Автоматизированное проектирование станочной оснастки

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

в форме документа, определённого стандартами ЕСКД.

Затем выполняются работы по формированию прог-рамм вычерчивания при

получении сборочного и деталировочного чертежей конструкции.

Процесс завершается технологической подготовкой производства

приспособления и составлением программ для станков с ЧПУ.

Более подробно методология автоматизированного проектирования

рассматривается в следующем разделе.

2.3. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАН-НОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕХНОЛО-

ГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ.

Своевременное оснащение технологических процессов изготовления ЛА

необходимыми приспособлениями представляет важнейшую задачу подготовки

производства. Поэтому вопросы совершенствования процессов проектирования и

изготовления технологической оснастки на базе использования математических

методов, вычисли-тельной техники и прграммно-управляемого оборудо-вания

преобрели первостепенное значение. Появле-ние идеи создания систем

автоматизации комплексно решает задачи синтеза конструкций, их документи-

рования, технологической подготовки производства и обеспечения процессов их

изготовления на оборудовании с ЧПУ.

Современной системе проектирования и изготов-ления целесообразно

выполнение следующих функций:

1.Анализ оснащаемого объекта, его изготовления, моделирование этого

объекта и процесса изготовле-ния.

2.Синтез конструкций из конструктвных элементов с выполнением точностного,

геометрического и силового анализов, оптимизацией по соответсвующим

критериям полного информационного описания синтезируемой конструкции.

3. Отображение пространственного описания конструкций на плоскости

проекций (построение графика сборочного чертежа).

4. Поэлементный анализ конструкции с отображени-ем описаний оригинальных

деталей на плоскости проекций, получением деталировочных чертежей и

сопоставлением спецификаций.

5. Технологический анализ конструкции, решение технологических задач и

получение управляющей ин-формации для изготовления на оборудовании с ЧПУ.

6. Технико-эконмическая оценка конструкции и определение её качественных

показателей.

7. Разработка необходимой технологической и технико-экономической

документации.

Укрупнённая схема системы проектирования и изготовления технологической

оснастки показана на рис.2.

Информация об оснащаемой детали и схеме её обработки создаётся (в случае

отсутсвия её в базе данных) также средствами системы. Это сведения о

размерах, геометрии, физических характеристиках, точности оснащаемой

детали и отдельных её поверх-ностях, данные о схеме базирования,

закрепления, об обрабатываемых элементах, информация об оснащаемом

оборудовании, требуемой производитель-ности обработки, количестве

одновременно устанав-ливаемых заготовок, режимах и усилиях резания.

Каждая из перечисленных функций с решением задач различного уровня и

степени сложности.

После анализа и приведения исходной информации к каноническому виду

начинается реализация комплек-са программ синтеза конструкций, в

результате чего генерируется информационное описание конструкции

приспособления. Далее составляется спецификация, формируется сборочный и

рабочие чертежи деталей конструкции.

|Информаци-онн|

|ое |

|обес-печение |

|Конструк-тивн|

|ые элементы |

|Типовые |

|изображения |

|Каталог |

|сведений об |

|оснащаемом |

|оборудова-нии|

|Нормативно-сп|

|равочные |

|материалы |

|Сведения об |

|условиях |

|производ-ства|

|приспособ-лен|

|ий |

|Конструкции-а|

|налоги |

Рис. 2.

Прцесс завершается работой подсистемы технологи-ческого проеутрирования и

пдготовкой программ для станков с ЧПУ, формируются сведения для АСУП.

Выполнение функций САПР включает в себя поиск типовых изображений для

графического моделирова-ния конструктивных элементов приспособлений,

компоновку сборочного чертежа из типовых изобра-жений и формирование его

описания, определение сборочного чертежа и его масштаба, распознавание

видимости линий на чертеже из условий видимости и принятого

масштаба,идентификацию структурных единиц конструкции на чертеже.

Посделовательность работ при решении задач синтеза конструкций

приспособлений следующая:

Сначала создаётся общая компоновка конструкции. Решение этой глобальной

задачи связано с анализом информации об оснащаемой детали в целом и далее

локальные задачи, связанные с отдельными поверх-ностями детали.

Для их решения рассматриваются и моделируются локальные проектные

ситуации, которые могут возникать в связи с одной какой-либо поверхностью

детали.Локальную проектную ситуацию характеризуют форма, размеры,

технологическое назначение поверхности обрабатываемой детали, конфигурация,

количество и пространственное расположение функ-циональных элементов

приспособления, контакти-рующих с данной поверхностью.

Примером глобальной задачи является синтез корпуса приспособления на

основе данных об осна-щаемой детали и конструктивных элементах, которые он

объединяет в единую жёсткую систему. Локальной задачей могут быть

определение количетсва и рас-становка пластинчатых опор под базовой плос-

костью, ограниченной контуром.

Процесс синтеза – это накопление информации, отображающее изменения

пространственного образа конструкции во времени. То есть это многоэтапный

процесс, который начинается в момент завершения формирования модели

обрабатываемой детали, а за-канчивается формированием полного описания

требу-емой конструкции приспособлений. Этапы синтеза – это части процесса,

соответсвующие построению определённых групп элементов приспособлений уста-

новочных, направляющих, зажимных, фиксаций и т.д.

Для большинства этапов процесс синтеза протекает в три стадии. Например,

при синтезе установочных элементов на первой стадии из описания обрабаты-

ваемой детали выделяется для анализа информация, характеризующая схему

базирования этой детали.

На второй стадии происходит выбор схемы установ-

ки, которая представляет собой перечень наиме-нований классов установочных

элементов, реализующих выбранную схему (установка на цилин-дрический палец

и штыри, установка с помощью двух призм и пластинчатых опор и т.д.)

На третьей стадии осуществляется воплощение выбранной схемы установки в

виде конструктивно завершённой функциональной группы установочных элементов

приспособления.

Аналогичные стадии проводятся также на этапах синтеза функциональных групп

зажимных, направля-ющих, делительных корпусных и других элементов.

Важным вопросом является получение рациональной конструкции. Трудности

решения задач оптимизации заключаются в их многокритериальности и многопа-

раметричности. Рациональные решения могут быть получены только на отдельных

стадиях проектиро-вания,например, на стадии выбора схемы установки.

Конструкция должна быть работоспособной, пригод-ной для обработки

оснащаемой детали и обеспечива-ющей требуемые параметры точности.

Пригодность конструкции определяется рядом технических, тех-нологических,

эстетических, экономических и других показателей (точности, жёсткости, дис-

баланса, быстродействия, простоты и технологич-ности, удобства и

безопасности, эстетичности внешнего вида и др.)

Последовательность процессов синтеза приспособ-лений строится на аналогии

с практикой традици-онного конструирования. Например, для сверильных

приспособлений процесс синтеза конструкций сводиться к выполнению

последовательно решаемых задач, как определение типа кондукторных втулок,

нахождение толщины кундукторной плиты, определе-ние габаритов поля,

занятого кондукторными втулками, нахождение высот кондукторных втулок,

распознование установочно-зажимной схемы приспо-соблений, проектирование

установочных элементов и элементов зажима.

Завершающими этапами являются синтез несущих специальных конструктивных

элементов типа кондук-торных плит и корпусов, а также проектирование

вспомогатльных и нижних (подкладных) плит.

Все работы, проводимые при синтезе конструкции приспособлений можно

разбить на две группы. К первой относятся работы по компоновке конструк-

ций, ко второй – проектирование специальных конструктивных эелементов.

При формализации процессов компоновки конструк-ций из конструктивных

элементов решаются следующие задачи:

1. Выбор определённых значений из базы по задан-ным условиям.

2. Геометрического анализа.

3. Непосредственного проектирования: определения количества и положения

функциональных кон-структивных элементов, выделении параметров, от

которых зависит возможность использования элементов по ГОСТ (СТП),

проверка возможности применения ГОСТ (СТП).

4. Расчётного типа.

5. Построения результирующих данных по заданным требованиям.

К основным задачам проектирования специальных элементов можно отнести

следующие:

1. Выбор типа элементов.

2. Расчёт конструктивных размеров.

3. Определение материала для изготовления.

4. Синтез формы конструктивных элементов.

Известно, что в базу конструктивных элементов включается отличные по форме

конструктивные элементы, которые нецелесообразно членить на составляющие. В

ряде случаев трудно предусмотреть необходимую форму специального элемента;

она окончательно вырисовывается в процессе проектиро-вания приспособления.

Поэтому в базу конструктив-ных элементов включаются также и элементы формы,

с помощью которых в процессе синтеза дорабатыва-ются базовые конструктивные

элементы.

Система предусматривает хорошо организованную базу данных, состоящую

прежде всего из конструк-

тивных элементов.

Конструктивные элементы – это объекты со своими свойствами (форма,

структура, функции, материал, и др.), колиественными праметрами (размеры,

вес, допуски, состав, и др.). То есть это часть конструкции, обладающая

информационной самостоя-тельностью.

В принципе, каждый конструктивный элемент обладает неисчерпаемой

информацией. Поэтому отбор и классификация информации о конструктивном

элементе должны осуществлятьтся с учётом необхо-димости и

достаточности.Информация о конструктив- ном элементе, по смыслу

содержащихся в ней сведе-ний можно разделить на метрическую (размерные ха-

рактеристики), технологическую (материал, термо- обработка, точность,

шероховатость), спецификаци- онную (наименования, обозначения), графическую

(изображение конструктивных элементов на черте-жах, экране и т.д.). К

конструктивным элементам относятся стандартные детали с постоянной

геометрической формой.

3. Основные характеристики некоторых существующих CAD/CAM систем .

Одной из основных задач, вставшей с появлением ЭВМ и оборудования с ЧПУ

является сокращение времени подготовки управляющей информации и уменьшение

вероятности ошибок.

Впервые задача автоматизированного программиро-вания для изготовления

деталей на станках с ЧПУ была поставлена и решена Ассоциацией авиакосми-

ческой промышленности США в сотрудничестве с Мас-сачусетским

технологическим институтом в 1959-1961 гг. Был разработан специальный

проблемно – ориентированный язык программирования АРТ (Auto-matic

Programming Tools) и основанная на нём система программного обеспечения.

Эта система рассчитана на применение достаточно мощной для того времени ЭВМ

(IBM 360/370) и охватывает

практически все возможные операции от 2-х до многокоординатной обработки.

По опыту использо-вания этой системы в производстве получено снижение

трудоёмкости программирования практичес-ки в 10 раз. На базе этой системы,

а также по аналогии стали появляться во всех во всех странах бесконечное

количество различного рода систем. Достаточно назвать некоторые из них: АРТ-

1,АРТ-2, АРТ-3, и т.д.; ЕХАРТ-1,2,3; ADAPT, AUTOPRESS, CLAM, COCOMAT и т.д.

Многие из них используются до сих пор с некоторыми доработками, с учётом

развития вычислительной техники и адаптации этих систем к современным

ЭВМ.Система АП, как правило, состоит из языка описания геометрии детали, её

технологии, предпроцессора, процессора и постпроцессора.

Но разработки всё новых и новых систем автомати-зированного проектирования

не прекратились. Современные САПР можно условно разделить на «лёгкие» и

«тяжёлые».Их различают по объёму возможностей, а значит,и по требованиям к

ЭВМ, на

котором предполагается их использование.Раличия могут выражаться в

особенностях возможностей 2D (плоского) и 3D (объёмного) проектирования,

наличия возможности твёрдотельного моделирования, возможности вывода

полученных данных на печать, станок с ЧПУ и т.п.

Рассмотрим некоторые из CAD систем.

Успех AutoCAD.

AutoCAD – безусловно, самая широко известная, занимающее одно из ведущих

мест в среде CAD/CAM система.

Компания Autodesk, которой мы обязаны этой разработкой, была основана в

апреле 1982 года группой из 15 программистов. А уже осенью того же года на

проходившей в Лас-Вегасе выставке Comdex компания объявила о создании новой

программы, получившей название AutoCAD . Новый продукт начал продаваться

на рынке в начале 1983 года, и с того момента фактически стал одним из

стандар-тов в области автоматизированного проектирования.

Успех системы AutoCAD в России,по-видимому,можно объяснить отчасти тем,

что она предоставила инструментарий САПР пользователям ПК. Прежде лю-бое

упоминание об автоматизированном проектирова-нии обычно связывалось с более

мощными платформа-ми, к примеру VAX-станциями производства Digital.

Естественно, AutoCAD была относительно недорогой системой, хотя её

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6