CC BY
55
УДК 621.9
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЛАНОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
О.А. Новиков, д.т.н.; Н.В. Тюлина
(Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва,
nounkou>o@yandex.ru, ntyulinaj@fist.ru)
Рассматриваются элементы системы автоматизации справочных данных по планам механической обработки поверхностей деталей. Приведено краткое описание алгоритма ввода данных пользователем. Показана схема поиска информации в справочных таблицах.
Ключевые слова: автоматизация, планы обработки, механическая обработка, технологическая подготовка производства.
Для современного высокотехнологичного производства типичен комплексный подход, который предполагает не только массовую, но и обязательно согласованную, совместную и целостную автоматизацию решения инженерно-технических и управленческих задач, выполняемых всеми подразделениями предприятия. Все основные постоянно используемые локальные программы и компьютерные системы производственного назначения должны быть определенным образом связаны (интегрированы) в единую, так называемую РЬМ-систему [1]. В связи с этим необходимость автоматизации всех процессов, входящих в систему технологической подготовки производства, приобретает все большую значимость.
В настоящее время отсутствие автоматизированных решений при работе с большим объемом справочной информации возможно лишь в исключительных случаях, оправданных с экономической точки зрения. Это касается, в частности, технологических процессов описания БД по планам и маршрутам механической обработки поверхностей деталей.
В структуре единого информационного пространства технической подготовки производства справочные данные по планам и маршрутам механической обработки поверхностей деталей зависят от справочных данных по материалам, которые выбирает конструктор, а выбор материалов должен быть согласован с экземпляром сортамента, назначаемого нормировщиком, и обеспечен возможностью его закупки службой материально-технического снабжения. Местонахождение справочных данных по планам и маршрутам механической обработки поверхностей деталей в единой структуре
технической подготовки производства приведено на рисунке 1.
Сложность создания автоматизированной системы описания БД по планам и маршрутам механической обработки поверхностей деталей в том, что необходимо определить, какой вид справочных данных будет принят за основу при разработке системы. Анализ существующих справочных данных показал, что составлено большое количество справочных таблиц, пояснений к ним и уточнений (в том числе в других таблицах), а также словесных рекомендаций по составлению планов и маршрутов механической обработки поверхностей деталей.
При разработке автоматизированной системы для обработки внутренних поверхностей вращения, по мнению авторов, можно использовать справочные данные из работы [2]. Такой выбор объясняется достаточной полнотой и формализацией представленных данных в справочнике, а также тем, что аналогичный подход в изложении
Технологическая подготовка производства
САПР изделий
I
Номенклатур. изделий
i
Наименование,
шифр, спецификация изделий, узлов
Наименование, шифр, материал деталей
Справочник оборудования
Справочник
планов и маршрутов механической
обработки поверхностей деталей
Справочник материалов
САПР технологий
т
Технологические процессы
Цеховые маршруты изготовления изделий
Карты оснащения операций
Номера операций, наименования,
модели оборудования, нормы времени, разряды работ
Справочник нормализованной оснастки, инструментов
Номенклатура спецоснастки, инструмента
Сводная ведомость пооперационных трудоемкостей
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Примечание. На рисунке введены следующие обозначения: выполнение ИПС - выполнение процесса, определенного на уровне подпрограммы ИПС; МахПер - максимальное количество переходов в планах обработки, целое число; МахПл -максимальное количество планов обработки поверхности, целое число; Пл - номер плана обработки, целое число; SКвалШер - квалитет и шероховатость на последнем переходе, текстовые данные; SПер_1, SПер_2, ..., SПер_мах - значения горизонтали таблиц (наименования переходов), текстовые денные; N - номер конкретной таблицы планов обработки, целое число; МахСтрМтр - максимальное количество строк в матрице, целое число; Диам - значение минимального диаметра (вертикали), целое число; СтрМтр_1, СтрМтр_2, ..., СтрМтр_мах - значения диаметра отверстия на каждом переходе для вводимого значения диаметра, вещественные числа; СтрМтр - текущее значение строки матрицы, целое число; MaxN - максимальный номер конкретной таблицы планов обработки, целое число.
информации возможен для всех видов поверхностей деталей.
На внешнем уровне описания планов и маршрутов механической обработки поверхностей деталей в автоматизированной системе нормативная информация по планам и маршрутам - это граф-дерево, нижний уровень которого представляет собой БД, состоящую из большого количества таблиц (см. пример таблицы). Остальные уровни графа-дерева - это информационно-поисковая система (ИПС) выбора информации. На рисунке 2 приведена укрупненная внешняя модель ИПС планов обработки для наружных и внутренних цилиндрических, а также для плоских поверхностей деталей.
Технологическая схема № 1 получения отверстий с полем допуска Н9 диаметра
Рассмотрим возможные варианты представления данных в БД на примере технологической схемы № 1 получения отверстий с полем допуска Н9 диаметра [2] (см. табл.).
Как видно из таблицы, горизонталь представляет собой одну строку, которая включает конечное множество фиксированных значений обобщений - наименование перехода и поле допуска диаметра отверстия, представляющего один из возможных входных параметров таблицы.
Вертикаль (О) Горизонталь (переход поле допуска диаметра отве рстия)
Сверление, сверло, Н14 Рассверливание, сверло, Н12 Растачивание, резец, Н11 Растачивание, резец, Н9
До 12 - - - -
Св. 12 до 18 Б-2 - (Б-0,25) +<ш ^ +0,043
Св. 18 до 24 Б-3 - (Б-0,30) +0'13 ^ +0,052
Св. 24 до 30 Б-3 Матрица (размер заготовки на переходе) ^ +0,052
Св. 30 до 40 20 ^ +0,062
Св. 40 до 50 25 Б-4 (Б-0,35) +0'16 ^ +0,062
Св. 50 до 65 30 Б-5 (Б-0,40) +0'19 ^ +0,074
Св. 65 до 80 30 Б-5 (Б-0,40) +0-19 ^ +0,074
Вертикаль таблицы - столбец, содержащий упорядоченное конечное множество фиксированных значений атрибута - диаметр отверстия.
Размеры заготовки на переходах в зависимости от диаметра обрабатываемой детали приведены в матрице. Указанные поля допусков значений матрицы наиболее важны для финишных операций.
В РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина (г. Москва) разработана система комплексной автоматизации технологии описания БД по планам и маршрутам механической обработки поверхностей деталей.
БД, включающие планы механической обработки поверхностей деталей, позволяют решать следующие основные задачи:
- ввод представленных в табличной форме исходных цифровых данных по планам обработки всех видов поверхностей (создание элементов
БД);
- выбор значений из БД, в том числе автоматическое формирование строки О (описание технологического перехода) технологической карты по заполненным технологом данным о детали.
Ввод представленных в табличной форме исходных данных по планам обработки для внутренних цилиндрических поверхностей осуществляется по схеме (рис. 3).
Количество планов обработки и их таблиц для внутренних цилиндрических поверхностей определяется по справочным данным [2]. На основа-
нии таких данных [3] авторами подготовлены данные аналогичной структуры для наружных цилиндрических и плоских поверхностей. Отличия таблиц БД для плоских и наружных цилиндрических поверхностей отражены в дополнительных размерных требованиях и требованиях к установке заготовки уровня ИПС (см. рис. 2).
На рисунке 4 на примере приведенной выше таблицы показана схема поиска информации в таблице. Для других планов механической обработки отверстий схема поиска выглядит аналогично, таблицы могут различаться лишь количеством строк и столбцов.
Входом со стороны горизонтали являются номера столбцов (для выбранной схемы это ..., ^4), входом со стороны вертикали - номер строки (например ку2), к выходным параметрам относят значения элементов матрицы, выбранных из ее строки, или план обработки для соответствующего диаметра детали (в примере 8ш21, ..., 8ш24).
Пользовательский интерфейс системы комплексной автоматизации технологии описания БД по планам и маршрутам механической обработки поверхностей деталей представляет собой разделенное на три области поле. Верхняя строка экрана - заголовок, определяющий тип работ в системе, вторая строка - строка-меню для выбора или дополнения данных. Для удобства пользователя элементарный путь в ИПС показан в нижней части экрана. На каждом шаге внесения данных есть возможность дополнить корневой каталог, удалить введенные данные, сохранить их или скопи-
Вход по С
АЕ •
р
е В
Вход по V
8У1
Горизонталь
Выход из С и вход в М
номера столбцов N§1, ., N§4
Матрица
Выход из V и вход в М
номер строки N¥2
Выход из таблицы
-► АЕ1 = -
А§4 =
Выход из матрицы (М)
-► Бш21 -
" Бш24 "
Рис. 4
ровать, а также вернуться на уровень назад.
Автоматизация планов механической обработки поверхностей деталей является дальнейшим шагом развития системы комплексной автоматизации технологической подготовки производства - необходимого инструмента повышения производительности работ машиностроительного предприятия.
Литература
1. Черепашков А.А. Компьютерные технологии. Создание, внедрение и интеграция промышленных автоматизированных систем в машиностроении. Самара: СамГТУ, 2008.
2. Методы обработки резанием круглых отверстий: справочник; [под общ. ред. Б.Н. Бирюкова]. М.: Машиностроение, 1989.
3. Харламов Г.А., Тарапанов А.С. Припуски на механическую обработку: справочник. М.: Машиностроение, 2006.
УДК 621.396.2
ПРОГРАММА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ПРИ УДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Д.И. Белов; С.В. Шумарин, к.т.н.; Е.Н. Талицкий, д.т.н.
(Владимирский государственный университет, beliyd@mail.ru, shumarinsv@vlsu.ru, ental@vpti.vladimir.ru)
Рассматривается анализ удароустойчивых конструкций электронной аппаратуры на ЭВМ. Предлагается инструментальная среда для их проектирования, использующая в качестве вычислителя систему конечно-элементного анализа ЛЫБУБ, которая позволяет сократить затраты на натурные испытания и сроки разработки готового изделия.
Ключевые слова: электронная аппаратура, удар, моделирование, испытания, САПР, ЛШУ8, программа, ускорения.
Для оценки ударозащищенности конструкций все большее распространение получают методы математического моделирования. Они позволяют существенно сократить время и средства на определение динамических характеристик конструкций при воздействии ударных импульсов любой формы, амплитуды и длительности по сравнению с экспериментом, а следовательно, уменьшить сроки проектирования электронной аппаратуры (ЭА).
Одной из ведущих мировых программных систем, основанных на методе конечных элементов, является система конечно-элементного анализа ЛЫБУБ. Она позволяет проводить анализ прочности и устойчивости конструкций, механики разрушений материалов, учитывать нелинейность задачи (пластичность, деформации, текучесть и др.) [1]. Благодаря этим возможностям ЛШУБ отлично подходит для решения задач определения динамических характеристик ЭА, подвергаемой ударному воздействию.
Анализ удароустойчивости конструкций ЭА в системах конечно-элементного анализа включает три основных этапа: ввод данных, конечно-элементный анализ и вывод результатов. Исходными данными являются трехмерная геометрическая модель блока или шкафа ЭА (ГОСТ Р 516762000), значения механических свойств используемых материалов и параметры граничных условий, то есть схема крепления. Конечно-элементный анализ заключается в создании и последующем
расчете сеточной модели конструкции. На основании сравнения действующих ускорений и напряжений конструкции ЭА с допустимыми значениями принимается решение об ее удароустойчиво-сти. При необходимости конструкция модифицируется, процесс моделирования повторяется.
На каждом из этапов конструктор сталкивается с рядом существенных трудностей. Во-первых, при подготовке адекватной модели исследуемой ЭА важно правильно учесть демпфирующие свойства материалов и конструкций. В ЛЫБУБ демпфирование задается с помощью нескольких коэффициентов, выбор которых зависит от типа решаемой задачи и воздействующей на модель нагрузки. К тому же эти величины связаны с частотой колебаний, поэтому требуются дополнительные вычисления для определения их численных значений. Во-вторых, при задании граничных условий необходимо преобразовать единицы измерения амплитуды ударного импульса. В техническом задании на ЭА удар задается как зависимость ускорения от времени, тогда как в ЛШУБ предусмотрен ввод амплитуды только в единицах перемещения. В-третьих, выбор необходимой длины массива исходных данных, вида и размера сетки конечных элементов, определяющих точность и длительность расчетов, зависит от конкретных условий. Также требуется преобразование результатов расчета ЛШУБ: из табличных данных «перемещение - время» в совмещенные графики ускорений воздействия и отклика конструкции. Кроме
