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
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|