Автоматизированное проектирование станочной оснастки

Автоматизированное проектирование станочной оснастки

Министерство образования Российской

Федерации

Новосибирский государственный технический

университет

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

ТЕМА :

Автоматизированное проектирование

станочной оснастки.

Факультет : ЛА

Группа : С-72

Студент : Варфоломеева М.О.

Руководитель : Нарышева Г. Г.

Новосибирск , 2001 г .

Содержание :

1. Введение……………………………………………………………..3

1. Станочные приспособления - классификация,виды…3

2. CAD/CAM системы – что это ?………………………..6

2. Методология проектирования станочной оснастки :

2.1. Традиционное проектирование………………………8

2. Автоматизированное проектирование………………14

3. Основные функции САПР и изготовления технологической

оснастки…………………………...16

2. Основные характеристики некоторых существующих CAD/CAM систем

…………………………………………………22

3.1. bCAD……………………………………………………25

3.2. ГеММА 3D при производстве технологической

оснастки на оборудовании с ЧПУ…………………….34

3.3. ADEM CAD/CAM……………………………………...37

4. Графика-81 …………………………………………….41

5. Базис 3.5. ………………………………………………45

6. Solid Edge ……………………………………………...56

4. Создание стандартных деталей в системе SolidEdge……………65

1. Палец установочный цилиндрический постоянный...65

2. Прихват предвижной фасонный……………………...67

5. Заключение………………………………………………………….67

6. Литература………………………………………………………….68

7. Приложения………………………………………………………...70

1. Введение .

1. СТАНОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ . КЛАССИФИКАЦИЯ , ВИДЫ .

1.1.1. Станочные приспособления .

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления

механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называют

вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые

при выполнении операций обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет:

- устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить ее точность;

- увеличить производительность труда на операции;

- снизить себестоимость продукции;

- облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

- расширить технологические возможности оборудования;

- организовать многостаночное обслуживание;

- применить технически обоснованные нормы времени и сократить число

рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов

технического прогресса, требует создания конструкций приспособлений,

методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих

неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15... 20 % от

затрат на оборудование для технологического процесса обработки деталей

машин или 10-24 % от стоимости машины. Станочные приспособления занимают

наибольший удельный вес по стоимости и трудоемкости изготовления в общем

количестве различных типов технологической оснастки.

2.1.1. Классификация приспособлений .

Классификацию приспособлений проводят по следующим признакам:

1. По целевому назначению приспособления делят на пять групп:

- станочные приспособления для установки и закрепления обрабатываемых

заготовок на станках. В зависимости от вида обработки различают токарные,

фрезерные, сверлильные, расточные, шлифовальные и другие приспособления;

- приспособления для крепления режущего инструмента. Они характеризуются

большим числом нормализованных деталей и конструкций, что объясняется

нормализацией и стандартизацией самих режущих инструментов;

- сборочные приспособления используют при выполнении сборочных операций,

требующих большой точности сборки и приложения больших усилий;

- контрольно-измерительные приспособления применяют для контроля

заготовок, промежуточного и окончательного контроля, а также для проверки

собранных узлов и машин. Контрольные приспособления служат для установки

мерительного инструмента;

- приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых

заготовок, а также отдельных деталей и узлов при сборке.

2. По степени специализации приспособления делят на универсальные,

специализированные и специальные.

Универсальные приспособления (УП) используют для расширения

технологических возможностей металлорежущих станков. К ним относятся

универсальные, поворотные, делительные столы; самоцентрирующие патроны.

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) применяются для

базирования и закрепления однотипных заготовок в условиях единичного и

мелкосерийного производства. К этому типу принадлежат универсальные патроны

с неразъемными кулачками, универсальные фрезерные и слесарные тиски.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) используют для базирования и

закрепления заготовок в условиях многономенклатурного производства. К ним

относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски,

скальчатые кондукторы.

Специализированные безналадочные приспособления (СБП) используют для

базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивным признакам и

требующих одинаковой обработки. К таким приспособлениям принадлежат

приспособления для обработки ступенчатых валиков, втулок, фланцев, дисков,

корпусных деталей и др.

Специализированные наладочные приспособления (СНП) применяют для

базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивно-

технологическим признакам и требующих для их обработки выполнения

однотипных операций и специальных наладок.

Универсально-сборные приспособления (УСП) применяют для базирования и

закрепления конкретной детали. Из комплекта УСП собирают специальное

приспособление, которое затем разбирают, а элементы УСП многократно

используют для сборки других приспособлений.

Специальные приспособления (СП) используют для выполнения определенной

операции и при обработке конкретной детали. Такие приспособления называются

одноцелевыми. Их применяют в крупносерийном и массовом производстве.

3. По функциональному назначению элементы приспособлений делят на

установочные, зажимные, силовые приводы, элементы для направления режущего

инструмента, вспомогательные механизмы, а также вспомогательные и крепежные

детали (рукоятки, сухари, шпонки). Все эти элементы соединяются корпусными

деталями.

4. По степени механизации и автоматизации приспособления подразделяют на

ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

Современные приспособления - это большой класс технологических объектов,

отличающихся многообразием конструкций, многокомпонентностью и

иерархичностью структуры, сложной геометрией составляющих и широким

диапазоном изменения размеров, различной степенью универсальности и

типовности.

Для авиапроизводства характерным является то, что среди большого объёма

создавамых конструкций удельный вес типовых приспособлений весьма невысок.

Поэтому проектирование невозможно свести только к размерным и некоторым

другим расчётам. В принципе, это цельный комплекс серьёзных проблем и

задач, к решению которых необходимо привлекать современные методы и

средства автоматизации.

2. CAD/CAM СИСТЕМЫ – ЧТО ЭТО?

CAD/CAM системами на западе называют то, что в странах бывшего СССР

принято было называть аббре-виатурой САПР, то есть Системы

Автоматизированного ПРоектирования. Впервые термин СAD прозвучал в конце

50-х гг прошлого века в Массачусетском технологическом институте в США.

Распространение эта аббревиатура получила уже в 70-х гг как между-народное

обозначение технологии конструкторских работ. С началом примения

вычислительной техники под словом CAD подразумевалась обработка данных

средствами машинной графики. Однако этот один

термин не отражает всего того, что им иногда называют. Например,САПР могут

предназначаться для: черчения,для прочерчивания (эскизирования) или и для

того, и для другого сразу. Сама же аббревиату-ра CAD может

расшифровываться так: Computer Aided Design,или Computer Aided Drafting

(проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью

ЭВМ).Понятия «конструирование» и «черчение с помощью ЭВМ» - всего лишь

малая часть функций, выполняемых САПР. Многие из систем выполняют су-

щественно больше функций, чем просто черчение и конструирование. И

существует их более точное обозначение :

САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные расчёты с помощью ЭВМ,

исключая автоматизирование чертёжных работ).Иногда этот термин

использовался как понятие более высокого уровня– для обозначения

всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью

компьютера.

CAM - Computer Aided Manufacturing. Программирование устройств ЧПУ

станков с помощью CAD-систем отождествляют с понятием CAM (так называемые

CAD/CAM системы).В иных случаях под САМ понимают применение ЭВМ в

управлении производством и движением материалов.

CAQ - Computer Aided Quality Assurance.Определяет поддерживаемое

компьютером обеспечение качества, прежде всего программирование

измерительных машин.

САР - Computer Aided Planning – автономное проектирование технологических

процессов, например, при подготовке производства.

CIM - Computer Integrated Manufacturing – взаимадействие всех названных

отдельных сфер деятельности производственного предприятия, поддерживаемого

ЭВМ.

При традиционном проектировании оснастки трудоём-кость работ составляет

от 50 нормо-часов до нес-

кольких тысяч, а в общем – несколько миллионов. Испольование систем

автоматизированного проекти-рования и изготовления оснастки позволяет не

только снизить трудоёмкость, временные и денежные затраты, но освободить

человека от большого коли-чества однообразной работы, например, от оформле-

ния большей части документопотока.

СAD/CAM-системы находят применение в широком ди-апазоне инженерной

деятельности,начиная с решения сравнительно простых задач проектирования и

изго-товления конструкторско-технологической докумен-тации и, кончая,

задачами объёмного геометричес-кого моделирования, ведением проекта,

управления распределенным процессом проектирования и т.п. Современные

изделия можно создать только с ис-пользованием CAD/CAM-систем на всех

стадиях про-ектирования, изготовления и эксплуатации.

Разработка и создание CAD/CAM-систем является достаточно сложным и

длительным процессом, тре-бует значительных затрат материальных и людских

ресурсов. К сожалению, за последние годы государ-ственная политика по

отношению к коллективам, создающим CAD/CAM-системы, резко изменилась. Из

-за отсутствия централизованного финансирования практически прекращены

новые разработки в этой области. Значительное количество коллективов

–разработчиков распалось. В результате, например, среди отечественных

машиностроительных CAD-систем поставляемых на рынок, продавалось не более

пяти 2D-систем и не более одной-двух 3D-систем. Пол-ностью отсутствовали

системы для проектирования в радиоэлектронике, строительстве и архитектуре.

В то же время значительные средства расходуются организациями на закупку

дорогостоящих зарубежных CAD/CAM-систем.Пользователи на местах оказываются

неподготовленными к применению этих систем,и иногда случается,что в одной

организации скапли-ваются несколько типов дублирующих друг друга

систем,порой практически неэксплуатируемых.

Развитие отечественных CAD/CAM-систем и их широ-кое использование в

промышленности позволит су-щественно сократить затраты на закупку таких сис-

тем за рубежом и тем самым поддержать собственные

научные разработки в этой области.

2. Методология проектирования станочной оснастки .

2.1. ТРАДИЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ .

1. Исходные данные .

Разработка конструкции приспособления заключается в постепенном

построении эскиза, выражающего идею приспособления, по контуру

обрабатываемой детали. При конструировании приспособлений тщательному

изучению и анализу подвергают обрабатываемую деталь, станок, на котором

планируется оснащаемая операция, способ подвода режущего инструмента и

охлаждающей жидкости, средства обеспечения установки детали, удаления

стружки и др. Учитывают положение станочника относительно проектируемого

приспособления и оборудования, размер партии деталей и планируемую

производительность обработки, структуру технологической операции и режимы

резания, вес заготовки,способ её загрузки и выгрузки.

В процессе анализа обрабатываемой детали выделяют поверхности, подлежащие

обработке в проектируемом приспособлении, поверхности, назаначенные

технологическими базами и под зажимы. Изучают геометрическую форму,

размеры, координаты взаимного расположения поверхностей, а также

требования точности обработки.

2. Порядок проектирования .

Конструирование функциональных элементов приспо-собления создаётся

постепенно по мере аналитичес-кого рассмотрения функциональных

поверхностей обрабатываемой детали. При этом на стадии констру-

ирования каждой очередной фукциональной группы элементов осуществляется их

увязка с решениями, полученными на более ранних стадиях.

Наиболее общие методические указания по конструи-рованию приспособлений

приведены в следующих пунктах:

1. Конструирование установочных элементов.

При анализе технологических баз (установочной,

направляющей, опорной) принимают решения о типах, размерах,

пространственном положении и точностном исполнении установочных элементов

станочного приспособления. Эти решения фиксирут на чертеже, содержащем

изоборажение обрабатываемой детали. Конструкция установочных элементов

приспособления зависит от формы, размеров, расположения и точности баз

обрабатываемой детали.

2. Конструирование направляющих элементов.

В результате изучения обрабатываемых поверхностей детали принимают решения

о конструкции элементов приспособления для направления режущего инструмен-

та (кондукторных втулок в сверильных приспособле-ниях, установов в

приспособлених для фрезерования и др.)

3. Конструирование зажимных элементов.

Конструкцию зажимных элементов и устройств приспособления определяют при

проектировании после анализа формы и размеров поверхностей обрабатыва-емой

детали, назначенных технологом под зажим. При этом учитывают силовые

факторы, имеющие место в процессе обработки в приспособлении, а также

требования производительности и экономичности конструкции.

4. Конструирование корпуса.

Осуществляют на завершающем этапе разработки приспособления. Конструкция

корпуса в целом должна объединять все функциональные сборочные единицы и

детали, иметь достаточную жёсткость, предотвращающую потери точности

обработки детали.

3. Расчёты .

К основным расчётам можно отнести расчёты зажимных усилий прихватов и

различных зажимных устройств, расчётры пальцев на срез, погрешности

базирования и экономические расчёты.

Примеры :

а) Расчёт пальцев. Нередки случаи, когда в качестве технологической базы

детали использую-тся цилиндрические отверстия (два или одно).

? b ?

?

Рис. 1.

При установке детали на один установочный палец, последний снабжается

двусторонним срезом (см. рис.1.), что позволяет компенсировать допустимые

отклонения размеров между осью отверстия и базовой плоскостью детали и

между осью установочного пальца и той же плоскостью.Ширина направляющего

пояска b:

b=(D??min-S^2)/S (2.1)

где D – номинальный диаметр пальца;

?min – минимальный радиальный зазор между

направляющим пояском и стенкой отверстия;

S=?+?’ – величина возможного смещения отверстия

относительно установочного пальца;

? – допуск на размер от базовой плоскости до оси

отверстия детали;

?’ – допуск на размер от базовой плоскости до оси

срезанного пальца.

При установке на два пальца один из них выполняется срезанным.В этом

случае компенсируются допустимые отклонения размеров между осями отверстий

детали и осями установочных пальцев приспособления. Ширина направляющего

пояска b тогда будет определяться так:

b=(D??min-(S-?’min)^2)/S-?’min

где S=?+?’ – величина возможного смещения

отверстий относительно установочных

пальцев за счёт допусков на межцентровые

расстояния(на детали ? и в

приспособлении ?’);

?’min – минимальный радиальный зазор между стенкой

отверстия и цилиндрическим пальцем,

выбираемый в зависимости от требуемой

точности установки и технологических

факторов и обеспечивающий лёгкость

посадки.

Наибольший перекос детали вследствие имеющихся зазоров между установочными

пальцами и отверстиями определяются по формуле:

Sin ? =( ?o+?n+2?min +?’o+?’n+2?’min)/2L (2.2)

Где ?o , ?’o – допуски на отверстия соответсвенно

под срезанный и цилиндрический пальцы;

?n , ?’n – допуски на пальцы (срезанный и

цилиндрический).

В направлении линии центров погрешности установки составляют:

С’= ?’o+?’n+2?’min

С = С’+2?

Приведённые выше зависимости показывают, что точность установки можно

повысить путём замены цилиндрического жёсткого пальца самоцентрирующимся

разжимным.При этом получим:

С’= 0

С = 2?

Sin ?= (?o+?n+2?min)/2L

Для ещё большего увеличения точности установки детали целесообразно иногда

делать самоцентри-рующимися оба пальца.

б)Эконмические расчёты.Точная проверка экономи-ческой целесообразности

выбора того или иного типа приспособлений сопяжена с известными

трудностями. Обычно прибегают к приближённым методам расчёта.

Критерием для определения целесообразости использования приспособления

является себесто-имость его эксплуатации, которую можно выразить

упрощённой формулой:

А 1 q

C = — • - + ——— (2.3)

n i 100

где А – стоимость приспособления в руб;

n – годовая программа производства деталей в шт;

i – срок службы приспособления в годах;

q – процент расходов на ремонт приспособления и

уход за ним.

Как видно из формулы, при малой производственной программе использование

дорогостоящих специальных приспособлений может оказаться нецелесообразным.

В таких случаях следует применять высокопроизводи-тельные универсальные

приспособления, а также приспособления, собираемые из готовых взаимозаме-

няемых деталей. Время демонтажа и сборки их настолько мало, что

приспособлений, используемых для первых операций, могут участвовать в

приспо-соблениях, применяемых для последующих операций.

Снижение расходов на ремонт и уход за приспособ-лениями достигается путём

высококачественного выполнения самого приспособления, повышенной изно-

состойкости установочных и направляющих элементов, удешевления ремонта и

т. д.

В самолётотроении,в отличие от остальных отраслей машиностроения, большую

долю расчётов при проектировании станочных приспособлении занимают расчёты

специальных приспособлений. Особенностью проектирования таких

приспособлений является то, что кроме необходимости учитывать конкретные

производственные условия и применительно к ним решать задачи о точности и

производительности приспособления (требования: точность приспособления

должна обеспечивать заданную

точность обработки деталей; производительность приспособления должна

обеспечивать наибольшую производительность труда ), необоходимо также

учитывать, что на данное проектирование отводиться сравнительно малое

время, так как издержки проектирования падают на конструкцию,

изготовляемую в одном или нескольких экземплярах.

Следствием этого является значительно меньшее, чем при разработке

серийных конструкций, обоснование расчётами (прочность, жёсткость, износ,

экономичность) принимаемых конструктивных решений. Также, при разработке

чертежей ориентиру-ются на широкое применение в процессе изготовления

приспособления различных методов пригонки деталей и узлов.

4. Оформление результатов .

В общем случае поток документов при проектирова-нии оснастки можно

разделить на 5 частей:

1) Заказ оснастки.

2) Ведомость заказов.

3) Сборочный чертёж, рабочие чертежи.

4) Деталировка.

5) Спецификации.

2.2. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ .

Между парарметрами оснащаемой детали и формиру-емой технологической

оснасткой существует инфор-мационно-функциональная взаимосвязь. Аналогичные

взаимосвязи существуют также между технологичес-кими решениями по

производству детали и информа-ционными моделями этой детали. Всё это

создаёт предпосылки для комплексной автоматизации: деталь– технологический

процесс изготовления детали – проектирование и изготовление технологической

оснастки – изготовление детали. В связи с этим при автоматизации

проектирования приспособлений и был определён метод построения

технологичекого оснащения на базе информационной модели, получившей

название синтеза конструкций.

В основу этого метода положены следующие принципы:

1. Информация, описывающая конструкцию приспособления, является

результатом переработки сведений об оснащаемой детали и технологических

операциях её изготовления.

2. Для конструкции любого приспособления существует возможность её

декомпозиции на определённое число составляющих – конструктивных элементов.

3. Конструкция всякого приспособления может быть синтезирована из

определённого числа конструктивных элементов.

4. Конструктивные элементы отличаются свойствами и характеристиками,

которые можно представлять в ЭВМ.

5. Между элементами в конструкции существуют некоторое количество

моделированных отклонений, общих для всех приспособлений.

6. В каждом конструктивном элементе как разновидности твёрдого тела можно

зафиксировать его положение для определения значений позиционных отношений

между элементами.

2.2.1. Порядок проектирования.

В компьютер вводиться описание обрабатываемой детали и оснащаемой

станочной операции, на основе чего автоматически строится цифровое

информацион-ное описание проектируемого приспособления в виде

соответствующих цифровых массивов. Управление передаётся блоку составления

спецификаций, результаты работы которого выдаются на печатающее устройство

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5