Компьютерные технологии в машиностроении

Курсовой проект.doc

Федеральное агентство по образованию
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНЕВЕРСИТЕТ» (ГОУ ВПО «ВГТУ»)
Факультет автоматизации и роботизации машиностроения
Кафедра технологии машиностроения
По дисциплине: «Компьютерные технологии в машиностроении»
На тему: «Применение компьютерных технологий при разработке чертежа конструировании и технологии изготовления стяжки»
Разработка 3D модели3
Разработка чертежа 2D15
Оптимизация режимов по критерию погрешности силового отжима вала23
Использование компьютерной техники при проектировании технологий изготовления деталей.29
Цель данной работы заключается в том чтобы ознакомиться с областью применения на практике с некоторыми видами программных средств автоматизации машиностроения изучить методы построения 3D моделей и чертежей 2D в компас. Оценить эффективность и удобство использования компьютерных технологий в машиностроении что бы в дальнейшем пользоваться ими и совершенствовать полученные навыки. Так как в наши дни наблюдается быстрое развитие и применение компьютерных технологий в таких отраслях как авиастроение автомобилестроение тяжелое машиностроение архитектура строительство нефтегазовая промышленность картография геоинформационные системы а также в производстве товаров народного потребления например бытовой электротехники. В машиностроении компьютерные технологии используются для проведения конструкторских технологических работ в том числе работ по технологической подготовке производства. С помощью компьютерных технологий выполняется разработка чертежей производится трехмерное моделирование изделия и процесса сборки проектируется вспомогательная оснастка например штампы и пресс-формы составляется технологическая документация и управляющие программы (УП) для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) ведется архив.
Разработка 3D модели
Система трехмерного моделирования предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа.
Открываем программу Компас
Нажимаем Файл - Создать – Деталь или сочетание клавиш Ctrl+N. В результате откроется рабочая область программы твердотельного моделирования.
Выбираем плоскость в которой будет чертиться эскиз детали и нажимаем кнопку Эскиз в контекстном меню программы. В последствии 3D – модель «Стяжки» получим вращением этого эскиза вокруг оси симметрии.
При помощи панели инструментов создается необходимый нам для вращения эскиз
Закончим редактирование эскиза повторным нажатием кнопки Эскиз в контекстном меню
Создаем тело вращения при помощи Операции – Операция – Вращения и задаем угол вращения 360 градусов
В результате получим 3D модель
Необходимо вставить шестигранную головку к полученной заготовкедля этого выбираем Сервис-менеджер библиотек
Внизу экрана появляется контекстное окно где мы выбираем Расчет и построение-КОМПАС-Shift 3D
В нижнем контекстном меню выбираем Внешний шестигранник
Устанавливаем необходимые размеры
Получаем необходимую деталь
Разработка чертежа 2D
Чертеж стяжки выполнен в чертежной программе КОМПАС версия 8 3D компании Аскон.
Подсистема КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных параметрических моделей деталей с целью передачи геометрии в расчетные пакеты и в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ а также расчета их геометрических и массо-центровочных характеристик.
КОМПАС-3D ориентирован на формирование моделей конкретных деталей содержащих как типичные так и нестандартные уникальные конструктивные элементы. Параметризация трехмерных моделей позволяет быстро получать типовые детали на основе однажды спроектированного прототипа.
При разработке функций и интерфейса КОМПАС-3D учитывались приемы работы присущие машиностроительному проектированию.
Благодаря интеграции подсистем КОМПАС-3D и КОМПАС-ГРАФИК возможен обмен информацией между файлами конструкторских документов и трехмерными моделями.
2D чертеж создадим используя ранее построенную 3D модель
Файл – Создать – Чертеж
Задаем параметры листа формат и положение основной надписи при помощи команды контекстного меню Сервис – Параметры
Вставка-Вид с модели- Сиандартный
Выбираем чертеж и нажимаем ОК
Проставляем размеры при помощи команд Панели инструментов -Линейные размеры
Технические требования неуказанная шероховатость заполняем при помощи меню Вставка
Основная надпись заполняются при помощи меню Вставка
Получаем 2D модель детали Стяжка
Оптимизация режимов по критерию погрешности силового отжима вала
Вследствие того что Ra=125мкм выбираем обдирочную получистовую чистовую тонкую (алмазную) обработки.
Следовательно возьмём суммарный припуск для консольного вида закрепления равный 426 мм. Так как припуск для двухопорного вида закрепления также равен 426 мм. то максимальный прогиб будет одинаковым.
Определяем диаметр заготовки. Он будет состоять из диаметра детали (110 мм.) плюс двойной припуск на снятие металла(2*426) плюс отклонение круглого проката. В итоге получится диаметр заготовки равный 1185 мм.
Таблица1. Выбор параметров.
Глубина на сторону мм.
Рис. 1. Схема точения вала при консольном (а) и двухопорном (б) видах закрепления.
Рис 2. Схематическое изображение составляющих силы резания.
Рис. 3. Зависимость машинного времени 1 от подачи.
Рис. 4. Зависимость машинного времени 2 от подачи.
Рис 5. Зависимость силы резания от подачи.
Рис.6. График зависимости скорости от подачи.
Рис.7. График зависимости прогиба 1 от подачи.
Рис.8. График зависимости прогиба 2 от подачи.
Вывод: Оптимальной подачей для консольного и двухопорного видов закрепления при тонком точении является подача 085 ммоб при этом прогиб составляет 48 мкм что находится в пределах технологического допуска а время при этом оптимально и составляет 04 мин. Следовательно по итогам выполненной работы можно сказать что при обоих видах закрепления допустимый прогиб не был превышен. То есть эти виды закрепления можно применить для точения вала с заданными исходными данными.
Использование компьютерной техники при проектировании технологий изготовления деталей.
Сейчас уже всем ясно что без информационных технологий проектирование невозможно. Но что нужно выбрать и как это использовать — решить трудно. Поэтому мы рассмотрим вопрос о внедрении компьютерной технологии проектирования и производства. Основная тема которую мы обсудим — какова должна быть система CADCAECAM обеспечивающая базу для успешного внедрения компьютерной технологии на предприятиях занимающихся созданием сложных наукоемких изделий машиностроения. Создание таких сложных изделий как например самолет или танк — длительный процесс проектирования состоящий из нескольких стадий и последовательных приближений к окончательному варианту дорогостоящий цикл технологической подготовки производства. В этом процессе участвует множество различных специалистов — руководителей идеологов конструкторов расчетчиков технологов. И задача внедрения компьютерной технологии проектирования и производства состоит в том чтобы сократить сроки и затраты при проектировании и технологической подготовке производства а также повысить качество изделий. На стадии проектирования важно по возможности сократить число итераций и вызванных ими переделок конструкции отказаться от части натурных испытаний и макетирования. На стадии технологической подготовки компьютерная технология должна обеспечить сокращение сроков и затрат за счет возможности создавать оснастку не дожидаясь полного окончания процесса проектирования за счет исключения промежуточных носителей геометрии и ручной доводки за счет повышения точности и обеспечения взаимозаменяемости. Таких результатов можно добиться только в том случае когда система обеспечивает взаимодействие всех участников в едином организованном доступном и достоверном информационном пространстве когда система дает возможность работать в совершенно новом режиме компьютерной технологии. Так что же следует понимать под компьютерной технологией? Компьютерная технология призвана не автоматизировать традиционно существующие технологические звенья (так как это обычно не дает какого-либо эффекта за исключением некоторого изменения условий труда) а принципиально изменить саму технологию проектирования и производства изделий. Только в этом случае можно ожидать существенного сокращения сроков создания изделий снижения затрат на весь жизненный цикл изделия повышения качества изделий. Прежде всего применительно к созданию сложных изделий машиностроения в основе организации компьютерной технологии лежит создание полного электронного макета изделия так как именно создание трехмерных электронных моделей адекватных реально проектируемому изделию открывает колоссальные возможности для создания более качественной продукции (особенно сложной наукоемкой продукции) и в более сжатые сроки. В идеале в процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий все участвующие в проектировании должны работая одновременно и наблюдая работу друг друга создавать сразу на компьютерах электронные модели деталей узлов агрегатов систем и всего изделия в целом. При этом необходимо одновременно решать задачи концептуального проектирования всевозможных видов инженерного анализа моделирования ситуаций а также компоновки изделия и формирования внешних обводов. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия эту информацию следует использовать для технологической подготовки производства и производства как такового. Кроме того необходимо автоматизированно управлять и всеми создаваемыми данными электронной модели (то есть структурой изделия) и самим процессом создания изделия и к тому же иметь возможность управлять структурой процесса создания изделия. Для реализации именно компьютерной технологии проектирования и производства должны применяться системы автоматизированного проектирования инженерного анализа и технологической подготовки производства (CADCAECAM) высшего уровня а также системы управления проектом (PDM — Product Data Management).
Что такое система CADCAECAM высшего уровня? Это такая система которая во-первых обеспечивает весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации а во-вторых (и это самое главное) создает проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия. На Западе эта организационная философия обозначается аббревиатурой CAPE (Concurrent Art-to-Product Env возможность создания и управления сборками неограниченных размеров с управляемой параметризацией между компонентами сборки. Данная концепция подразумевает что электронная модель изделия в каждый текущий момент времени актуальна а значит в этом случае теоретически исключаются нестыковки ибо вся информация — единая. Отсюда следует что любые системы низкого (типа AutoCAD) или даже среднего уровня позволяя решать отдельные частные задачи не в состоянии обеспечить радикального снижения сроков создания и повышения качества сложных изделий. Только системы высшего уровня в той или иной степени могут позволить приблизиться к реализации компьютерной технологии проектирования и производства. В области продвижения компьютерных технологий проектирования высшего уровня существуют два основных (и к тому же противоположных) вида стратегии ведения бизнеса. Первый — любыми средствами продать какую-нибудь систему и дальше искать нового заказчика. Понятно что такая стратегия довольно проста: она не требует высокой квалификации исполнителя а все проблемы внедрения решаются (а часто просто не решаются) самим заказчиком. При такой стратегии совершенно не важно какую именно систему предлагать. Чаще решающую роль здесь играют финансовые условия отношений с вендором либо вообще какие-то случайные факторы. Второй вид стратегии — обеспечить заказчику успешное внедрение и быстрый возврат инвестиций. Эта задача значительно сложнее поскольку требует больших временных и интеллектуальных затрат и следовательно наличия высококвалифицированных специалистов зато при успешной реализации проекта приводит к долгосрочному сотрудничеству внедряющей компании с заказчиком. В этом случае для продвижения следует выбирать ту систему которая в наибольшей степени гарантирует успешное внедрение. Департамент САПР компании «ЛАНИТ» строит свою стратегию именно на внедрении поэтому вопрос выбора системы ставится таким образом: с помощью какой системы CADCAECAM компания можем дать гарантии успешного внедрения в сфере нашей деятельности — для разработки и производства сложных изделий машиностроения. (Под сложными изделиями понимается как наукоемкая многокомпонентная продукция так и продукция для производства которой требуются сложные технологические процессы.) На сегодняшний день развивающихся универсальных систем высокого уровня на рынке по существу четыре: CATIA французской компании Dassault Systemes ProEngineer американской компании Parametric Technology Corp Unigraphics (UG) американской компании Unigraphics Solutions и I-DEAS Master Series американской компании SDRC. Проведя анализ существующих систем высокого уровня можно сделать вывод что в настоящий момент система Unigraphics в наибольшей степени отвечает требованиям компьютерной технологии проектирования и производства сложных изделий машиностроения. Это подтверждается и широкой распространенностью этой системы во всем мире — в авиационной космической автомобильной промышленности в авиационном двигателестроении а также в производстве высокоточного оборудования и инструментов.
Что такое Unigraphics Система Unigraphics в своем сегодняшнем виде — система достаточно молодая. Она имеет совершенную внутреннюю архитектуру. С 1993 года Unigraphics строится на ядре Рarasolid которое в значительной степени определило сегодняшний отрыв системы от основных конкурентов. Это ядро реализует совершенно новые принципы геометрического моделирования структуры сборок обеспечивая гибкую параметризацию и полную ассоциативность. Ядро Parasolid уже приобрели многие компании для разработок собственных систем и в настоящее время число инсталляций ядра Parasolid в разных системах составляет в мире 550000. Постепенно Parasolid фактически становится стандартом CADCAECAM-систем. Unigraphics имеет единую внутреннюю базу данных для всех приложений системы которая построена на принципе мастер-модели обеспечивающей надежный систематизированный подход к созданию и проверке геометрии изделия и связанных с ней процессов. Это позволяет легко манипулировать большими сборками в среде параллельного инжиниринга. Внутри системы существует единая среда хранения данных и нет абсолютно никаких конверторов поэтому все данные ассоциативны через все приложения системы. Unigraphics имеет твердотельный моделлер с встроенной гибкой параметризацией и глубокой ассоциативностью — самый совершенный среди всех систем. Все модели создаваемые в UG являются автоматически параметризованными и в любой момент доступными для различного вида модификаций. Причем параметризация — нежестко привязанная к порядку построения геометрии (как например в системе ProEngineer) а гибкая не заставляющая конструктора много раз переделывать геометрию в процессе моделирования и модификации позволяющая в любой момент времени переопределять и перепривязывать связи изменять порядок создания элементов в уже построенной модели. При этом средства создания жестко параметризованной геометрии в системе также присутствуют в полной мере и в некоторых случаях это целесообразно. В системе не существует каких-либо внутрисистемных ограничений для конструктора. Например внутри системы нет различий между объемным и листовым телом поэтому с гранью твердого тела можно делать то же самое что с поверхностью а над листовыми телами (поверхностями) можно производить булевы операции так что различие обусловливается только физическим смыслом. Unigraphics — хорошо сбалансированная система. Она содержит все средства инженерного анализа присущие универсальным системам. Программное обеспечение UG в области программирования станков с ЧПУ обеспечивает функциональность на таком уровне который недоступен для других систем. Позиции UGCAM оцениваются в качестве мирового стандарта для всех других производителей NC-программ. Система содержит специализированные технологические приложения функционирующие в единой базе данных Unigraphics а значит поддерживающие ассоциативность и целостность данных.
Совместное использование Unigraphics и Solid Edge Еще одно ценное качество системы Unigraphics — интеграция с системой среднего уровня Solid Edge. В настоящее время обе системы имеют одинаковый интерфейс (Microsoft). Solid Edge сама имеет мощный моделинг включающий твердотельное и поверхностное моделирование очень хорошие средства проектирования листовых деталей проектирования трубопроводов возможность создания сборок с ассоциативными связями геометрии одного компонента с геометрией другого. С системой Solid Edge поставляются библиотеки стандартных элементов. Система позволяет создавать чертежи в соответствии с ЕСКД имеет полную русскую локализацию описание на русском языке а также совершенную обучающую программу на русском языке. При этом система Solid Edge обладает уникальной интеграцией с системой высшего уровня Unigraphics. В UG можно открыть файл Solid Edge и наоборот. Детали и сборки созданные в Solid Edge могут входить в сборку Unigraphics c сохранением ассоциативности а элементы созданные в UG могут входить в сборку Solid Edge также с сохранением ассоциативности. Таким образом кроме решения самостоятельных задач Solid Edge можно использовать для расширения фронта моделирования сложных изделий проектируемых в Unigraphics или в Solid Edge можно оформлять чертеж на изделие созданное в UG. При изменении этого изделия в Unigraphics чертеж в Solid Edge обновится автоматически. На основе такого двухуровневого комплекса полностью обеспечивается концепция единой среды разработки изделия. Одновременно существенно удешевляется весь комплекс что особенно актуально для России.
Реализация WAVE-технологии Однако главным преимуществом системы Unigraphics является возможность в наибольшей степени по сравнению с любой другой системой создать полное цифровое представление сложных многокомпонентных изделий и организовать параллельное проектирование. Поскольку в процессе проектирования постоянно приходится проводить изменения необходимо чтобы система позволяла осуществлять изменения на всем дереве создаваемой цифровой модели многокомпонентного изделия. Эта задача очень сложна и здесь недостаточно только наличия параметризации. Для этого в Unigraphics существует инженерная технология WAVE (What if Alternative Value Engineering) предназначенная для целевого управления глобальными модификациями проводимыми в больших сборках сложных изделий. WAVE позволяет создавать любые ассоциативные структуры осуществлять анализ ассоциативных связей и управлять их статусом проводить оптимизации на концептуальной упрощенной электронной модели изделия и проводить управляемую трансляцию изменений в результате оптимизации на детальную электронную модель сколь угодно сложного изделия. Сочетание в системе UG гибкой параметризации структуры организации сборок и технологии WAVE действительно позволяет реализовать даже на уровне CADCAECAM-системы процесс проектирования в параллельном режиме c созданием единой виртуальной цифровой модели. Используя создаваемую с помощью WAVE ассоциативную структуру в Unigraphics возможно даже реализовать процесс утверждения после которого утвержденная модель попадает в виртуальную цифровую модель общего доступа. Это — уникальное качество системы. Поэтому взаимодействие Unigraphics с PDM-системой строится на более высоком уровне.
Интеграция с PDM-системой iMAN Особенно глубокая интеграция системы UG реализована с PDM-системой iMAN (также продукт компании Unigraphics Solutions). iMAN — полнофункциональная и легко настраиваемая система PDM позволяющая управлять всеми знаниями об изделии и процедурами как на стадии проектирования и производства так и на стадии эксплуатации и утилизации. Графические интерфейсы в iMAN используют современные решения Web- технологий что дает оптимальное использование Internet- и Intranet-технологий. iMAN является системой PDM реально работающей на российских предприятиях.
Таким образом можно сделать вывод о том что компьютерное проектирование играет огромную роль в процессе изготовления деталей. И любое современное производство не сможет обойтись без него. По этому так много средств в настоящее время выделяется на компьютеризацию и подготовку кадров способных обеспечить данный процесс.
Справочник технолога – машиностроителя. В 2х т. Т.2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. И доп – М.: Машиностроение 1986 496 с. ил.
Проектирование технологии изготовления деталей на персональном компьютере. Учебное пособие. Ю.Р. Романов А.Г. Трифонов Д.Ю. Копылов.
Справочник технолога – машиностроителя. Т. 2Под ред. Малова А.Н. – М.: Машиностроение 1972 568 с.
Справочник нормировщика – машиностроителя. В 4х т. Т.2 Под ред. В.С. Вольского – М.:Машгиз 1961 894 с.

Чертеж2d1.cdw

Сталь 10 ГОСТ 1050-88
Неуказанные предельные отклоненя размеров по H14
* Размер для справок