CC BY
209
УДК 621.715.4
А.Е. Капранов
магистрант,
Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
Н.М. Прис
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Технология машиностроения», Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИБЛИОТЕКИ ТРЕХМЕРНЫХ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ УСП-12
Аннотация. Рассмотрен процесс создания станочного приспособления с применением библиотеки трехмерных параметрических моделей деталей УСП-12. Использование этой библиотеки позволит облегчить работу инженера-конструктора по технологической оснастке и сократить временные затраты на проектирование приспособлений.
Ключевые слова: универсально-сборные приспособления, параметрическая модель, библиотека объемных трехмерных моделей, станочное приспособление.
A.E. Kapranov, АгсатаБРо^еоИпюа! Institute (branch of) Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
N.M. Pris, ArzamasРolytechnical Institute (branch of) Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
DESIGN MACHINE TOOL FIXTURES USING THE LIBRARY OF THREE-DIMENSIONAL PARAMETER-
ORIENTED MODEL OF MODULAR DEVICES PARTS
Abstract. This article examines the process of creating machine-tool accessories with the use of libraries of three dimensional parametric models of parts USP-12. Use this library to facilitate the work of design engineer in process equipment and to reduce time spent on designing fixtures.
Keywords: universal and combined widget, parameter-oriented model, a library of three-dimensional volume models, machine tool fixture.
Современное машиностроительное производство должно обладать высоким уровнем гибкости, что достигается за счет применения станков с ЧПУ. Для сокращения затрат и времени на технологическую подготовку производства в единичном, мелкосерийном и среднесерийном производствах, т.е. там, где применение специальной оснастки не целесообразно, следует шире использовать переналаживаемые станочные приспособления многократного применения. К этой группе оснастки относятся универсально-сборные приспособления (УСП).
Универсально-сборные приспособления собираются по мере необходимости из заранее изготовленных стандартных составных элементов. После обработки партии заготовок конструкции УСП разбирают на отдельные элементы, которые затем используют для компоновки других приспособлений.
Все элементы УСП соединяются между собой по принципу «шпонка-шпоночный паз», которые бывают Т- и П-образными, и фиксируются болтами, винтами, шпильками, гайками и другими крепежными деталями. В зависимости от ширины паза комплекты УСП делятся на три вида: УСП-8, УСП-12 и УСП-16.
С целью автоматизации процесса проектирования технологической оснастки в Арзамасском политехническом институте (филиал Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е.Алекеева) на кафедре «Технология машиностроения» по чертежам каталога была создана библиотека параметрических объемных моделей деталей комплекта УСП-12. Библиотека выполнена в стандартном приложении КОМПАС-ЭР V14 «Менеджер шаблонов» (рис.1).
Библиотека универсально-сборных приспособлений с шириной пазов 12 мм
Рисунок 1 - Общий вид библиотеки УСП-12
Отличие параметрической модели от обычной, а также процесс создания самой библиотеки рассмотрены ранее в статье [1].
Из элементов УСП-12 могут быть созданы приспособления для обработки заготовок на сверлильных, расточных, шлифовальных, токарных и других станках. В компоновках УСП-12 можно устанавливать заготовки деталей с максимальными габаритами: ширина - 300 мм, длина - 1440 мм, высота - 720 мм. Максимальная масса обрабатываемых заготовок - 60 кг.
Все элементы УСП-12 делятся по назначению на 8 групп:
1. Базовые детали. Наиболее крупные детали, которые обычно служат основанием приспособления.
2. Корпусные детали. Все детали, которые служат для образования корпуса приспособления.
3. Установочные детали. Детали, которые служат для установки и фиксации корпусных элементов приспособления или установки обрабатываемых заготовок.
4. Направляющие детали. Детали, которые служат для направления режущего инструмента и для настройки размеров приспособления.
5. Прижимные детали. Служат для закрепления обрабатываемых заготовок в приспособлении.
6. Крепежные детали. Они служат для соединения между собой элементов приспособлений и для закрепления обрабатываемой заготовки.
7. Разные детали. Детали, которые имеют самое различное применение.
8. Сборочные единицы. Служат для ускорения сборки приспособления.
Для всех 8 групп элементов УСП-12 были разработаны параметрические модели
деталей, которые легли в основу библиотеки трехмерных параметрических моделей.
Применение этой библиотеки в процессе конструирования УСП значительно экономит время и делает виртуальный процесс его создания творческим.
В ходе апробирования библиотеки трехмерные параметрические модели элементов УСП-12 были использованы при проектировании приспособления для сверления 2-х отверстий диаметром 8 мм в детали «Корпус» (рис. 2). Приспособление состоит из 84 деталей и 2-х сборочных единиц (рис.3).
Рисунок 2 - Аксонометрический чертеж детали «Корпус»
Проектирование УСП следует начинать с анализа технического задания. На этом этапе происходит формирование задания на проектирование станочного приспособления, определение и уточнение общих сведений об операции, разрабатывается эскиз заготовки, поступающей на выполняемую операцию, уточнение схемы обработки и уточнение задачи проектирования станочного приспособления [2].
На этапе разработки конструкции станочной оснастки системы УСП конструктор, используя библиотеку моделей деталей и сборочных узлов, производит последовательный выбор функциональных частей приспособления (установочных элементов, зажимных устройств, дополнительных устройств и корпуса) путем обращения к соответствующим разделам библиотеки. Основная цель этого шага проектирования - разработка конструкции УСП, наилучшим образом удовлетворяющей условиям выполнения операции и учитывающей ограничения, установленные на этапе анализа технологической операции.
По мере формирования модели будущей конструкции УСП разрабатывается схема установки и производится выбор установочных элементов. На основе данных анализа технологической операции и чертежа заготовки конструктор, в соответствии с теорией базирования, выбирает схему базирования заготовки на технологической операции (в данном случае-схему плитки или прямоугольного параллелепипеда) и реализующие ее установочные элементы (в данном приспособлении это угольники и опоры из раздела «Корпусные детали»).
Затем, исходя из конфигурации заготовки, выбранные элементы располагают определенным образом относительно обрабатываемой заготовки.
Рисунок 3 - Общий вид приспособления для сверления отверстий
Далее следует разработка устройств закрепления. На этой стадии происходит выбор деталей сборочных узлов системы УСП, составляющих конструкцию зажимного устройства.
Следующим этапом является выбор дополнительных устройств (кондукторных втулок, делительных устройств и т.д.). В данном приспособлении таким дополнительным устройством будут кондукторные планки с двумя втулками (раздел «Корпусные детали» и «Направляющие детали»). В библиотеке параметрических трехмерных моделей содержатся быстросменные и постоянные кондукторные втулки, с применением которых могут быть получены отверстия диаметром от 1 до 46 мм. При проектировании приспособления для сверления двух отверстий диаметром 8 мм из библиотеки были выбраны две быстросменные кондукторные втулки.
Затем конструктор разрабатывает корпус приспособления. Этот процесс заключается в выборе элементов УСП, образующих несущую конструкцию. Корпус является базовым элементом станочного приспособления, на котором устанавливаются, фиксируются и закрепляются установочные элементы, зажимные и дополнительные устройства. Функциональные элементы проектируемого приспособления и сама заготовка детали размещаются на базовой плите. Для выбора базовой плиты следует воспользоваться разработанной библиотекой параметрических моделей деталей УСП-12. Конструктор выбирает тип плиты (квадратная, прямоугольная, облегченная, круглая и т.д.), после чего из предоставленного списка размеров выбирает нужную ему плиту и создает ее трехмерную модель, которую можно использовать при сборке приспособления. Для удобства и наглядности к каждой модели детали УСП прикреплен аксонометрический чертеж с указанием габаритных размеров (рис 4).
После окончания всех компоновочных операций производится анализ разработанной
конструкции универсально-сборного приспособления. На этом этапе устанавливается, все ли основные ограничения на проектирование реализованы в разработанной конструкции станочного приспособления, каковы возможности установки и снятия заготовки и т.д. Результатом анализа является принятие решения: принять ли разработанную конструкцию или необходима дальнейшая доработка.
Библиотека универсально-сборных приспособлений с шириной пазов 12 ым\Базовые детали\Плиты прямоугольные\Плиты прямоугольные шириной 300 мм\Плиты прямоугольные шириной 300 мм без отверстий Выбран: Библиотека
Рисунок 4 - Выбор базовой плиты в библиотеке УСП-12
После выполнения анализа технического задания важным этапом в проектировании приспособления является определение условий закрепления заготовки. На этой стадии конструктор рассчитывает теоретическую силу закрепления и определяет параметры закрепляющего устройства, конечным результатом чего является решение о сохранении конструкции зажимного устройства, либо использовании другого типа механизма или изменение параметров выбранного.
Завершающая стадия проектирования станочного приспособления - расчет точности обработки. Расчет приспособления на точность заключается в определении точности изготовления приспособления по определенному параметру детали. Если основное условие обеспечения точности выполняется, то разработанное универсально-сборное приспособление соответствует параметрам точности, в противном случае в его конструкцию должны быть внесены определенные коррективы.
Таким образом, очевидно, что процесс проектирования универсально-сборных приспособлений представляет собой решение комплексной задачи. Такая сложная структура процесса создания УСП определяет целесообразность применения метода визуального проектирования технических объектов как средства автоматизации и визуализации процесса проектирования. Для этих целей и была разработана библиотека трехмерных параметрических моделей деталей УСП.
Все детали представленного приспособления имеются в разработанной библиотеке. При необходимости для спроектированного приспособления можно получить ассоциативный чертеж с необходимым количеством проекций, сечений, разрезов и т.д.
Список литературы:
1. Капранов А.Е., Прис Н.М. Разработка библиотеки трехмерных параметрических моделей деталей УСП. Технические науки - от теории к практике: материалы XIV международной заочной научно-практической конференции. (28 апреля 2015 г.); Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. - 114 с.
2. Мясников Ю.И. Технологическая оснастка металлорежущих станков. Часть 3. Автоматизация проектирования станочных приспособлений: учебно-методический комплекс / Ю.И. Мясников. - 3-е изд., перераб. и доп. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. - 160 с.
