Высокоинтегрированные технологии в металлообработке
Покупка
Тематика:
Системы автоматического проектирования
Издательство:
ДМК Пресс
Год издания: 2011
Кол-во страниц: 208
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-94074-628-7
Артикул: 615877.01.99
Учебное пособие содержит материал для выполнения курсового проекта «Разработка элементов интегрированной технологии проектирования и изготовления детали-представителя», включающего в себя построение модели детали и сборочного узла, проектирование технологического процесса изготовления, в том числе управляющую программу для станка с ЧПУ и разработку расчетно-аналитического модуля конструкторско-технологического назначения. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения», специализация «САПР технологических процессов». Будет полезно студентам средних специальных учебных заведений, а также конструкторам и технологам машиностроительных предприятий.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
УДК 004.4 ББК 32.973.26-018.2 Б91 Б91 Бунаков П. Ю. Широких Э.В. Высокоинтегрированные технологии в металлообработке. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 208 с.: ил. ISBN 978-5-94074-628-7 Учебное пособие содержит материал для выполнения курсового проекта «Разработка элементов интегрированной технологии проектирования и изготовления детали-представителя», включающего в себя построение модели детали и сборочного узла, проектирование технологического процесса изготовления, в том числе управляющую программу для станка с ЧПУ и разработку расчетно-аналитического модуля конструкторско-технологического назначения. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения», специализация «САПР технологических процессов». Будет полезно студентам средних специальных учебных заведений, а также конструкторам и технологам машиностроительных предприятий. УДК 004.4 ББК 32.973.26-018.2 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Бунаков П. Ю. Широких Э.В., 2011 ISBN 978-5-94074© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2011 С П В Г т Г п Г о п Г с 628 7
сс, та и оса и и ти ибых 2 ой ла ть ую тс 9 Содержание Предисловие ................................................................. 6 Введение .......................................................................... 7 Глава 1. Высокоинтегрированные технологии проектирования ................................ 9 Глава 2. Задачи курсового проектирования ..........................................................15 Глава 3. Разработка маршрутнооперационного технологического процесса .........................................................................21 3.1. Определение структуры операций .......................22 3.2. Выбор оборудования для обработки поверхностей ...................................................................27 3.3. Определение промежуточных припусков и размеров ...........................................................................32 3.4. Определение режимов резания и технических норм времени ..................................................................38 Глава 4. Основные возможности системы Т-FLЕХ ..........................................................47
Содержание 4 Глава 5. Проектирование УП для станка с ЧПУ ..................................................................57 5.1. Математическая характеристика поверхностей ...................................................................58 5.2. Формирование математической модели ............66 5.2.1. 3D-элементы построения .........................................66 5.2.2. Основные трехмерные операции ..............................72 5.2.3. Построение 3D-модели ............................................77 5.3. Проектирование управляющей программы .......97 5.3.1. Выбор инструмента ..................................................97 5.3.2. Выбор вида обработки ...........................................101 5.3.3. Выбор постпроцессора и имитация обработки .......109 5.3.4. Проектирование управляющих программ ...............112 5.4. Операторы управляющей программы ...............120 Глава 6. Проектирование станочного приспособления .......................................................125 6.1. Методика проектирования станочных приспособлений ............................................................126 6.2. Пример проектирования станочного приспособления ............................................................131 6.2.1. Составление схемы базирования ...........................131 6.2.2. Составление компоновочной схемы .......................131 6.3. Расчет усилий зажима ..........................................134 Г С З П С
Содержание 5 7 8 6 6 2 7 7 7 1 9 2 0 5 6 1 1 1 4 Глава 7. Расширение функциональности САПР ................................................................................141 7.1. Визуальная среда программирования ..............142 7.2. Основы языка программирования Pascal .........144 7.2.1. Типы данных ...........................................................147 7.2.2. Операторы языка ...................................................150 7.2.3. Процедуры и функции ............................................157 7.3. Основные понятия визуального программирования .......................................................162 7.3.1. Структура программного модуля ............................163 7.3.2. Проектирование приложения .................................164 7.3.3. Связь с системой T-FLEX ........................................174 7.4. Разработка прикладного программного модуля .............................................................................190 7.4.1. Постановка задачи .................................................190 7.4.2. Разработка алгоритма и блок-схемы ......................192 7.4.3. Кодирование и отладка программы ........................193 7.4.4. Разработка документации ......................................198 Заключение .................................................................201 Перечень используемых сокращений .........203 Список литературы .................................................205
Предисловие Широкое использование на промышленных предприятиях современных систем автоматизированного проектирования (САПР), новых станков с числовым программным управлением, обрабатывающих центров и автоматических линий коренным образом изменило роль инженера-технолога. Технолог сегодня – это специалист, способный применять самые передовые технологии для производства новых деталей и машин высокого качества на основе фундаментального технического образования и активного использования систем автоматизированного проектирования. Настоящее издание содержит теоретические, методические и практи ческие материалы для выполнения курсового проекта «Разработка элементов интегрированной технологии проектирования и изготовления деталипредставителя» и основано на материалах курса «Высокоинтегрированные технологии в металлообработке (САD/САМ/САЕ-технологии)», который разработан и ведется авторами в Коломенском институте (филиале) Московского государственного открытого университета (КИ (ф) МГОУ) для студентов специальности «Технология машиностроения». При написании книги с разрешения компании «Топ Системы» исполь зовались материалы из документации по системе T-FLEX. Авторы надеются, что книга найдет своего читателя среди преподавате лей и студентов конструкторских и технологических специальностей высших и средних специальных учебных заведений, и будут признательны за все конструктивные замечания и предложения по ее содержанию. В В пр ня ти ва эт ну ре ст ох че в по ва сп М за ал ен ох ги те м Ч ны ж ся (С ю
ых с оа. осго иниые ый сля ь еыза Введение В условиях рыночной экономики особую актуальность для предприятий приобретают задачи повышения качества и технико-экономического уровня проектируемой и выпускаемой продукции, эффективности и надежности объектов проектирования, сокращения сроков и затрат на проектирование, технологическую подготовку и производство продукции. Решение этих задач требует широкого внедрения САПР в проектно-производственную деятельность. Современный этап автоматизации характеризуется переходом от автоматизации отдельных инженерно-технических расчетов и структурных подразделений предприятий к комплексной автоматизации, охватывающей весь жизненный цикл изделий. Учитывая растущую потребность промышленных предприятий в техни ческих специалистах нового поколения, необходимо широко использовать в учебном процессе передовые технологии автоматизации, организовывать подготовку специалистов по новым специализациям, отражающим требования современных машиностроительных предприятий. Одной из таких специализаций является открытая в Коломенском институте (филиале) Московского государственного открытого университета новая специализация «САПР технологических процессов» (САПР ТП) в рамках специальности 151001 «Технология машиностроения» [5, 7, 8]. По предложению выпускающей кафедры «Технология машиностро ения» и решению Совета вуза набор дисциплин специализации должен охватывать основные информационные задачи конструкторско-технологической подготовки производства с акцентом на современные высокоинтегрированные системы трехмерного графического моделирования, автоматизированную разработку управляющих программ для оборудования с ЧПУ, изучение технологических баз (ТБ) данных на основе универсальных СУБД, использование PLM-систем для информационной поддержки жизненного цикла изделия. Методическим завершением цикла дисциплин специализации являет ся дисциплина «Высокоинтегрированные технологии в металлообработке (САD/САМ/САЕ-технологии)», в которой комплексно изучаются следующие вопросы: структура и место САПР в интегрированных производственных системах, взаимосвязь систем конструкторского и технологического проектирования; классификация существующих конструкторских и технологических • •
Введение 8 САПР; технологии системного подхода и функционально-стоимостного анализа в задачах проектирования; объектно-ориентированное проектирование в конструкторско-технологических задачах; гуманитарные аспекты автоматизации, связанные с такими факторами, как правильное понимание роли и места САПР на предприятии, необходимость перехода на новый уровень мышления и организации труда, усиление ответственности за результаты своей работы и т. д.; методы разработки и преобразования математических моделей в ходе решения проектных задач, модели и методы решения задач технологического проектирования, структурной и параметрической оптимизации ТП; методы построения элементов лингвистического, математического, информационного и программного обеспечения САПР; инструментальные средства разработки программного обеспечения и программной документации; принципы организации интерфейса прикладных систем, входные и выходные языки САПР, интерактивный режим работы в САПР. По данной дисциплине выполняется курсовой проект «Разработка эле ментов интегрированной технологии проектирования и изготовления детали-представителя», что должно сформировать у студентов понимание комплексного характера автоматизации проектирования и конечной ее цели – информационной интеграции всех конструкторско-технологических и производственных подразделений в единое целое. Это предполагает наличие глубоких знаний как в области технологии машиностроения, так и в области САПР. При курсовом проектировании студенты ориентируются на работу над реальными проектами, отражающими конкретные производственные задачи, требующие расширения автоматизации отдельных этапов технологического проектирования, что позволяет им более четко осознать свое место в профессиональном пространстве. В настоящем учебном пособии рассматриваются теоретические, мето дические и практические вопросы, возникающие в процессе выполнения курсового проекта по дисциплине «Высокоинтегрированные технологии в металлообработке (САD/САМ/САЕ-технологии)». • • • • • • • В т
го х аи, ии ; в хп о, ия и ееие ее сет ак ад аоое оия в Глава 1 Высокоинтегрированные технологии проектирования
Высокоинтегрированные технологии проектирования 10 Современные информационные технологии, точно так же как и современные технологии материального производства, позволяют значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить ее себестоимость, сроки проектирования и технологической подготовки. Базовым принципом информатизации материального производства в настоящее время является единое информационное объединение всех этапов жизненного цикла изделия (ЖЦИ): от маркетинговых исследований и концептуального проектирования до отгрузки заказчику готовой продукции и технического сопровождения [11, 14]. Этот принцип получил название CALS-технология (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла), или высокоинтегрированная технология (ВИТ) проектирования и производства [15, 16]. Суть высокоинтегрированных технологий заключается в применении принципов информационной поддержки на всех стадиях жизненного цикла изделий, которая обеспечивает единые способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла. Важнейшим базовым принципом таких технологий является безбумажный обмен данными между всеми этапами ЖЦИ. Целью внедрения высокоинтегрированных технологий является при менение эффективных методов проектирования в единой автоматизированной системе с целью повышения экономической эффективности работы машиностроительного предприятия. Стратегия ВИТ базируется на полном электронном описании изделий и процессов изготовления и включает в себя: маркетинг; концептуальное и рабочее проектирование; анализ и оптимизацию проекта; технологическую подготовку производства; изготовление и эксплуатацию объекта. Производственный цикл нового изделия всегда начинается с выработки его концепции на основе маркетинговых исследований соответствующего сегмента рынка. Первоначально она прорабатывается в общем виде, затем уточняется в деталях, анализируется и совершенствуется. После подробной конструктивной разработки концепции формируется план выпуска нового изделия. Следующим этапом является конструирование, включающее в себя формирование математических моделей объектов, их анализ и оптимизацию технических характеристик, разработку проектно-конструкторской документации. На основе этой информации выполняется этап • • • • • те м пр м де ли зи пр си ки по ра Н ра из эк ут ли и вс но зи
ено и, ой зие оой ил rt ки ии кми иду иити ся и ки го м бка аиз сап Высокоинтегрированные технологии проектирования технологического проектирования, целью которого является разработка маршрутных и операционных технологий изготовления, управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, инструментов и станочных приспособлений. Этим этапом завершается проектная деятельность (конечно, если не считать модернизацию конструкции изделия по результатам его эксплуатации). Далее следует этап изготовления изделия, который в условиях автомати зированного производства должен выполняться с широким применением промышленных ЭВМ и роботов, внедрением гибких автоматизированных систем, позволяющих быстро и эффективно адаптировать технологические процессы на изготовление новых изделий в широком диапазоне. Изготовленное изделие, прошедшее контроль качества, отгружается потребителю, и начинается его эксплуатация. Поведение и показатели работы изделия в процессе эксплуатации анализируются изготовителем. На основе полученных данных и последних достижений науки и техники разрабатываются планы модернизации существующих и выпуска новых изделий, лучшим образом решающих поставленные задачи. В процессе эксплуатации изделие морально и физически стареет и в конце концов утилизируется. Совокупность рассмотренных этапов и образует жизненный цикл изде лия, который можно разбить на три стадии: проектная, производственная и эксплуатационная. Он включает в себя: маркетинговые исследования и обоснование необходимости разработки нового изделия; разработку концепции изделия и анализ ее осуществимости; формирование математической модели изделия; анализ и оптимизацию структуры и параметров изделия; разработку проектной документации; технологическую подготовку производства: проектирование технологических процессов, планирование выпуска, разработку УП для станков с ЧПУ; изготовление изделий; контроль качества и отгрузку заказчику; эксплуатационное сопровождение. В глобальном смысле целью внедрения ВИТ является автоматизация всего жизненного цикла изделия. На рис. 1.1 показаны основные проектно-производственные этапы ЖЦИ машиностроения и те типы автоматизированных систем, которые на них используются [14]. • • • • • • • • •
Высокоинтегрированные технологии проектирования 12 Производство качественной продукции на современных машиностро ительных предприятиях, выпускающих технически сложные промышленные изделия, невозможно без широкого использования автоматизированных систем для формирования, обработки и использования всей необходимой информации о свойствах изделий и процессов их изготовления. Разнообразие задач, решаемых на этапах ЖЦИ, связанных с конструированием и технологической подготовкой производства, обусловливает широкий спектр применяемых автоматизированных систем. Автоматизированное конструирование (Computer-Aided Design – CAD) представляет собой технологию использования компьютерных систем для создания и изменения математических моделей изделий, а также формирования чертежно-конструкторской документации. Самая важная его функция – определение геометрии конструкции (детали механизма, Рис. 1.1. Жизненный цикл изделия уз ю т чт то и ва C C те де ко ра ли ан ги uf си уп со пр ны ге м в ло то пр ва об об ра ки ро в те
ошией еует – сже ая а, Высокоинтегрированные технологии проектирования узла, сборки и т. п.), поскольку именно геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта. Для этой цели применяются системы автоматизированного проектирования – САПР. Следует отметить, что эта отечественная аббревиатура используется как для обозначения только систем автоматизированного конструирования (CAD-систем), так и для обозначения комплексных систем автоматизированного проектирования, то есть в качестве общего термина для обозначения CAD/CAM/ CAE/PDM-систем. Автоматизированный анализ проектов (Computer-Aided Engineering – CAE) – это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для анализа геометрии изделий, моделирования и изучения их поведения в различных условиях с целью усовершенствования и оптимизации конструкции. Современные системы CAE могут осуществлять множество различных вариантов анализа: прочностные расчеты, кинематический анализ траекторий движения и скорости звеньев в механизмах, динамический анализ нагрузок и смещений в сложных составных устройствах, анализ логики систем автоматического управления и т. д. Автоматизированная подготовка производства (Computer-Aided Man ufacturing – CAM) является технологией использования компьютерных систем для технологической подготовки производства, планирования, управления и контроля производственных операций. Одним из наиболее современных подходов к автоматизации производства является числовое программное управление, которое заключается в использовании машинных команд для управления работой станков. CAM-системы способны генерировать УП для станков с ЧПУ на основании геометрических параметров, получаемых из математических моделей изделий, формируемых в CAD-системах, и дополнительных сведений, предоставляемых технологом. Другой важной задачей, решаемой CAM-системами, является автоматизация разработки маршрутных и операционных технологических процессов (ТП) изготовления изделий. Она решается на основе использования принципов групповой технологии, заключающейся в использовании оборудования и организации производства по принципу технологической общности деталей-представителей. В настоящее время системы автоматизированной подготовки производства разделяют на две группы: под CAM-системами понимают системы подготовки управляющих программ для всех видов станков с ЧПУ, а автоматизированные системы проектирования технологических процессов выделяют в класс CAPP-систем (Computer-Aided Process Planning – планирование технологических процессов).