Создание управляющих программ обработки корпуса автоматики на основе трехмерных моделей

БС.cdw

Выбор геометрии заготовки;Определение положения
относительно нулевой точки;Задание материала
Верификация импорта
моделей в Cam-системе
Ввод исходных данных: чертёж детали
геометр. характеристики
обработки:по контуру
Выбор инструмента -
назначение МРИ или выбор
из библиотеки инструментов
Назначение параметров
Генерация CLDATA-файла;
формирования кадров УП

Курсак.doc

Тема: «Создание управляющих программ обработки корпуса автоматики на основе трехмерных моделей»
Технология программирования – это общие методы принципы и приёмы разработки программ и последовательность их выполнения. Предназначена для разработки прикладного программного продукта который в процессе своего развития проходит несколько этапов образующих так называемый жизненный цикл программного продукта.
Производство аэрокосмической техники относится к наукоёмким высокотехнологичным отраслям экономики. Изделия АКТ характеризуются большой конструктивной сложностью высокими требованиями к качеству и точности изготовления и сборки. Задача повышения эффективности производства АКТ является весьма актуальной. Она может быть решена на основе комплексной автоматизации и механизации производственных процессов.
Решение таких задач а также этап автоматизации подготовки производства связаны с разработкой программного обеспечения различного назначения и сложности.
В настоящее время наблюдается тенденция к автоматизации производственных процессов и уменьшению затрат энергетических и материальных ресурсов. Для повышения скорости производства и качества продукции автоматизация проводится с применением САПР и станков с ЧПУ.
В данной работе представлена методика создание управляющих программ обработки корпуса автоматики на основе трехмерных моделей с использованием различных cam-систем.
Целью данной работы является создание управляющих программ которые в дальнейшем повысят эффективность изготовления детали типа «корпус автоматики» за счёт автоматизации процесса подготовки производства. Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи: провести анализ технологичности детали создать её 3D-модель произвести анализ имеющегося оборудования провести анализ программного обеспечения и выбрать рабочую среду задать стратегию обработки сгенерировать траектории движения инструмента провести верификацию программы сгенерировать коды управляющей программы.
Глава 1. Аналитическая часть4
1. Назначение и анализ конструкции детали .4
2. Анализ технологичности детали . 6
3. Характеристика станка и системы с ЧПУ . . 7
4. Анализ существующих CAM систем для подготовки и создания кадров управляющей программы 10
5. Разработка 3D модели корпуса автоматики 17
Выводы по главе .. . .22
Глава 2. Программная часть23
Библиографический список .. 34
Глава 1. Аналитическая часть
В настоящее время всё большее применение получает автоматизированное проектирование управляющих программ для обработки деталей на станках с ЧПУ данный процесс непрерывно совершенствуется и развивается. Это проектирование решает следующие задачи: обеспечение производственной технологичности конструкции изделия и совершенствование производственной системы; разработка управляющих программ; проектирование элементов производственной системы необходимых для обработки.
1.Назначение и анализ конструкции детали
Деталь предназначена для равномерного распределения жидкости по всему объему корпусной трубы.
Рис 1.1. Чертёж корпуса автоматики
многоступенчатое центральное отверстие;
перпендикулярный центральному отверстию патрубок
посадочных диаметральных поверхностей: 19H11мм 18Н8мм 80h8 мм 17H11— на данные размеры назначены жесткие допуски в связи с тем что должно обеспечиваться герметичное соединение с ответными деталями;
отверстий 5H12мм расположенных друг относительно друга под углом 60° и 3 отверстия 7H12мм расположенных друг относительно друга под углом 60° ;
уступ под прокладку;
Выгравированный указатель стрелки показывающий направление движения рабочей жидкости.
Предъявлены следующие требования по точности взаимного расположения поверхностей и форм детали:
Допуск симметричности отверстия 18H8 относительно отверстия 76H12 равен 0.03. Допуск симметричности оси отверстий 5H12 относительно 76H12 равен 01.
Шероховатость ответственных поверхностей регламентирована значениями Ra=063 мкм Ra=125 мкм. Шероховатость остальных поверхностей задана по Ra25мкм Ra32мкм и Ra 63мкм.
К материалу детали предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости.
Исходя из назначения детали и технологических требований деталь изготавливается из материала – Ст 12Х18Н10Т-ВД ГОСТ 9941-81. Данные о материале по химическому составу и механическим свойствам приведены в таблицы (табл.1.1 и 1.2).
Таблица 1.1 — Химический состав АМг6 ГОСТ 21488-97
Массовая доля элементов в %
Таблица 1.2 — Механические свойства АМг6 ГОСТ 21488-97
Твердость материала
Конструкция корпуса автоматики является сложной. По этому изготовление данной детали возможно только в условиях высокотехнологичного производства.
2. Анализ технологичности детали
Протяженность и размеры обрабатываемых поверхностей целесообразны с учетом предназначения детали. Так длина цилиндрических поверхностей для сопряжения детали в сборке обусловлена необходимостью исключить возможность перекоса сопрягаемых деталей при работе;
Деталь имеет некоторые нетехнологичные элементы:
) При обработке R5 на 23 и R2 на 34±01 т.к. здесь возможны удары при обработке.
) Имеются труднодоступные места для обработки- 22. Необходимо использование специального инструмента
) Деталь несимметрична.
Количественная оценка технологичности выражается показателем численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности. [11]
Из чертежа видно что суммарное количество указанных на чертеже размеров составляет 74. 9 по 11му 4 по 8му 10 по 12му и 51 по 14му квалитету . В то же время три поверхности имеют отклонения профиля Ra = 125 мкм остальные с Ra = 63 мкм.
Применительно к производству количественную оценку технологичности производят по коэффициентам точности Кт и шероховатости Кш:
Кт = 1-(1Тср)Кш=1Racp
Тср = ΣTRacp=ΣRainiΣni
Тср Raср – средние значения этих параметров;
ni – число размеров или поверхностей для каждого квалитета и значения параметра шероховатости.
Тср=(9×11+4×8+10×12+51×14)74=96574=1304;
Racp = (4×125+35×63)39= 578 мкм;
Таким образом на основе количественного и качественного анализа технологичности выявлено что большинство поверхностей по точности и шероховатости не вызывают особых затруднений при обработке и позволяют использовать высокоскоростные режимы резания с применением оборудования с ЧПУ позволяют вести обработку на проход. Допускается применение высокопроизводительных режимов обработки имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций.
3. Характеристика станка и системы с ЧПУ
Деталь типа «корпус автоматики» используется в гидромашинах. Согласно годовому объему выпуска выбран среднесерийный тип производства.
Необходимо произвести выбор станка с ЧПУ подходящих по характеристикам для обработки корпуса автоматики. На выбор типов станков в значительной мере влияют необходимая степень точности размеров и формы детали и чистота обрабатываемых поверхностей. Выбор станков следует производить в соответствии с размерами обрабатываемой детали и характером обработки чтобы использование всех технических возможностей станка и мощностей станка было как можно более полное.
Исходя из выше сказанных соображений для изготовления детали типа «корпус автоматики» выбираем обрабатывающий центр MDC-500. В таблице 1.3 приведены основные технические характеристики этого станка.
Таблица 1.3 – Техническая характеристика обрабатывающего центра MDC-500
Размеры рабочей поверхности стола (Д х Ш)
Расстояние от торца шпинделя до поверхности стола
Максимальная масса обрабатываемой заготовки
Количество мест в инструментальном магазине
Частота вращения главного шпинделя
Перемещение инструмента по оси X
Перемещение инструмента по оси Y
Перемещение инструмента по оси Z
Габаритные размеры станка (Д х Ш х В)
Транспортные габаритные размеры станка (Д х Ш х В)
Рис 1.2. Внешний вид обрабатывающего центра MDC-500
Характеристика системы ЧПУ
Три 32-разрядных процессора
Совместимость с G-кодом стандарта ISO
Контроль износа инструмента
Контроль нагрузки на инструмент
Винтовая интерполяция
Многооконный режим просмотра программы
Сверление сетки отверстий
Прямое нарезание резьбы метчиками
Система программирования Haas Quick Code или Visual Quick Code (VQC)
Высокоскоростная обработка
Флоппи-дисковод 35"
Задаваемые пользователем микрокоманды
Задаваемая пользователем вторая исходная позиция
Измерение положения детали
Измерение инструмента
Измерительная система Haas VQC
Управление по 4 и 5 осям
Пульт дистанционного ручного управления с маховичком
Рис. 1.3. Внешний вид системы ЧПУ Fanuc
Таблица 1. 4 - Характеристика системы ЧПУ Fanuc
Наименование параметра
Максимально управляющие оси
Max одновременно управляющие оси
Max число DIDO точек
Синхронное Составное Управление
Наложенное управление
Средство посылающие чек интерференции
Обрабатывающий центр MDC-500 с системой ЧПУ Fanuc-Haas позволяет обрабатывать деталь с размерами и характером обработки присущим деталям типа «Корпус автоматики». Необходимая степень точности размеров и формы детали а также чистота обрабатываемых поверхностей достигается при обработке на данном станке.
4. Анализ существующих CAM систем для подготовки и создания кадров управляющей программы
Целью анализа существующих CAM систем является выявить следующие функции:
- назначение пакета;
- возможность отображать графическую информацию;
- возможность изменять базы данных пакета;
- способность адаптироваться к конкретным условиям предприятия;
- наличие собственного редактора (3D модуль) как 2D изометрии так и 3D;
- возможность импорта графической информации;
- наличие баз данных типов графических элементов и типовых технологий;
- возможности работы в Интернете;
- разработка новых постпроцессоров;
- наличие визуализации обработки;
Разработка управляющей программы для обработки детали типа «Корпус автоматики» возможна при помощи специального пакета CAM систем.
Система «EdgeCam» разработана компанией Pathtrace Technology - один из ведущих мировых программных продуктов в области создания управляющих программ обработки для станков с ЧПУ токарной фрезерной и электроэрозионной групп.
Отличительной особенностью EdgeCAM является возможность ассоциативной обработки параметрических твердотельных моделей Autodesk Inventor 9 SolidWorks 2005 SolidEdge V16 ProDesktop 2001 и ProEngineer 2001 Parasolid 16.0.122 ACIS 13.0.3 CATIA V5 а также целого ряда других CAD-систем. Одновременно с новыми версиями этих программ выходит и обновление EdgeCAM для их поддержки. Загрузка моделей производится без конвертации. Вероятность потери и искажения данных при передаче полностью исключается. Изменение геометрии модели в CAD-системе приводит к автоматическому пересчету траектории обработки в EdgeCAM.
EdgeCAM предназначен для подготовки управляющих программ для вертикально- и горизонтально-фрезерных агрегатных и многопозиционных станков с ЧПУ. В возможности программы входят: 25-координатная обработка; поверхностная 3D обработка; многопозиционная обработка; ротационная обработка; 5-координатная обработка с применением разнообразных стратегий призматической и поверхностной обработки. Токарная обработка на станках с ЧПУ позволяет выполнять подготовку управляющих программ обработки наружных внутренних торцевых спиральных и винтовых поверхностей тел вращения на токарных многорезцовых и многооперационных станках с ЧПУ с использованием разнообразных стратегий: продольная и поперечная обработка торцов; предварительная обработка заготовки в продольном или поперечном направлении; контурная обработка наружных и внутренних поверхностей; предварительная и чистовая обработка наружных внутренних и торцевых выточек нарезка одно- и многозаходных резьб; выполнение фрезерных операций - токарно-фрезерная и B-осевая обработка.
К отличительным чертам EdgeCam также относиться: возможность загрузки сборок из программных продуктов So подавление перебега при обработке поверхностей что снимает необходимость создания границ.
Основным недостатком рассматриваемого программного продукта является низкое качество редактора именно поэтому EdgeCam предоставляет обширные возможности для импорта моделей из других программных продуктов.
GrafCAM2008 это надстройка верхнего уровня над системой САПР-ЧПУ2007. В противоположность языковому описанию технологического процесса изготовления детали принятой в системе САПР-ЧПУ GrafCAM полностью ориентирован на визуальные средства проектирования g-кодов (управляющих программ для станков с ЧПУ).
Однажды спроектированный техпроцесс также может быть откорректирован при помощи визуальных средств. GrafCAM содержит средства как для банальных "заплаток" элементов техпроцеса так и для использования более мощных средств параметрического проектирования и модификации всего техпроцесса. Что применять? Выбор всегда остается за технологом.
Благодаря средствам импорта DXF-файлов GrafCAM легко интегрируется с любой конструкторской CAD-системой обеспечивая сквозной цикл конструирование-проектирование. Элементы DXF-файла по мере необходимости "скалываются" в раздел разобщенной геометрии и далее используются при построении геометрии контура детали.
GrafCAM поддерживает идеологию наращиваемости решений. Использование макроаппарата САПР-ЧПУ делает возможным расширение базы автоматизации обработки типовых технологических переходов без обращений к разработчикам GrafCAM.
GrafCAM включает средства портирования САПР-ЧПУ программ. Накопленный годами багаж исходных текстов легко импортируется и визуально корректируется. Если программа сложная то ее модификация возможна при помощи как визуальных средств так и встроенного редактора - так как это было принято в версии GrafCAM 4.1.
Нажатием одной кнопки можно отобразить поверх чертежа детали автоматически рассчитанную траекторию движения и просмотреть листинг управляющей программы на любой станок для которого имеется паспорт(постпроцессор).
GrafCAM является win32 решением. Он может быть установлен на любой персональный комппьютер и работает под управлением операционных систем компании Microsoft начиная от Windows 2000 и заканчивая Windows Vista.
GrafCAM легко осваивается благодаря контекстно-чувствительной подсказке и объемной но легко изучаемой документации.
Разобщенная геометрия использованная технологом для построения контура детали отображается как совокупность точек прямых отрезков дуг и окружностей вместе со своими идентификаторами. Всего существует более 30 способов задания элементов геометрии.
При построении элементов широко применяется техника фантомов - технолог указывает нужный при помощи мыши.
В любой момент можно удалить заменить или отредактировать выбранный на экране элемент геометрии.
Одна из наиболее популярных САМ систем в мире для подготовки программ для 3-осевых и 5-осевых фрезерных станков с ЧПУ.
Инструментальное производство.
Обрабока формообразующей оснастки - литьевые формы для металла и пластмасс модельная оснастка и прочее - по прежнему самая сильная сторона PowerMILL. Здесь важно качество поверхности и отсутствие зарезов. Оптимизация программ и современные стратегии обработки где не тратится время на холостые ходы позволяют сократить время обработки по сравнению с традиционными подходами к программированию в других системах. По данным CIMDATA на сегодняшний день Delcam имеет наибольшую долю рынка производства пресс-форм и штампов во всем мире.
Современные станки с ЧПУ.
Современный высокоскоростной станок с ЧПУ требует другого подхода к программированию обработки. Переход от традиционного силового резания к высокоскоростному не только увеличивает производительность и качество обработки но и продлевает срок службы станка и инструмента. PowerMILL была одной из первых систем предложивших новый подход к программированию обработки. Сейчас возможности высокоскоростной обработки в PowerMILL превосходят все известные на рынке системы.
Если вы приобрели 5-осевой станок и предполагаете обрабатывать детали со всех сторон с одного установа или обрабатываете детали авиационной тематики с большим числом сложных карманов то PowerMILL будет лучшим выбором.
Лопатки турбинные колеса и прочие подобные изделия.
Последние разработки Delcam выполненные совместно с производителями авиационных двигателей и заложенные в новый модуль по обработке лопаток вывели PowerMILL в лидеры в этой области. Большой набор стратегий с высокой степенью автоматизации позволяет программировать такие изделия быстрее и качественнее.
Система «ProENGINEER» представляет собой комплекс программных средств предназначенный для создания моделей деталей и сборочных единиц разработки управляющих программ и оформления чертежей а также автоматического выпуска текстовых конструкторских документов.
В данной системе имеется собственный редактор (3D модуль) как 2D изометрии так и 3D. Основной пакет 3D CAD многофункционален удобен и полностью масштабируем. В нем предусмотрен наиболее широкий диапазон базовых возможностей моделирования и проектирования что позволяет выполнять работу с высоким качеством и за меньшее время. К возможностям пакета относятся:
полное твердотельное 3D-моделирование;
подробная документация для 2D- и 3D-чертежей;
моделирование сборок;
моделирование сварных швов и подготовка соответствующей документации;
проектирование механизмов и анимация проектов;
средство проверки проектов Mode
встроенные возможности работы в Интернете;
полная библиотека деталей функций инструментов и т. д.;
проектирования технологической оснастки при помощи пакета ProENGINEER Tool Des
возможность описания практически любых комбинаций расположения осей в том числе для фрезерных станков (3÷5-осевых) токарных (2÷4-осевых) токарных центров (оси C и Y) установок лазерной и пламенной резки электроэрозионных станков (2÷5-косевых) вырубных прессов (2÷3-осевых);
возможность разработки постпроцессоров с помощью пакета ProNC
имитации процесса обработки с динамическим удалением материала;
многооконный интерфейс визуализации обработки;
автоматическое обнаружение зарезов и столкновений инструмента с заготовкой или с зажимными приспособлениями;
опция динамического моделирования и анализа движения механизма (пакет ProENGINEER Mechanism Dynamics).
Основными недостатками рассматриваемой Cam системы являются: отсутствие справки на русском языке трудность освоения данной системы нет возможности связать масштаб с параметром чертежа высокая стоимость по сравнению с другими Cam системами.
CAMWorks включает в себя технологическую базу данных что позволяет анализировать и сохранять параметры используемых подходов и методов механообработки. Сохраненные данные используются для облегчения и ускорения процесса генерации траекторий резания и их передачи на станки с ЧПУ в виде машинных кодов. Возможность ручной коррекции автоматических функций позволяет контролировать корректность процесса создания управляющей программы. Данная система автоматически генерирует технологические операции и геометрию заготовки.
CAMWorks позволяет создавать управляющие программы для следующих видов работ:
- фрезерная 2-осевая обработка призматических элементов;
- фрезерная 3- 4- и 5-осевая обработка с использованием более десятка разных схем движения инструмента;
- фрезерная многопроходная 4- и 5-осевая обработка;
- центрование сверление зенкование растачивание развёртывание отверстий;
- нарезание резьбы метчиками;
- резьбофрезерование;
- 2-х и 4-х осевое точение.
Система «CAMWorks» направлена в основном на создание управляющих программ для деталей получаемых фрезерной обработкой. В нем нет модуля расчета режимов резания припусков допусков на размеры. Также к минусам данной системы можно отнести: невысокая интегрированность среды низкий уровень справки плохое качество визуализации процесса механообработки.
Система «Mastercam» - это ведущий мировой программный продукт в области создания управляющих программ обработки для станков с ЧПУ токарной фрезерной и электроэрозионной групп разработанный американской компанией CNC Software Inc.
Мощный CAD пакет позволяющий выполнять сложные задачи 3-х мерного конструирования и моделирования и поверхностной геометрии произвольной формы.
Приложение к Design позволяющее в среде Mastercam использовать весь набор функций твердотельного моделирования поддерживаемых мощным ядром Parasolid. При наличии в Mastercam Mill модуля Solids твердотельная геометрия без дополнительных преобразований может быть использована для создания траекторий обработки.
Данная Cam система позволяет проектировать и подготавливать управляющие программы 2-3- 4- и 5-координатной фрезерной токарной электроэрозионной.
Дополнительные возможности Mastercam:
- черновая обработка многих поверхностей в одной траектории контурным параллельным радиальным методами и методами проецирования просверливания и выборкой кармана;
- чистовая обработка многих поверхностей в одной траектории параллельным радиальным контурным методами и методами проецирования доводкой вертикальных и почти вертикальных стенок кривых и зон стыков поверхностей методом постоянной шероховатости;
- контроль на касание необрабатываемых поверхностей;
- полностью ассоциативная связь между УП геометрией и параметрами обработки;
- программирование для токарно-фрезерных обрабатывающих центров при объединении с Mastercam M
- визуализация процесса обработки;
- пополняемые библиотеки инструментов и материалов;
- возможность разработки постпроцессоров.
Результаты сравнения рассмотренных выше программных продуктов приведены в табл. 1.5.
Табл. 1.5 - Результаты сравнения рассмотренных выше программных продуктов
Программное обеспечение
Возможно-сть импорта моделей
Создание УП для всех современных видов станков
Создание постпроцес-соров
возможности работы в Интернете
После сравнения сделаны следующие выводы:
- система EdgeCam не подходит для использования из за переизбытка возможностей;
- система Pro-Engineer не подходит из за сложности в изучении
- система GrafCam не подходит из за скудности возможностей.
Система Mastercam позволяет решить любые задачи связанные с создание УП обработки детали типа «корпус автоматики» благодаря подключению различных подсистем с помощью которых появляются возможности создавать и работать с базами данных металлорежущего инструмента необходимых для токарной обработки представленной в данной работе и материалов; проектировать как 2D так и 3D модели деталей и заготовок для обработки; создавать постпроцессоры к возможностям этого пакета также относиться импорт моделей детали и заготовки из других программных продуктов. В базе данных металлорежущего инструмента системы Mastercam имеется практически весь инструмент необходимый для обработки. Материал детали Ст 12Х18Н10Т не содержится в базе данных материалов Cam системы Mastercam и добавлен соответствующий ему материал. В стандартный набор постпроцессоров входит постпроцессор станка с ЧПУ MDC-500 (Fanuc-Haas) предназначенный для фрезерной обработки.
Для решения целей курсового проекта выбираем систему Mastercam которая позволяет кадры УП обработки детали типа «корпус автоматики».
5. Разработка 3D модели корпуса автоматики
Чертёж корпус автоматики выполнен в CAD-системе КОМПАС-3D отечественной компании АСКОН. На основе чертежа разработана твердотельная 3D-модель в CAD-системе SolidWorks разработанной французской фирмой Dassault Systemes. Твёрдотельная модель корпуса автоматики представлена на рис. 1.1.
Рис 1.1.Твердотельная модель корпуса автоматики разработанная в «SolidWorks»
Рис.1.2. Разрез твердотельной модели корпуса автоматики.
Каркасная модель представляет геометрию детали в трёхмерном пространстве описывая положение её контуров и граней. Каркасный вид модели приведён на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Каркасная модель корпуса автоматики
Модель состоит из следующих частей: цилиндрических элементов; кругового массива отверстий; кругового массива дуг; патрубка; многоступенчатого центрального отверстия.
Эскиз поворотного элемента был создан согласно чертежу детали в плоскости YZ (Рис. 1.4). Во фронтальной плоскости через точку начало координат параллельно оси YZ построена осевая линия. Контур детали построен последовательными отрезками. С помощью команды «Повернутая бобышка» построено тело корпуса автоматики на котором далее строиться все остальные основные элементы.
Рис. 1.4. Эскиз цилиндрического тела вращения корпуса автоматики
Патрубок построен с помощью операции «Вытянутая бобышка» и «Вытянутый вырез».(Рис. 1.5) Эскизом для этих операций является окружность построенная на расстоянии от оси тела вращения корпуса автоматики взятому из чертежа. Соединение патрубка и корпуса происходит с помощью операций «Вытянутая бобышка» и «Вытянутый вырез» с выбранным параметром «До поверхности». Требования точности по симметричности поверхностей - удовлетворяются.
Рис. 1.5. Эскиз патрубка
Создание фланца отличается от предыдущих пунктов тем что вначале был создан эскиз фланца с помощью команд «Линия» «Дуга» и «Скругление» после чего командой «Вытянутая бобышка» был создан сам фланец.(Рис. 1.6) Эскиз кругового массива создавался с помощью команд «Окружность» и «Отразить». За тем применена команда «Вытянутый вырез»
Рис. 1.6. Эскиз фланца
Рис. 1.7. Дерево модели корпуса автоматики
Недостатком системы SolidWorks является отсутствие в стандартной комплектации шаблонов оформления по ЕСКД а также баз данных по российским маркам материалов. Материал 12 Х18 Н10 Т для определения массовых характеристик детали и её заготовки был добавлен в библиотеку самостоятельно по таблице соответствий.
Модель заготовки построена в CAD-системе «Solidworks». Размеры и параметры заготовки были выведены в результате конструкторской работы представленной в курсовой работе по ТМС на тему: «Проектирование технологии изготовления детали типа «корпус автоматики» с применением автоматизированного оборудования».
Проведен анализ конструкции детали которая является сложной. Анализ на технологичность выявил поверхности наиболее сложные в изготовлении. Для перевода технологии технологии механической обработки на станки с ЧПУ выбрано технологическое оборудование MDC-500 с управлением Fanuc-Haas. Проведен сравнительный анализ Cam-систем. Для выполнения курсовой работы выбран Mastercam так как он позволяет создавать УП для заданный условий. Создана 3D модели заготовки и детали корпуса автоматики.
Глава 2. Программная часть
Современные САПР существенно упрощают задачу автоматизации этапа подготовки производства. С их применением удаётся быстро реализовать проблемно-ориентированные автоматизированные рабочие места по решению ряда инженерных и других задач. Значительное сокращение сроков технологической подготовки производства при разработке технологии механической обработки стало возможным за счёт применения САПР.
В данной главе курсового проекта описана методика проектирования задачи подготовки кадров управляющих программ для станков с ЧПУ.
Структурная схема данной методики содержит в себе три основных модуля: формирования модели детали формирования УП и верификации (моделирования) обработки.
В модуль построения твердотельной модели детали (заготовки) входят следующие блоки: ввода исходных данных; создания 3D-модели детали с использованием систем «КОМПАС 3D» и «Sol экспорта данных из CAD-систем в систему Mastercam (Cam-систему). Сохранение осуществляется в форматах IGES.
В модуль формирования УП входят следующие блоки: верификация импорта модели из CAD-системы в систему принятия решения (если импорт данных прошёл без ошибок то осуществляется переход к следующему блоку); программирования процесса обработки в системе CAM.
Особенностью САПР Mastercam является дальнейшее разветвление на блоки выбор геометрии и выбор стратегий.
Блок «Выбор постпроцессора» включает в себя выбор постпроцессора подходящего для выбранного станка.
Блок «Выбор геометрии» включает в себя следующие пункты: выбор рабочих и обрабатываемых поверхностей линий граней рёбер трёхмерной модели; выбор контролируемых элементов; выбор геометрии заготовки; определение положения относительно нулевой точки.
Блок «Выбор стратегий» содержит следующие пункты: выбор плоской обработки объёмной обработки обработки карманов радиальной и вертикальной обработки контурной обработки карандашной обработки проекционной обработки.
Далее следует блок Выбор инструмента который содержит в себе следующие компоненты: выбор и назначение инструмента назначение параметров обработки выбор режимов времени функция бэкплот (визуализация переходов).
В модуль верификации полученной УП входят следующие блоки: генерация CLDATA-файла; перевода кадров УП с универсального языка в формат конкретной СЧПУ в постпроцессоре содержащий паспортные данные станков с ЧПУ а также трансляторы; визуализация процесса обработки; принятия решения (если обнаружены ошибки обработки то необходимо устранить их в блоке программирования); выбор постпроцессора постпроцессирование CLDATA-файла; передачи УП в БД либо на стойку станка с ЧПУ.
Блок-схема процесса формирования кадров УП в разработанной методике представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Блок-схема процесса формирования кадров УП в разработанной методике
Алгоритм формирования кадров УП. Модель из CAD системы импортируется в САПР Mastercam интерфейс которой показан на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Интерфейс Mastercam в режиме проектирования
Несмотря на то что существует множество CAM систем и все они отличаются интерфейсом и возможностями порядок работы с ними примерно одинаков.
Выбор геометрии. Самым первым действием технолога-программиста является выбор геометрических элементов подлежащих обработке. Такие геометрические элементы называются рабочими или обрабатываемыми. Это могут быть линии поверхности грани и рёбра 3D-моделей и т.д.
САПР Mastercam позволяет контролировать перемещение инструмента не только относительно рабочих элементов но и относительно других геометрических элементов. То есть необходимо выбрать контролируемые элементы которых инструмент не должен касаться ни при каких условиях. Также на начальном этапе проектирования обработки необходимо определиться с геометрией заготовки. Это означает что система «видит» заготовку и рассчитывает траектории исходя из припуска на обработку.
При выборе геометрических элементов подлежащих обработки необходимо учитывать положение детали и заготовки относительно нулевой точки. Нулевая точка смещается относительно модели «привязывая» её к определённому геометрическому элементу.
Трёхмерная модель корпуса автоматики импортировалась из CAD системы SolidWorks в САПР Mastercam без ошибок следовательно дерево построения правильно и корректно построено. На рис 2.3. представлена модель экспортируемая в формат системы Mastercam.
Рис 2.3. Экспортируемая модель Корпуса автоматики
Выбор постпроцессора. Постпроцессор – программа которая преобразует файл траектории движения инструмента и технологических команд (промежуточный файл) сформированный Cam системой в файл УП в соответствии с требованиями конкретного комплекса «станок - СЧПУ». На рис. 2.4. показан выбор построцессора
Выбор стратегии и инструмента назначение параметров обработки. На втором этапе создания УП обработки изделия необходимо выбрать стратегию и параметры обработки назначить инструмент и режимы резания.
Все стратегии разделяются на черновые и чистовые стратегии плоской и объёмной обработки.
В данной работе рассматривается стратегия контурной обработки фланца корпуса автоматики.
Стратегии контурной обработки предназначены для быстрой выборки большого объёма материала и подготовки.
Рис. 2.4. Выбор постпроцессора
После выбора стратегии и определения основных параметров обработки назначается режущий инструмент либо выбрирается его из библиотеки инструментов. На этом же этапе определяются режимы резания: скорость рабочей подачи обороты шпинделя и программируется включение и выключение СОЖ. Результатом этого этапа является сформированная траектория. В дереве операции системы Mastercam появляется технологическая операция.
На рис 2.5. наглядно показан выбор инструмента из библиотеки инструментов назначение режимов резания а также назначение параметров траектории.
Рис. 2.5. Окно выбора инструмента
На рис. 2.6. представлено окно выбора
Рис. 2.6. Окно выбор параметров режущего инструмента
Функция Бэкплота. Она позволяет отслеживать перемещения режущего инструмента с целью проверки правильности созданных траекторий и настройки технологических параметров операции. На рис 2.7. представлено окно настройки функции бэкплота а также визуализация перехода.
Рис. 2.7. Окно настройки функции бэкплота
Окончательная проверка осуществляется с помощью верификации. Инструменты верификации предоставляют возможности проверки движения инструмента для оценки качества и общей технологии изготовления детали. Основной смысл верификации заключается в демонстрации процесса удаления материала заготовки и возможности посмотреть на окончательный результат работы УП – модель изготовленной детали. На рис 2.8. окно настройки процесса верификации.
Рис. 2.8. Окно настройки процесса верификации
Постпроцессирование. Постпроцессор – программа которая преобразует файл траектории движения инструмента и технологических команд (промежуточный файл) сформированный Cam системой в файл УП в соответствии с требованиями конкретного комплекса «станок - СЧПУ».
Для того чтобы абстрагироваться от большого разнообразия станков систем ЧПУ и языков программирования обработки Cam система генерирует промежуточный файл содержащий информацию о траектории угле поворота инструмента и обобщённые команды управления станком. Этот промежуточный файл называется CLDATA-файлом.
Далее происходит выбор постпроцессора. Постпроцессор преобразует этот промежуточный файл в программу обработки в строгом соответствии с форматом программирования конкретного станка с ЧПУ. Такая технология позволяет во время проектирования обработки не задумываться о том на какой конкретно станок попадёт УП и какой будет её формат. Окно настройки процесса постпроцессирования показано на рис. 2.9.
Рис. 2.9. Окно настройки процесса постпроцессирования
После постпроцессирования САПР Mastercam открывает файл УП в специальном редакторе “Mastercam X Editor” то есть произошел вывод УП в БД. Данный редактор является простым и удобным инструментом для правки и передачи программ на станок с ЧПУ. Наглядно данный редактор представлен на рис. 2.10.
Рис. 2.11. Редактор “Mastercam X Editor” с текстом УП
Таким образом в результате проведения данной работы была сформирована УП обработки детали типа «корпус автоматики».
На основе 3d-модели с помощью программы Mastercam создана управляющая программа обработки корпуса автоматики. После изучения сам-системы удалось сократить время затрачиваемое на создание и отладку УП решить задачу автоматизации процесса подготовки производства детали типа «корпус автоматики» и следовательно повысить эффективность изготовления за счёт автоматизации процесса подготовки производства.
В данной главе приведена методика решения задачи автоматизированной подготовки производства за счёт моделирования процесса обработки деталей в проблемно-ориентированном рабочем месте построенном на базе САПР.
Технология программирования в производстве АКТ является комплексной задачей связанной с представлением формализацией хранением и обработкой данных.
Системы автоматизированного проектирования представляют собой готовый инструментарий для решения определённых инженерных задач. От инженера требуются знания в области проектирования и изготовления изделий АКТ а также умение работать в среде САПР. Все рутинные задачи по обработке хранению и представлению данных решаются в фоновом режиме и скрыты от инженера.
Необходимость повышения эффективности общественного производства и ускорения научно-технического прогресса ставит перед Российским машиностроением задачи широкого внедрения прогрессивных технологий на базе создания и освоения нового современного оборудования на базе станков с ЧПУ. Комплексная автоматизация и механизация основанная на применении станков с ЧПУ является важнейшим направлением в решение задач интенсификации производства. В соответствии с этим инженеру работающему в области машиностроительного производства требуется глубокие знания технологии станочного оборудования (станки с ЧПУ) компьютерной и информационно-измерительной техники.
В результате выполнения данного курсового проекта был проведен комплекс мероприятий с целью повышения эффективности изготовления деталей типа «корпус автоматики» за счёт автоматизации процесса подготовки производства. Для этого были выполнены следующие задачи:
- произведён анализ конструкции и технологичности детали;
- разработан технологический маршрут механической обработки с детали с применением станков с ЧПУ;
- произведен анализ станка и системы с ЧПУ;
- произведён анализ существующих CAM систем для подготовки и создания кадров управляющей программы;
- разработана методика создания твердотельной модели детали типа «корпус автоматики»;
- формирование УП обработки деталей типа «корпус автоматики».
Библиографический список
ГОСТ 3.1121-84. Единая система технологической документации. Общие требования к комплектности и оформлению комплектов документов на типовые и групповые технологические процессы (операции). – М.: Издательство стандартов. – 45 с.
Левко В.А. Технология программирования в производстве аэрокосмической техники: учеб. пособие В.А. Левко С.К. Сысоев А.С. Сысоев; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск 2009. – 132 с.
Ловыгин А.А. Васильев А.В. Кривцов С. Ю. Современный станок с ЧПУ и CADCAM система. – М.: «Эльф ИПР» 2006. – 286 с.
Сосонкин В.Л. Мартинов Г.М. Методика программирования станков с ЧПУ на наиболее полном полигоне вспомогательных G-функций. – М.: Логос 2004. – 101 с.
Сосонкин В.Л. Мартинов Г.М. Системы числового программного управления. – М.: Логос 2005. – 185 с.
Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 A.M. Дальский А. Г. Косилова Р. К. Мещеряков А. Г. Суслов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1986. – 656 с.
Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 A. M. Дальский А. Г. Косилова Р. К. Мещеряков А. Г. Суслов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1985. – 496 с.
Сысоев С.К. Проектирование технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие С.К. Сысоев А.С. Сысоев В.А. Левко; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – 2-е изд. перераб. и доп. – Красноярск 2007. – 308 с.
Технология машиностроения. Дипломное проектирование: учеб. пособие С.К. Сысоев Ю.А. Филиппов В.А. Левко [и др.]; под общ. ред. С.К. Сысоева; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск 2006. – 268 с.
Технология машиностроения. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» всех форм обучения Н.А. Амельченко В.Д. Утенков Л.С. Добрынина; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск 2007. – 92 с.
Технология машиностроения. Сборник задач и упражнений. В.И. Аверченков и др. М «Инфра-М 2005
Листинг УП обработки детали типа «корпус автоматики»
O0( КОРПУС АВТОМАТИКИ )
( DATE=DD-MM-YY - 19-12-11 TIME=HH:MM - 22:30 )
( MATERIAL - STEEL MM - 4130 - 300 BHN )
( T227 18. FLAT ENDMILL H227 )
N110 G0 G17 G40 G49 G80 G90
N130 G0 G90 G54 X-84.777 Y-28.162 A0. S3500 M3
N170 X-69.189 Y-19.162
N180 G2 X-60.189 Y-16.75 I9. J-15.588
N190 X-44.6 Y-25.75 I0. J-18.
N200 G3 X-35.443 Y-37.364 I44.6 J25.75
N210 G2 X-35.211 Y-37.852 I-.517 J-.545
N220 G3 X-28.25 Y-48.93 I13.961 J1.046
N230 X-14.631 Y-54.573 I28.25 J48.93
N240 G2 X-14.16 Y-54.949 I-.194 J-.725
N250 G3 X0. Y-63.5 I14.16 J7.449
N260 X14.16 Y-54.949 I0. J16.
N270 G2 X14.631 Y-54.573 I.665 J-.349
N280 G3 X39.946 Y-39.957 I-14.631 J54.573
N290 G2 X40.477 Y-39.737 I.531 J-.531
N300 X40.507 Y-39.738 I0. J-.751
N310 G3 X41.136 Y-39.75 I.629 J15.988
N320 X57.136 Y-23.75 I0. J16.
N330 X54.667 Y-15.211 I-16. J0.
N340 G2 X54.551 Y-14.81 I.635 J.401
N350 X54.577 Y-14.616 I.751 J0.
N360 G3 X56.5 Y0. I-54.577 J14.616
N370 X54.577 Y14.616 I-56.5 J0.
N380 G2 X54.551 Y14.81 I.725 J.194
N390 X54.667 Y15.211 I.751 J0.
N400 G3 X57.136 Y23.75 I-13.531 J8.539
N410 X41.136 Y39.75 I-16. J0.
N420 X40.507 Y39.738 I0. J-16.
N430 G2 X40.477 Y39.737 I-.03 J.75
N440 X39.946 Y39.957 I0. J.751
N450 G3 X26.836 Y49.72 I-39.946 J-39.957
N460 G1 X24.835 Y50.8
N480 G3 X-35.211 Y37.852 I.413 J-13.994
N490 G2 X-35.443 Y37.364 I-.749 J.057
N500 G3 X-50.079 Y12.013 I35.443 J-37.364
N510 G2 X-50.387 Y11.567 I-.731 J.175
N520 G3 X-56.5 Y0. I7.887 J-11.567
N530 X-50.387 Y-11.567 I14. J0.
N540 G2 X-50.079 Y-12.013 I-.423 J-.621
N550 G3 X-44.6 Y-25.75 I50.079 J12.013
N560 G2 X-42.189 Y-34.75 I-15.589 J-9.
N570 X-51.189 Y-50.338 I-18. J0.
N580 G1 X-66.777 Y-59.338
N620 G28 X0. Y0. A0.

чертеж детали.cdw

Неуказанные штамповочные радиусы 3-8 мм
Штамповочные уклоны не более 7
Неуказанные предельные отклонения размеров штамповки
выполнять по 6 классу АН1985 КС55-0-ОСТ92-1311-77
Размеры обеспеч. инстр
Предельные отклонения размеров радиусов по ОС92-0093-69
Предельные отклонения угловых размеров между осями двух
Маркировать 11А52.3212-0 и заводской порядковый номер на
поверхности Б. шрифтом ПО-4 ГОСТ2930-62 и стрелку
Испытать на прочность внутренним гидравлическим давлением
Испытать на герметичность сжатым воздухом давлением 0.352
При испытаниях по п.п 9 и 10 уплотнение производить по
Д. Испытания проводить согласно ОСТ 92-4291-75
Допускается поверхн.А выглладить алмазом в соответствии с
Допускается механическая обработка с шероховатостью
в местах технологических напусков
Маркировать И и клеймить К на бирке.

ЭФ.cdw

эскиз первичного элемента
D модель корпуса автоматики
Импорт модели в Cam-систему
Настройка инструмента
Постпроцессирование УП
эскиз второго элемента