и дальнейшая его реализация в программном пакетеу пакеті.
Для реализации заданной цели необходимо выполнить следующие исследования:
провести анализ существующих САПР РИ;
разработать структуру модели проектирования РИ;
создание программы САПР в программном пакете
В связи с мировой тенденцией снижения серийности производства всё чаще сталкиваемся с необходимостью проектирования специального инструмента. Созданная в процессе работы САПР РИ позволит сократить время на проектирование инструмента.
Планируемым практическим результатом является получение программного модуля который по заданным исходным данным будет проектировать развертку для обработки данной детали и дальнейшая передача полученных данных в PowerShape и построение модели режущего инструмента.
В настоящее время CAD-системы нашли широкое применение в инструментальном производстве машиностроительных предприятий. Однако эффективность их использования еще не велика. Как правило, они играют роль электронного аналога кульмана. Весь значительный объем расчетов, необходимых для проектирования металлообрабатывающего инструмента, выполняется в основному либо на калькуляторах, либо с использованием других компьютерных программ, например электронных таблиц.
Попытки объединить проектные расчеты металлообрабатывающих инструментов с их компьютерными чертежами делались давно. Как правило, эта интеграция достигалась путем создания программных модулей, написанных на специализированных (например, Autolisp) или универсальных (например, С + +) языках программирования. Однако разработка и модернизация таких модулей очень трудоемка и требует от разработчика глубоких знаний не только в предметной области, а и в программировании. В связи с этим подобные программы до сих пор не нашли широкого применения на производстве [3].
Для более полного ознакомления с существующими системами автоматизированного проектирования необходимо ознакомится с общей структурой САПР инструментальной оснастки.
Проектирование инструментальной оснастки предусматривает решение задач расчета, конструирования, изготовления и эксплуатации. Методы решения этих вопросов зависят от средств, которыми владеет конструктор. Современные информационные технологии дают возможность с высокой скоростью и точностью решать сложные вычислительные задачи, графически сопоставлять полученные результаты, оптимизировать параметры конструкций и осуществлять другие этапы проектирования.
Рассмотрим основные понятия и определения систем автоматизированного проектирования (САПР) инструментальной оснастки, а также основы астоматизированного проектирования режущего (РИ) и вспомогательного инструмента (ВИ) [9].
Схема организационной структуры САПР инструментальной оснастки приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема организационной структуры САПР инструментальной оснастки
Блок 1 содержит общую характеристику САПР с раскрытием сути решаемых задач, что фиксируется одним из программных модулей. Блок 4 определяет область формирования проектно-программных модулей (ППМ) конструирования определенных типов инструментов (блок 3).
В блоке 5 формируются базы данных (БД) на инструмент или его элементы, которые информационно объединены в блоке 6 в систему баз данных (СБД).
По такому же принципу формируются и ППМ технологических процессов (ТП, блок P) с набором ППМ на проектирование типовых или оригинальных технологий (блок 7) изготовления заданной номенклатуры инструментов (блок 8). Базы данных для ТП могут содержать информацию как про стандартные ТП, так і не типовые процессы, общие для нескольких однотипных инструментов. Эти БД (блок 10) также объединены в СБД (блок 16).
ППМ на организацию инструментального производства (блок 12) необходим при разработке новых производств. В этом случае на базе разработанных технологических процессов формируется ППМ на проектирование производственных участков (ППУ) для изготовления инструментов (блок 14), которые содержат программи для компоновки оборудования, расчету численности рабочих, расчету производственных площадей и т.д.. Сведения про типы производств содержит блок 13. Базы данных (блок 15) содержат информацию про ТП, оборудование, контрольно-измерительные приборы, типовых планируемых участков, цехов и заводов по производству инструмента. Общей информационной базой является соответствующая СБД (блок 16), Структуру задач, которые решаются САПР инструментальной оснастки, целесообразно представить в виде схемы функциональных связей, обозначенных на рисунке f1-f7. Эти связи проявляются при разработке ППМ.
Короткая характеристика указанных связей: связь f1 отображает влияние исходных параметров ППМ конструирования на входные параметры ППМ ТП. В зависимости от условий реализации ТП, с помощью обратной связи возможно влияние данных ТП на выбор конструктивных элементов режущего инструмента.
Аналогично связь f6 характеризирует влияние исходных параметров ТП на формирование участка по изготовлению инструмента. Если есть определенные ограничения на оборудование, производственные площади и другие параметры производства то это, в свою очередь, повлияет на структуру ТП. Влияние связи f7 на проектирование участка может предотвратить проектирование варианта технологического процесса на инструмент из-за несоответствия производственных условий выбранной конструкции.
Связи f2–f5 характеризуют взаимодействие элементов информационной среды в виде БД на конструирование, технологию изготовления и проектирование производственных участков.
Схему развития конструирования можно представить как автономную САПР конструирования РИ. (Рис. 2).
Рисунок 2 – Набор ППМ для конструирования РИ.
По данной схеме САПР конструирования задан в сочетании с САПР вспомогательного инструмента (САПР ВИ). При сочетании таких САПР возникает надежность выбора оптимальной комбинации режущего и вспомогательного инструментов для заданного ТП и, кроме того, расширяется информативность как САПР РИ, так и САПР ВИ.
На рисунке 2 в отдельных ППМ перечислена номенклатура инструментов, диапазон их размеров, материал инструментов и другие параметры, то есть краткая характеристика САПР РИ на каждый тип инструмента (блок 1В блоке 2 сосредоточены ППМ на проектирование цельных режущих инструментов. При разработке конкретных САПР РИ целесообразно объединять в группы сходные типы лезвийных инструментов, что позволит использовать для них одни и те же проектно-расчетные модули.
В качестве примера на рисунке 3 приведена схема ППМ цельных сверл и зенкеров.
Рисунок 3 – Схема проектных модулей для САПР осевых цельных режущих инструментов.
Большой набор различных типов цельных сверл не позволяет установить единую методику проектирования. Мелкоразмерные спиральные сверла (диаметром 0,08…1,0 мм) имеют свои особенности проектирования, а ступенчатые и перовые сверла не укладываются в рамки методики проектирования обычных спиральных сверл, однако одинаковые проектные модули по выбору инструментального материала, выбору типа и размеров хвостовиков можно использовать для двух, трех и более типов инструментов.
ППМ конструирования цельного инструмента поддерживается БД стандартного или нормализованного инструмента (блок 3) с соответствующей СБД (блок 4). В данном случае БД может быть общей для САПР РИ и производственного участка по его изготовлению.
Системы проектирования сборного РИ функционируют как САПР его узлов и деталей (блок 5).
Если задачей САПР цельного инструмента является проектирование одной детали, то САПР сборного инструмента предназначена для проектирования нескольких деталей (от двух и более) с последующей их компоновкой.
Сборный инструмент имеет признаки гибкой конструкции, о чем сказано выше. Поэтому выделяют ППМ на проектирование типов сборного инструмента, отличающегося по степени гибкости:
блок б содержит ППМ на проектирование сборного нерегулируемого инструмента (CPH РИ);
блок 7 содержит ППМ на проектирование инструмента, регулируемого на размер (CPP РИ);
блок 8 содержит ППМ на проектирование инструмента с регулировкой по геометрическим параметрам (СРГП РИ);
блок 9 содержит ППМ на проектирование автоматически переналаживаемого инструмента (гибкого РИ).
Каждый ППМ поддерживается БД (блоки 10-13), информационно объединенной в СБД (блок 14).
Развитие САПР РИ на предприятии по схеме способствует внедрению конструкций инструмента, соответствующих уровню автоматизации производства в целом.
Для современного этапа развития машиностроения характерен быстрый рост выпуска новых видов продукции. В условиях жесткой конкуренции это способствует значительному сокращению цикла технической подготовки производства, что в условиях дефицита квалифицированных кадров невозможно без систем автоматизированного проектирования.
Проектирование режущего и вспомогательного инструмента в условиях мелкосерийного производства в большинстве случаев сводится к выбору необходимого типа из весьма большого количества уже существующих видов и создания аналогичного чертежа с необходимыми параметрами. Основываясь на этом принципе была создана САПР режущего инструмента которая включала в себя набор готовых «чертежей прототипов». Весь процесс проектирования при определенных навыках занимает не более 15 минут. При этом практически исключены случайные ошибки, потому что в случае неправильного задания размера или неверного выбора каких то элементов чертежа на экране появляется соответствующее предупреждение. Кроме того, технологичность конструкций отработана и согласована с инструментальным цехом на стадии разработки чертежей прототипов
На основании стандартной методики расчета разверток с неравномерным распределением зубьев разработан алгоритм проектирования разверток приведенный на рисунке 4 [4].
Рисунок 4 – Алгоритм проектування розгорток.
Проведен анализ существующих систем САПР РИ на основании которого по стандартной методике расчета был разработан алгоритм проектирования разверток. Следующим этапом является создание программного модуля который будет внедрятся в PowerShape и по полученным значениям строить 3D модель полученной развертки.
Малышко Иван Александрович. Основи теории проектирования осевих комбинированных инструментов : дис. … дтн : 05.03.01 / Малышко Иван Александрович. – Донецк, 1995. - 419
При написании данного реферата магистерская работа была не завершена. Время завершения – декабрь 2011. Полный текст работи и материалы по теме могут быть получены у автора или научного руководителя после указанной даты.