CC BY
28
In order to reduce the time spent on performing design calculations when installing a thermal battery in the cooling system path, a software has been developed that allows calculating the thermal power of the thermal battery.
Keywords: liquid cooling system, thermal battery power, graph of effective machine power change, mathematical dependence, program, visualization of the algorithm for calculating the thermal power of a thermal battery
УДК 004.896:621
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА В УСЛОВИЯХ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Строгонов Владимир Леонидович, магистрант (e-mail: [email protected]) Карачев Алексей Юрьевич, магистрант (e-mail: [email protected]) Яхричев Виктор Васильевич, ведущий инженер (e-mail: [email protected]) Булавин Вячеслав Федорович, к.т.н., доцент (e-mail: [email protected]) Вологодский государственный университет, г.Вологда, Россия
Работа обобщает опыт адаптации отечественных САПР: Компас-3D, Вертикаль ТП, SprutCAM в условиях работы малых машиностроительных предприятий Северо-Западного региона на примере конструкторско-технологической подготовки производства электроинструмента.
Ключевые слова: автоматизированное проектирование, малые предприятия, машиностроительный сектор, электроинструмент, CALS-технологии, цифровые модели, конструкторская и технологическая подготовка производств.
Электроинструмент является важным элементом любого производства, в частности, в условиях малого предпринимательства при мелкосерийном машиностроительном производстве.
Недостатки присущие имеющимся образцам-отсутствие универсальности и относительно большие размеры, что обусловлено использованием электродвигателей большой и средней мощности. Это ограничивает спектр задач, выполнение которых возможно с применением одного базового инструмента. Эти причины вынуждают приобретать большое количество единиц оборудования для выполнения разнообразных технологических операций.
Цель работы-разработка малогабаритного, многофункционального электроинструмента, отвечающего принципу универсальности для мелко ремесленных производств, мастеров народных промыслов, а так же бытовых нужд.
Индустрия машиностроительных производств формирует жесткие требования к выпуску изделий: сжатые сроки и условия быстро меняющейся конъюнктуре. Подготовка к производству в условиях малых предприятий требует переформатирования к цифровому виду всей документации, которая должна быть обеспечена средствами интегрированной поддержки производственных циклов от разработки до утилизации. Эта задача обеспечивается внедрением CALS-технологий, что создаст условия по конкурентоспособности товаров и услуг, а так же приведет к [1]:
- ведению конструкторско-технологической документации в цифровой форме;
- созданию цифровых руководств по ремонтному сопровождению изделий;
- созданию эксплуатационного сопровождения в форме цифровых каталогов с номенклатурой запасных частей;
- разработке логистики дистанционного заказа всех расходных материалов и запчастей;
- созданию цифровой системы каталогизации продукции;
- соответствию организаций и предприятий международным стандартам ISO 9000, предписывающих требования к системе менеджмента качества.
За основу изделия взята базовая компоновка электроинструмента: мотор-редуктор, электроника для плавного пуска двигателя и поддержки оборотов под нагрузкой, заключенных в единый корпус (рис.1).
Предлагаемая конструкция характеризуется использованием вентильного электродвигателя совместно с механизмом быстрой смены рабочей части инструмента (насадок) и наладок. Особенностью используемого электропривода является большой диапазон регулирования скорости вращения ротора, простота управления и хорошие энергетические показатели [2]. Отдельные технологические операции (полирование) требуют высоких оборотов исполнительного устройства, что будет обеспечено выбранным типом привода.
Рисунок 1 -. Конструкция разрабатываемого электроинструмента с насадкой «Углошлифовальная машина»
Внедрение САПР в технологический процесс малых предприятий должно опираться на юридическую чистоту программного обеспечения, поскольку мировая практика отвергает продукцию, созданную на базе нелицензионных приложений. Программные продукты отечественной фирмы АСКОН удовлетворяют требованиям по сложности изготовляемых деталей, производимых малыми предприятиями, при этом остаются доступными по цене. Легкость освоения и интуитивно понятный интерфейс позволяет малым предприятиям привлекать к работе молодых сотрудников, не имеющих большого опыта проектирования. С другой стороны ситуация предполагает быть отличной производственной площадкой для квалификационного роста кадров.
Процесс внедрения САЬБ-технологий в условиях малых предприятий представим на примере разработки и подготовки технологической документации для производства электроинструмента [3].
На первом этапе с помощью твердотельных цифровых 3Б-моделей отдельных деталей спроектированных в системе КОМПАС-3Б создаются рабочие чертежи, обладающие свойством ассоциативности с исходным объектом (рис.2,3).
Рисунок 2 - Твердотельная 3Б- Рисунок 3 - Чертеж детали "Переход-модель детали "Переходная шай- ная шайба"
ба"
По результатам первого этапа создаются сборочные единицы и спецификации отдельных узлов и всего изделия в целом. Анализ цифровой модели общей сборки конструкции позволяет выявить имеющиеся ошибки проектирования и оперативно внести изменения в проект (рис.4).
Рисунок 4 - Цифровая модель конструкции электроинструмента
(разнесённая сборка)
Технологическая часть проекта опирается на автоматизированное проектирование технологических процессов для каждой детали изделия. Платформа Вертикаль ТП предоставляет необходимую справочную информацию, а также позволяет организовать, поддерживать и расширять базы данных предприятия при проектировании технологических процессов. Таким образом, эта среда формирует единое информационное поле для управления жизненным циклом изделий.
Имитацию станочной обработки и создание программных G-кодов целесообразно осуществить в среде SprutCAM (рис.5). Эта платформа генерирует управляющие программы для станков с различными кинематическими схемами и позволяет использовать результат для любых типов станков с ЧПУ. Программа визуализирует траекторию режущего инструмента с учетом перемещений всех исполнительных и вспомогательных органов, тем самым выявляет возможные коллизии. Постпроцессорная обработка позволяет создать оптимальную по объёму управляющую программу на любую систему ЧПУ, что сокращает время подготовки производства. SprutCAM содержит встроенный генератор постпроцессоров и позволяет проводить их настройку на любой тип обрабатывающего оборудования.
I 1
Рисунок 5 - Моделирование процесса обработки детали "Переходная шайба"
Работа с платформой предполагает выбор инструмента, имеющегося на предприятии и в базе данных Вертикаль ТП, и позволяет осуществить подбор режимов обработки. Моделирование в SprutCAM дает возможность оценить время, затраченное на станочные операции, и выйти на итоговое время металлообработки детали.
Инженерный анализ элементов конструкции осуществляется в системе «SoHdWorks», представляющей собой комбинацию модулей компьютерных программ и входящей в состав инструментальной САПР. Автоматизация расчетов машиностроительных конструкций дает возможность получить результаты по напряженно-деформируемому состоянию деталей и узлов. Результаты проведенных исследований позволяют выявить участки с опасными сечениями по физическим величинам: деформация, перемещения и механические напряжения в элементах конструкции. Итогом силового расчета является возможность выйти на коэффициент запаса прочности деталей [4].
В качестве примера рассмотрим прочностной расчет в «SolidWorks» детали электроинструмента «Муфта». Ее конструкция (рис.6) состоит из трех частей: посадочное место под вал электродвигателя, основное тело цилиндрической формы и четырех бобышек продолговатой формы, выступающих над основным телом, служащих для передачи крутящего момента.
Посадочным местом под вал является сквозное отверстие в основном теле муфты с выступающей вовнутрь упорной площадкой препятствующей свободному вращению вала двигателя. Диаметр и размеры площадки, стандартные и соответствуют валу электродвигателя. Выступающие над основным телом бобышки являются сопрягаемыми элементами конструкции с ответной частью в насадке.
Рисунок 6 - Цифровая модель детали «Муфта»
Рисунок 7 - Цифровая модель детали «Муфта» с нанесенной конечно-элементной сеткой Начало расчета по исследованию напряженно-деформированного состояния заключается в определении места приложения нагрузки и ее величины. Так как муфта является деталью вращения, то в статическом анализе целесообразно закрепит деталь в посадочном месте под вал электродвигателя. Нагрузка прикладывается к торцам бобышек по направлению вращения муфты и представляет собой крутящий момент, рассчитанный из параметров электродвигателя. В связи с тем, что рассматриваемые вентильные электродвигатели с необходимыми геометрическими размерами имеют приблизительно одинаковые характеристики, то в расчете использовано усредненное значение номинального момента, которое составило 0,21Н/м.
На рис.8,9 представлены результаты моделирования на напряженно-деформируемое состояние детали «Муфта». Коэффициент запаса прочности, найденный из статического анализа, составил ~4,5.
Динамической этап исследования заключался в цикличном нагружении (106 циклов) при линейном возрастании крутящего момента от нуля до максимального. Итогом этапа является определение минимального значения коэффициента нагрузки, величина которого составила - 3,3. При величине этого параметра меньше единицы происходит процесс разрушения.
Рисунок 8 - Результат анализа на Рисунок 9 - Результат анализа на ус-механические напряжения изделия талость изделия «Муфта» (материал: «Муфта» (материал: сплав алюми- сплав алюминия Д16т)
ния Д16т)
Эксперименты дают возможность подобрать материал узла по критериям оптимального соотношения затрат на обработку этой детали, стоимости самого материала и его прочностных характеристик.
По сообщениям компании АСКОН программа по замене зарубежных САПР в 2016 году показа трехкратный рост в пользу отечественных программных продуктов. Вектор направления при выборе российскими производителями энерго и электрооборудования, медицинских приборов, технологических комплексов оборудования аграрного сектора, проектных и строительномонтажных сместился в сторону российских разработчиков CALS-технологий. Малые предприятия, как растущий сектор экономики, так же придерживаются таких ориентиров. Данная работа - пример внедрения и адаптации автоматизированной конструкторско-технологической подготовки в сферу деятельности малых производств машиностороительного направления Северо-Западного региона [3].
Список литературы
1. Ушаков, И. Ф. Системы автоматизированного технологического проектирования в мелкосерийном и серийном машиностроении / И. Ф. Ушаков. - Москва: ВНИИТЭМР,
2005. - 36
2. Овчинников, И.Е. «Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность) / И.Е. Овчинников: Курс лекций. - СПб. : КОРОНА-Век,
2006. - 336 с.
3. Шичков, А. Н. Экономика и менеджмент инновационных процессов в регионе: монография / А. Н. Шичков. - Москва: ФИНАНСЫ и КРЕДИТ, 2008. - 360 с.
4. SolidWorks [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.solidworks.ru/
AUTOMATION OF DESIGN-TECHNOLOGICAL PREPARATION OF ELECTRIC TOOL PRODUCTION IN CONDITIONS OF SMALL ENTERPRISES
Strogonov Vladimir Leonidovich, Graduate student
(e-mail: [email protected]) Karachev Aleksey Yurievich, Graduate student (e-mail: [email protected]) Yahrichev Viktor Vasilyevich, Lead Engineer (e-mail: [email protected]) Vologda state University, Vologda, Russia Bulavin Vyacheslav Fedorovich, Cand. Tech.Sci., associate professor (e-mail: [email protected]) Vologda state University, Vologda, Russia The work generalizes the experience of adaptation of domestic CAD: Compass-3D, Vertical TP, SprutCAM in the conditions of small engineering enterprises of the North-West region, with the example of design and technological preparation for the production of power tools.
Keywords: Computer-aided design, small enterprises, engineering sector, power tools, CALS-technologies, digital models, design and technological preparation of productions.
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ПОВЫШЕНИЮ. ЭФФЕКТИВНОСТИ УСВОЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ РАСЧЁТОВ МАШИН
И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Теренина Наталья Леонидовна, канд. экон. наук, доцент, декан торгово-
технологического факультета СибУПК Листков Вячеслав Юрьевич, канд. с.-х. наук, заведующий кафедрой технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции
СибУПК
Соколова Елена Александровна, старший преподаватель Частное образовательное учреждение высшего образования Центросоюза РФ Сибирский университет потребительской кооперации (СибУПК)
В современном образовательном процессе остро стоит вопрос эффективного усвоения материала, особенно, если речь идёт о расчётах в технических дисциплинах. Одно из решений данной проблемы - применение инновационных методологических подходов к обучению, таких как - анимационные построения и использование элементов математического анализа.
Устойчивое развитие пищевой промышленности зависит от квалификации и компетенций специалистов. Как подготовить грамотного высококлассного специалиста в области производства пищевых продуктов; конкурентоспособного, умеющего организовать своё рабочее место, с соблюдением мер безопасности для себя и окружающих? Это те основные вопросы, с которыми сталкиваются преподаватели на аудиторных занятиях. Особо сложными для студентов является восприятие и понимание технических дисциплин.
Важное место в учебном плане подготовки по направлениям «Технология общественного питания», «Технология производства и переработки
