Размерное моделирование процесса механообработки

Министерство образования и науки Российской Федерации Автоматизация технологической подготовки производства Электронный курс для студентов всех форм обучения (Лекция № 7) Разработал: Галкин Михаил Геннадьевич Доцент кафедры «Технология машиностроения» Екатеринбург, 2017 1 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) РАЗМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНООБРАБОТКИ ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ Знакомство слушателей с методикой автоматизированного расчёта диаметральных и линейных размерных связей в процессе технологического проектирования. ВОПРОСЫ, РАССМАТРИВАЕМЫЕ НА ЗАНЯТИИ 1. Постановка задачи для размерного моделирования; 2. Интерфейс для расчёта диаметральных размеров; 3. Алгоритм линейного размерного моделирования в среде с графическим интерфейсом; 4. Алгоритм линейного размерного моделирования в среде программирования с оконным интерфейсом; 2 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) Постановка задачи размерного моделирования В процессе обработки деталей типа тел вращения, формируется множество диаметральных и торцовых поверхностей, которые связаны между собой либо диаметральными либо линейными размерами. Численные значения этих величин в процессе обработки поверхностей необходимо определять для последующей настройки режущего инструмента и дальнейшего заполнения технологических документов. Из-за большого количества расчётных процедур процесс определения всех технологических размеров особо остро нуждается в автоматизированных методах расчёта и естественно в разработке расчётных моделей. Обычно в процессе технологического проектирования подобные расчётные алгоритмы разделяются сначала на расчёт диаметральных размеров, а далее рассчитываются все линейные размерные связи. 3 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) 1. Расчёт диаметральных размеров Расчётный алгоритм реализован в окне диалога, запускаемом кнопкой “Диаметральные размеры”. Алгоритм расчёта базируется на применении известного опытно-статистического метода определения номинальных припусков на всех обрабатываемых диаметральных поверхностях кроме тех, которые получаются только однократной обработкой в виде сверления. Окно диалога содержит три расчётные зоны и изображения двух размерных схем для валов и отверстий. В зоне А окна выполняется последовательный расчёт всех диаметральных размерных параметров рассматриваемой элементарной цилиндрической поверхности в зависимости от маршрута её обработки. Исходная информация в эту зону передаётся из окна диалога “Планы обработки” в соответствии с общим количеством этапов обработки этой поверхности. В зоне Б происходит текущее хранение информационных массивов по каждой рассчитанной поверхности для последующего использования в картах эскизов и расчёта режимов резания. 4 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) В зоне В окна происходит хранение данных, которые относятся к размерным параметрам исходной заготовки. Вид описанного окна диалога представлен на рис. 1. Рис. 1. Окна диалога для расчёта диаметральных размеров 5 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) Особенности работы с окном диалога, представленным на рис.1 1) При расчёте любых промежуточных диаметральных размеров обрабатываемого отверстия после сверления, в текстовые поля для указания допуска и номинального припуска на заготовке необходимо поставить нули или оставить их незаполненными, поскольку данное отверстие на исходной заготовке отсутствует. 2) При расчёте размеров поверхностей, у которых обработка заканчивается образованием как внутренней, так и наружной резьбы, вместо числового значения номинального размера резьбы необходимо вводить комбинированную запись с буквенным обозначением резьбы и далее её номинала, например М42. При этом заглавная буква М должна быть введена в английском регистре. 3) Численные значения номинального размера резьбы должны соответствовать следующим табличным данным. М18 М20 М22 М5 М6 М8 М39 М42 М45 М24 М10 М48 М27 М30 М12 М52 М33 М14 М16 М36 М39 М18 М42 М20 М45 М22 М48 М24 М52 М27 М56 М60 - на цилиндре М30 М36 - после сверла - в прошитых отверстиях после штампа 6 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) 2. Расчёт линейных размеров Для определения линейных технологических размеров нужно выполнить два расчётных алгоритма. Первый из них реализован в графической системе AutoCad. Для его выполнения необходимо в меню “Технология” выбрать команду “Размерный анализ” и выполнить последовательно пять опций, начиная с первой из них под названием “Размерная схема” и заканчивая последней под названием “Заполнение матрицы” . Вид данного меню представлен на рис. 1. Результат работы этого первого алгоритма, является исходной информацией для выполнения второго алгоритма, который выполняется в другом файле с названием “Расчёт размеров”. В нём для расчёта размеров нужно иметь уже заполненную единичную матрицу. Рис. 2. Меню размерного анализа 7 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) 2.1. Последовательность выполнения первого алгоритма Для выполнения первой опции под названием “Размерная схема” необходимо предварительно подготовить информационный массив, который формируется на основе информации из пронумерованной геометрической модели детали и диалогового окна, формирующего строку А маршрутной карты. Известно, что в этом окне есть зона, где отображаются переходы спроектированных ранее операций (рис. 3). Рис. 3. Исходная информационная модель для создания размерной схемы 8 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) На основании этих данных (рис. 3) формируется заготовка размерной схемы в соответствии с количеством обрабатываемых поверхностей и общим количеством их промежуточных состояний. В процессе формирования заготовки размерной схемы с использованием уже известного меню “Технология” , необходимо определить количество основных вершин на этой схеме, которые должны соответствовать торцовым поверхностям и поперечным осям отверстий на чертеже детали. В данном случае на схеме должны присутствовать четыре основные вершины. Это номера 10, 20, 30 и 40 в соответствии с рис. 3. Для каждой такой вершины необходимо определить количество промежуточных состояний, которые указаны в содержании операций, в виде технологических переходов (рис. 3). В данном случае у первой поверхности одно состояние (подрезать однократно1), у второй поверхности – два таких состояния (подрезать предварительно2 –> подрезать окончательно2), у третьей – нет и у четвёртой два состояния (подрезать предварительно4 –> подрезать окончательно4). 9 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) После добавления промежуточных вершин к основным вершинам образуется окончательный вид заготовки размерной схемы, который нужно отрисовать на экране монитора при помощи опции “Размерная схема”. Вид заготовки размерной схемы представлен на рис. 4. Рис. 4. Заготовка размерной схемы Далее необходимо заполнить заготовку размерной схемы размерными связками в виде размеров с исходной заготовки, технологических размеров, минимальных припусков, а также конструкторских размеров. Размеры на схеме указываются в виде буквенных обозначений. Для отрисовки связок используются опции “Размерные связи” и “Минимальные припуски”. 10 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) Сначала отрисовываются размеры на заготовке, далее размеры в порядке выполнения операций с соответствующими припусками и в завершении формируются размеры с чертежа детали. При отрисовке технологических размеров в пределах одной операции сначала указываются те, которые образуются на установе А, а далее на установе Б. Очерёдность отрисовки технологических размеров в пределах установа определяется технологическими правилами. Вид размерной схемы в законченном состоянии представлен на рис. 5. Рис. 5. Размерная схема технологического процесса вдоль оси детали 11 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) После формирования размерной схемы, далее производится заполнение единичной квадратной матрицы, которая описывает численно все уравнения размерных цепей с замыкающими звеньями в виде припусков (z) и конструкторских размеров (K). При этом размер матрицы определяется общим количеством замыкающих звеньев на схеме. Для рассматриваемой размерной схемы матрица будет размером 8х8. Она отрисовывается на экране монитора при помощи опции “Отрисовка матрицы”, а заполняется единицами при помощи опции “Заполнение матрицы”. Для заполнения строки матрицы с любым из замыкающих звеньев необходимо сформировать маршрут на размерной схеме, в который войдут данное замыкающее звено и составляющие звенья. При этом, начинать движение нужно от левой стрелки замыкающего звена и перемещаться последовательно по составляющим звеньям. В результате этот маршрут должен завершиться на правой стрелке данного замыкающего звена. В данном случае, если перемещение по каждому составляющему звену, входящему в этот замкнутый контур, 12 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) происходит справа налево, то звену присваивается число “-1”, а если движение происходит слева направо то соответственно число “1”. Эти числа в соответствующем порядке и заполняют тело единичной матрицы. Для размерной схемы, представленной на (рис. 5), вид единичной матрицы представлен на рис. 6. Рис. 6. Единичная матрица, описывающая текущую размерную схему После формирования единичной матрицы первый алгоритм считается выполненным и далее нужно реализовать второй. 13 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) 2.1. Последовательность выполнения второго алгоритма Второй алгоритм производит решение трёх основных задач линейного размерного анализа. А именно: 1) проверку обеспечения точности конструкторских размеров в процессе механической обработки исходной заготовки; 2) выявление и устранение недопустимых колебаний припусков на чистовых переходах в процессе обработки; 3) определение технологических размеров и размеров. Для реализации этого вычислительного алгоритма необходимо подготовить, кроме единичной матрицы (рис. 6), ещё несколько видов параметров в численном виде. Первый параметр – это величины минимальных припусков, присутствующие на размерной схеме. Их можно определить опытностатистическим методом и эти значения будут следующими (табл. 1). Таблица 1 Z1 (мм) Z2 (мм) Z3 (мм) Z4 (мм) Z5 (мм) 1,3 1,3 1,3 0,45 0,45 14 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) Второй параметр – это величины допусков технологических размеров, которые присутствуют на размерной схеме. Их значения необходимо выбрать из ЕСДП в соответствии с точностью этапа обработки и со значением номинального размера с чертежа детали. Исключение составляют допуски на размеры исходной заготовки L1 и L2, поскольку их численные значения определяются исходя из величины исходного индекса штамповки. Для рассматриваемого примера значения допусков представлены в табл. 2. Таблица 2 TL1 (мм) TL2 (мм) TL3 (мм) TL4 (мм) TL5 (мм) TL6 (мм) TL7 (мм) TL8 (мм) 2 2 0,62 0,62 0,62 0,16 0,16 0,21 Третий параметр – это номинальные значения конструкторских размеров и их допуски, которые берутся с рабочего чертежа. Для данного примера эти значения представлены в табл. 3. Параметр К1 (мм) К2 (мм) К3 (мм) Номинал 40 35 14 Допуск 0,25 0,1 0,44 Таблица 3 15 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) После всех подготовительных процедур, на следующем шаге должно выполняться последовательное решение всех трёх задач, сформулированных выше на стр. 13. Данный расчётный алгоритм реализован в файле “Расчет размеров”. Окно диалога после нажатия кнопки “Расчёт линейных размеров” будет следующим (рис. 7). Рис. 7. Окно диалога для выполнения расчётного алгоритма 16 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) После заполнения окна диалога (рис. 7) исходной информацией, нужно последовательно нажать три кнопки “Точность размеров”, “Колебания припусков” и “Значения размеров”. Результат вычислений будет представлен в трёх вложенных окнах (рис. 8). Рис. 8. Оконный интерфейс для просмотра результатов расчёта 17 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Проектирование механической обработки деталей типа тел вращения: учебное пособие / М. Г. Галкин, И. В. Коновалова, В. Н. Ашихмин, А. С. Смагин. – 3-е изд., перераб. и доп. – Екатеринбург: УрФУ; Старый Оскол: ТНТ, 2017. – 264 с. 2. Размерный анализ при технологическом проектировании: учеб. пособие/ В.Н. Ашихмин, В.В. Закураев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 93 с. 3. Системы автоматизированного проектирования техпроцессов, приспособлений и режущих инструментов. Учебник для вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» / С. Н. Корчак, А. А. Кошин, А. Г. Ракович, Б. И. Синицын; Под общ. ред. С. Н. Корчака. – Машиностроение, 1988. 352 с.: ил. 18 Автоматизация технологической подготовки производства (Галкин М.Г) ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Каким методом определяются номинальные припуски для расчёта номинальных диаметральных технологических размеров ? 2. Что является исходной информацией для расчёта каждой диаметральной поверхности на детали ? 3. Сколько промежуточных состояний содержит четвёртая торцовая поверхность ? 4. Сколько замыкающих звеньев содержит единичная матрица на рис.6 ? 5. Какие припуски используются при выполнении линейного размерного анализа ? 19