CC BY
9
5. Схиртладзе А. Г. Проектирование нестандартного оборудования / А. Г Схиртладзе, С. Г. Ярушин. - Москва : Новое знание 2006.
УДК 658.51:621.81
МЕТОД ФОРМАЛИЗОВАННОГО СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ЗАДАНИЙ НА
ПРОЕКИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ В СТАНКОСТРОЕНИИ
Н.В. Беляков
Несмотря на многочисленные исследования в области формализации проектирования технологических процессов механической обработки заготовок и создания теоретических основ функционирования систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) в настоящее время проблема формализации технологического проектирования еще окончательно не разрешена
В серийном производстве такие детали как корпуса, кронштейны и т.п., чаще всего относят к числу оригиналоных, и на них проектир/ется индивидуальная технология преимущественно операционная. Процедуры проектирования индивидуальных технологических процессов механической обработки коопусных деталей включают такие тр^дноформализуемые разделы, как синтез схем базирования, схем установки, маршрута обработки и основных технологических операций, выбор условий обеспечения заданной точности обработки и др Принятие проектных решений здесь часто основывается на опыте и интуиции технолога. Поэтому для деталей данного класса САПР ТП ÎPro/ENGII\,EEP EUCLID UNlGRAPH'CS, ADEM, SolidWorks (SWR-техьология), T-FlEX (ТЕХНОПРО), КОМПАС (АВТОПРОЕКТ Вертикаль), СПРУТ (GTP САПР ТП), «Интермех» (Techcard), Consistent Software (TechnotogiCS, FOROS) и др.) не позволяют выполнять указанные процедуры в автоматическом режиме
Также одной из причин отсутствия работоспособных меторик и алгоритмов пооектирования схем базирования и схем установки для корпусных деталей является несовершенство положений теории базирования, которая на сегодняшний день язляется предметом обсуждения многих специалистов и не представляет понятийного аппарата и инструментария дгя формализации процедур проектирования.
Вследствие этого разработка моделей, методик и алгоритмов синтеза проектных оешений является актуальной задачей, решение которой даст возможность повысить качество проектирования технопогических процессов изготовления корпусных деталей, а также повысить производительность труда в сфере подготовки производства корпусных деталей машин.
В настоящей статье приводятся основные результаты полученные автором в ходе выполнения задания Межвузовской программы фундаментальных исследований «Разработка научных основ создания прогрессивных технологических процессов, оборудования и инструмента для машиностроительного производства Республики Беларусь» (Машиностроение-1), проводимой в 200" -2005гг.
Для превращения положений теории базирования в формализованный точный раздел технологии машиностроения, позволяющий создать САПР ТП синтеза технологических процессов механической обработки и станочной оснастки, предлагается ряд мероприятий по усовершенствованию указанной теории [1-3]. Под практической цепью теории базирования предлагается считать решение
задач проектирования (как ручного, так и автоматизированного) технологических проиессов и технологической оснастки для механической обработки, сборки и контроля Для этого четко определяются понятия реального и проектного базирования, базы, назначения баз, конструкторской базы, технологической базы механической обработки, сборки и контроля. Под технологической базой механической обработки понимается база, используемая для ориентации заготовки или элементов заготовки в заданной зоне станка и при проектировании технологического процесса обработки детали. В первом случае технологические базы называют реальными технологическими базами а во втором - проектными технологическими базами.
Проектирование станочного приспособления предлагаемся производить согласно последовательности ряда процедур, важнейшими из которых (с точки зрения обеспечения на стадии проектирования заданных чертежом требований к точности взаимного расположения элементов конструкции оригинальных нетиповых деталей (типа корпус, кронштейн и т.д) являются: 1) синтез схемы базирования (идентификация технологического комплекта баз ориентации конструктивных элементов; опоедепение вида компонента комплекта баз)' 2) синтез схемы установки 3) анализ допустимости выбранной схемы установки.
На первом этапе формируется собственная (базовая) декартова система координат на компонентах геометрической модели объекта производства (или заготовки) по отношению к которым заданы расстояния и допуски взаимного расположения обрабатываемых конструктивных элементов. Устаьовпено, что всего возможно четыре варианта комплектов баз ориентации конструктивных элементов корпусных деталей машин относительно которых возможны различные варианты угповой и размерной ориентации конструктивных элементов. 1) три
взаимно перпендикулярные плоскости Р;-!-Рг1-Рк; 2) две взаимно перпендикулярные плоскости и одна ось перпендикулярная к орнои из этих плоскостей (и следовательно параллельная или совпадающая с другой
плоскостью) (Р^Р;)А Ц(0 ' Р)л(оЛр)>^'((0//Р;)^(0|-^Р,)); 3) плоскость и две
перпендикулярные к ней оси (О! -1~Р,})Л(0,, Р|); 4) плоскость и две оси, одна из которых параллельна. а другая перпендикулярна к этой плоскости
((О, *Р& А(Оп и Р|)) V ((Ог -1Р,)) Л(0, ^ ?■)).
Определено 62 варианта непротиворечивого и однозначного задания ориентации обрабатываемой оси или плоскости конструктивного элемента относительно того или иного комплекта баз ориентации.
При определении вида компонента комплекта проектных технологических баз ориентации предлагается обеспечивать (еще на стадии проектирования) требуемые показатели расположения элементов конструкции относительно комплектов баз ориентации за сиет наложения на поверхности баз ориентации определенного числа связей.
Введены новые и уточнены существующие понятия геометрииеская модель заготовки, теоретическая схема базирования; точка сопряжения связь направляющий вектор; вид компонента комплекта баз' тройная однонаправленная (установочная), направляющая ^двойная однонапраьленная) опорная (одиночная), двойная опорная (двойная разнонаправленная); тооиная опорная (тройная разнонаправленная), двойная направляющая (четверная) базьг настроечная база. Определены возможные варианты реализации технологических баз.
Хб
..аи
О 40
о» т
*
Уо
Рисунок 1 - Схема базирования
Рисунок 2 - Схема установки
На схеме базирования предлагается изображать: Т. графическую модель заготовки, отражающую ее состояние после выполнения рассматриваемой операции- 2. условные обозначения направляющих векторов; 3. оси собственной системы кооодииат (ССК) (рис 1).
Схема базирования должна быть спроектирована таким образом чтобы базовая система координат лежала на компонентах геометрической модели заготовки от которых заданы размеры и показатели угловой ориентации обрабатываемых элементов заготовки. Еспи это требование невозможно выполнить то появляются условия для возникновения погрешности схемы базирования
На этапе проектирования теоретической схемы установки нужно обеспечить контакт технопогических баз с моделями установочных компонентов (сформировать опорные точки), тем самым определить положение установочной системы координат (УСК).
На схеме установки (рис. 2) предлагается изображать: 1) графическую модель заготовки, отражающую ее состояние после выполнения рассматриваемой операции: 2) условные обозначения установочно зажимных элементов приспособления; 3) условные обозначения точки приложения и направления силы закрепления: 4) опорную систему координат.
На основании использования понятий ССК и УСК предложено определение понятия погрешности теоретической схемы установки как меры их несовпадения, что позволяет еще на стадии проектирования приспособления оценить допустимость принятого варианта схемы установки
Предложен метод формализованного синтеза конструкторско- технологической модели корпусной детали из параметризированных функциональных модулей (ФМП разных уровней сложности и различного назначения а также структуры размерных и угловых связей между ними (представляются грасЬами размерных и угловых связей), гозволяющие связать элементы классификации с основами проектирования схем базирования и установки сформировать модели заготовки на этапах типовой схемы обработки механической обработки и повысить качество проектирования технологических процессов за счет типизации проектных решений [5-6].
Установлено, что существует два метода определения маршрутов обработки ФМ' 1) с помоицою синтеза возможных вариантов маршрута; 2) с помощью стандартных маршрутов, применяемых на том или ином предприятии.
Для реализации первого метода разработан алгоритм моделирования изменения показателей качества ФМ [4]. Для формализации назначения маршрута по второму методу предлагается ввести понятие технологического регламента -совокупности упорядоченной технологической информации о ФМ. Разработаны технологические регламенты обработки некоторых часто применяемых комплексных функциональных модулей, применяемых на станкостроительных предприятиях Витебской области [5-6].
Разработай метод формализованного синтеза маршрута обработки заготовки в целом, который позволяет нэ основе анализа графов размерных связей и графов угловых расположений поверхностей ФМ для корпусных деталей формалоно
определись возможные комплекты проектных технологических баз ориентации для обрабатываемых элементов конструкции, порядок смены комплектов баз и порядок обработки поверхностей внутри этапов предложенной типовой схемы обработки с учетом возможностей металлорежущего оборудования [5-61
Разработан массив продукционных моделей для назначения вида компонентов комплекта технологических баз и массив примеров, состоящий из 62 алгоритмов соответствующих правилам однозначного и корректного задания ориентации оси или плоскости относительно комплектов баз [5-6].
Например {алгоритм П 34 гласит: если заданы допуски перпендикулярности плоскости П34 относительно плоскости Р1 и углового расположения относительно плоскости {ОЮп} и численное значение допуска перпендикулярности относительно Р1 меноше численного значения допуска углового расположения относительно {ОЮп}, то плоскость Р; назначается установочной базой одна из осей, от которой задан размер. - двойной опорной, вторая - опорной. Если численное значение допуска перпендикулярности относительно больше численного значения допуска углового расположения относительно {ОЮп} то плоскость {ОЮп} назначается установочной базой, Р/ - направляющей одна из осей, от которой задан размер, -опорной (рис. 1)
Разработаны правила для определения вида компонента комплекта баз при «ручном» проектировании.
Для Формализации процедуры синтеза схемы установки предлагается применить метсд типовых технических решений, при реализации которого элементы схемы базирования заменяются соответствующими элементами схемы установки Из разработанной таблицы соответствия технологической базы установочному компоненту с помощью таблицы сокращения вариантов отбирается сочетание установочных компонентов для реализации вида компонента комплекта технологических баз [7]
Г1редлагается также методика оценки погрешности схемы установки как меры несовпадения базовой и устансвочной систем координат, позволяющая еще на стадии проектирования приспособления оценить допустимость принятого варианта схемы установки [8]. Таким образом, формируется задание на проектирование конструкции приспособления.
Разработан программно-методический комплекс представляющий собой комплект методических указаний и учебных пособий, а также пакет прикладных программ автоматизации процедур проектирования, позволивший доказать работоспособность методик, моделей и алгоритмов
Разработки внедрены в учебный процесс vo «ВГТУ» и ряд машиностроительных предприятий.
Список использованных источников
1. Махаринский, Е И О теории базирования при механической обработке / Е И Махаринский Ю. Е. Махаринский Ч. В. Беляков // СТИН, 2005 № 4. -С 29-32.
2. Беляков Н. В. Направление развития теории базирования / Н. В. Беляков, Е И Махаринский. Ю. Е Махаринский // Вестник Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет» Пятый выпуск . - Витебск : УО «ВП~У», 2003. - С. 54 - 59
3. Беляков Н. В Понятие теории базирования при механической обработке / Н В. Беляков. Е. И. Махаринскии // Машиностроение: сб. научн трудов. Вып 19 • под ред. И П. Филонова - Минск • УП «Технслринт», 2003. - с. 7-12
4. Беляков Н В Алгоритм формирования маршрута обработки типсвых компонентов деталей машин / Н. В Беляков // Молодежь и наука на пороге 3 тысячелетия Мозырь : МГПИ им Н.К Крупской гОО^.-с.б-Э
96
Вестник УО ВГТУ
5. Махаринский, Е. И. Методика синтеза индивидуальных технологических процессов изготовления корпусных деталей машин / Е. И. Махаринский, Н. В. Беляков // Вестник машиностроения , №2, 2005. - С. 57 -65.
6. Беляков Н. В. Формализация синтеза технологических процессов механической обработки заготовок корпусных деталей машиь / Н. В. Беляков Ч Материалы, технологии, инструменты 2006 № 3. - С 100-107.
7. Беляков Н. В. Погрешность теоретической схемы установки // Вестник Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет». Девятый выпуск / Н. В. Беляков Е. И. Махаринский, Ю Е. Махаринский. - Витебск : УО «ВП"У» 2005 - С. 72 - 77.
8. Беляков Н. В. Синтез схем устаьовки заготовок корпусных детапей машин / Н. В. Беляков Е. И. Махаринский Ю. Е. Махаринский // Машиностроение- сб. научн. трудов. Вып. 18 ; под ред И. П. Филонов; -Минск : УП «Технопринт», 200 - с. 98 104.
SUMMARY
Are explained to a fundamentals of use of posu.ons of the theory of referencing at creation CAD/CAM of machining job of case-shaped parts The method of the formalizea synthesis of construcl've - technological models of case-shaped parts is circumscribea. Methods of the formalized synthesis of packages of technological bases, about execution of transitions insiae stages of the standard scheme of machining job, a choice of the equipment are developed. The method of destination of an aspect of components of a package of technological bases and aiso structure of components of the theoreucai scheme of setting is developed. The program- methodical complex for projection of technological processes of machining j эЬ of case-shaped parts is developed.
УДК 621.762.4
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ ИЗ ПЛАСТИФИЦИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ
В.В. Савицкий
Пористые проницаемые трубы из порошков бронзы, нержавеющей стали, титана, керамики используются в машиностроении, авиационной нефтяной, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Их получают спеканием свободно насыпанных порошков, гидро и изостатическим прессованием, одно- и двухсторонним прессованием в пресс-формах, прокаткой и экструзией [1-2]. Наибопее перспективными являются методы непрерывного формования груб, обеспечивающие высокую степень автоматизации производства и большую производительность. Для улучшения технологических характеристик порошки смешивают со связующими и пластифицирующими добавками. Использование пластификаторов позволяет формовать изделия даже из хрупких и трудно прессуемых порошков. В качестве пластифицирующих добавок применяют парафин раствор синтетического каучука в бензине, растворы поливинилового спирта в воде и некоторые другие [3].
Технологии непрерывного шнекового формования труб из пластифициоованных порошков достаточно деталоно разработаны [4-5]. Типовая технология включает операции пластификации порошка, подготовки смеси к формованию формования заготовок, удаления пластификатора и спекания изделий. В качестве пластификатора часто используют парафин, обладающий хорошими связующими, пластифицирующими, смазывающими свойствами высокой химическои инертностью. Парафин в расплавленном виде хорошо перемешивается с
