Автоматизированное проектирование станочной оснастки

Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

ТЕМА :

Автоматизированное проектирование станочной оснастки.

Факультет : ЛА

Группа : С-72

Студент : Варфоломеева М.О.

Руководитель : Нарышева Г. Г.

Новосибирск , 2001 г .

Содержание :

1. Введение……………………………………………………………..3

1.1. Станочные приспособления - классификация,виды…3

1.2. CAD/CAM системы – что это ?………………………..6

2. Методология проектирования станочной оснастки :

2.1. Традиционное проектирование………………………8

2.2. Автоматизированное проектирование………………14

2.3. Основные функции САПР и изготовления технологической оснастки…………………………...16

3. Основные характеристики некоторых существующих CAD/CAM систем …………………………………………………22

3.1. bCAD……………………………………………………25

3.2. ГеММА 3D при производстве технологической

оснастки на оборудовании с ЧПУ…………………….34

3.3. ADEM CAD/CAM……………………………………...37

3.4. Графика-81 …………………………………………….41

3.5 Базис 3.5. ………………………………………………45

3.6. Solid Edge ……………………………………………...56

4. Создание стандартных деталей в системе SolidEdge……………65

4.1. Палец установочный цилиндрический постоянный...65

4.2. Прихват предвижной фасонный……………………...67

5. Заключение………………………………………………………….67

6. Литература………………………………………………………….68

7. Приложения………………………………………………………...70

1. Введение .

1.1. СТАНОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ . КЛАССИФИКАЦИЯ , ВИДЫ .

1.1.1. Станочные приспособления .

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет:

- устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить ее точность;

- увеличить производительность труда на операции;

- снизить себестоимость продукции;

- облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

- расширить технологические возможности оборудования;

- организовать многостаночное обслуживание;

- применить технически обоснованные нормы времени и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технического прогресса, требует создания конструкций приспособлений, методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15... 20 % от затрат на оборудование для технологического процесса обработки деталей машин или 10-24 % от стоимости машины. Станочные приспособления занимают наибольший удельный вес по стоимости и трудоемкости изготовления в общем количестве различных типов технологической оснастки.

2.1.1. Классификация приспособлений .

Классификацию приспособлений проводят по следующим признакам:

1. По целевому назначению приспособления делят на пять групп:

- станочные приспособления для установки и закрепления обрабатываемых заготовок на станках. В зависимости от вида обработки различают токарные, фрезерные, сверлильные, расточные, шлифовальные и другие приспособления;

- приспособления для крепления режущего инструмента. Они характеризуются большим числом нормализованных деталей и конструкций, что объясняется нормализацией и стандартизацией самих режущих инструментов;

- сборочные приспособления используют при выполнении сборочных операций, требующих большой точности сборки и приложения больших усилий;

- контрольно-измерительные приспособления применяют для контроля заготовок, промежуточного и окончательного контроля, а также для проверки собранных узлов и машин. Контрольные приспособления служат для установки мерительного инструмента;

- приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок, а также отдельных деталей и узлов при сборке.

2. По степени специализации приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные приспособления (УП) используют для расширения технологических возможностей металлорежущих станков. К ним относятся универсальные, поворотные, делительные столы; самоцентрирующие патроны.

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) применяются для базирования и закрепления однотипных заготовок в условиях единичного и мелкосерийного производства. К этому типу принадлежат универсальные патроны с неразъемными кулачками, универсальные фрезерные и слесарные тиски.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) используют для базирования и закрепления заготовок в условиях многономенклатурного производства. К ним относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски, скальчатые кондукторы.

Специализированные безналадочные приспособления (СБП) используют для базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивным признакам и требующих одинаковой обработки. К таким приспособлениям принадлежат приспособления для обработки ступенчатых валиков, втулок, фланцев, дисков, корпусных деталей и др.

Специализированные наладочные приспособления (СНП) применяют для базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивно-технологическим признакам и требующих для их обработки выполнения однотипных операций и специальных наладок.

Универсально-сборные приспособления (УСП) применяют для базирования и закрепления конкретной детали. Из комплекта УСП собирают специальное приспособление, которое затем разбирают, а элементы УСП многократно используют для сборки других приспособлений.

Специальные приспособления (СП) используют для выполнения определенной операции и при обработке конкретной детали. Такие приспособления называются одноцелевыми. Их применяют в крупносерийном и массовом производстве.

3. По функциональному назначению элементы приспособлений делят на установочные, зажимные, силовые приводы, элементы для направления режущего инструмента, вспомогательные механизмы, а также вспомогательные и крепежные детали (рукоятки, сухари, шпонки). Все эти элементы соединяются корпусными деталями.

4. По степени механизации и автоматизации приспособления подразделяют на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

Современные приспособления - это большой класс технологических объектов, отличающихся многообразием конструкций, многокомпонентностью и иерархичностью структуры, сложной геометрией составляющих и широким диапазоном изменения размеров, различной степенью универсальности и типовности.

Для авиапроизводства характерным является то, что среди большого объёма создавамых конструкций удельный вес типовых приспособлений весьма невысок. Поэтому проектирование невозможно свести только к размерным и некоторым другим расчётам. В принципе, это цельный комплекс серьёзных проблем и задач, к решению которых необходимо привлекать современные методы и средства автоматизации.

1.2. CAD/CAM СИСТЕМЫ – ЧТО ЭТО?

CAD/CAM системами на западе называют то, что в странах бывшего СССР принято было называть аббре-виатурой САПР, то есть Системы Автоматизированного ПРоектирования. Впервые термин СAD прозвучал в конце 50-х гг прошлого века в Массачусетском технологическом институте в США. Распространение эта аббревиатура получила уже в 70-х гг как между-народное обозначение технологии конструкторских работ. С началом примения вычислительной техники под словом CAD подразумевалась обработка данных средствами машинной графики. Однако этот один

термин не отражает всего того, что им иногда называют. Например,САПР могут предназначаться для: черчения,для прочерчивания (эскизирования) или и для того, и для другого сразу. Сама же аббревиату-ра CAD может расшифровываться так: Computer Aided Design,или Computer Aided Drafting (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью ЭВМ).Понятия «конструирование» и «черчение с помощью ЭВМ» - всего лишь малая часть функций, выполняемых САПР. Многие из систем выполняют су-щественно больше функций, чем просто черчение и конструирование. И существует их более точное обозначение :

САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные расчёты с помощью ЭВМ, исключая автоматизирование чертёжных работ).Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня– для обозначения

всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью компьютера.

CAM - Computer Aided Manufacturing. Программирование устройств ЧПУ станков с помощью CAD-систем отождествляют с понятием CAM (так называемые CAD/CAM системы).В иных случаях под САМ понимают применение ЭВМ в управлении производством и движением материалов.

CAQ - Computer Aided Quality Assurance.Определяет поддерживаемое компьютером обеспечение качества, прежде всего программирование измерительных машин.

САР - Computer Aided Planning – автономное проектирование технологических процессов, например, при подготовке производства.

CIM - Computer Integrated Manufacturing – взаимадействие всех названных отдельных сфер деятельности производственного предприятия, поддерживаемого ЭВМ.

При традиционном проектировании оснастки трудоём-кость работ составляет от 50 нормо-часов до нес-

кольких тысяч, а в общем – несколько миллионов. Испольование систем автоматизированного проекти-рования и изготовления оснастки позволяет не только снизить трудоёмкость, временные и денежные затраты, но освободить человека от большого коли-чества однообразной работы, например, от оформле-ния большей части документопотока.

СAD/CAM-системы находят применение в широком ди-апазоне инженерной деятельности,начиная с решения сравнительно простых задач проектирования и изго-товления конструкторско-технологической докумен-тации и, кончая, задачами объёмного геометричес-кого моделирования, ведением проекта, управления распределенным процессом проектирования и т.п. Современные изделия можно создать только с ис-пользованием CAD/CAM-систем на всех стадиях про-ектирования, изготовления и эксплуатации.

Разработка и создание CAD/CAM-систем является достаточно сложным и длительным процессом, тре-бует значительных затрат материальных и людских ресурсов. К сожалению, за последние годы государ-ственная политика по отношению к коллективам, создающим CAD/CAM-системы, резко изменилась. Из -за отсутствия централизованного финансирования практически прекращены новые разработки в этой области. Значительное количество коллективов –разработчиков распалось. В результате, например, среди отечественных машиностроительных CAD-систем поставляемых на рынок, продавалось не более пяти 2D-систем и не более одной-двух 3D-систем. Пол-ностью отсутствовали системы для проектирования в радиоэлектронике, строительстве и архитектуре. В то же время значительные средства расходуются организациями на закупку дорогостоящих зарубежных CAD/CAM-систем.Пользователи на местах оказываются неподготовленными к применению этих систем,и иногда случается,что в одной организации скапли-ваются несколько типов дублирующих друг друга систем,порой практически неэксплуатируемых.

Развитие отечественных CAD/CAM-систем и их широ-кое использование в промышленности позволит су-щественно сократить затраты на закупку таких сис-тем за рубежом и тем самым поддержать собственные

научные разработки в этой области.

2. Методология проектирования станочной оснастки .

2.1. ТРАДИЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ .

2.1.1. Исходные данные .

Разработка конструкции приспособления заключается в постепенном построении эскиза, выражающего идею приспособления, по контуру обрабатываемой детали. При конструировании приспособлений тщательному изучению и анализу подвергают обрабатываемую деталь, станок, на котором планируется оснащаемая операция, способ подвода режущего инструмента и охлаждающей жидкости, средства обеспечения установки детали, удаления стружки и др. Учитывают положение станочника относительно проектируемого приспособления и оборудования, размер партии деталей и планируемую производительность обработки, структуру технологической операции и режимы резания, вес заготовки,способ её загрузки и выгрузки.

В процессе анализа обрабатываемой детали выделяют поверхности, подлежащие обработке в проектируемом приспособлении, поверхности, назаначенные технологическими базами и под зажимы. Изучают геометрическую форму, размеры, координаты взаимного расположения поверхностей, а также требования точности обработки.

2.1.2. Порядок проектирования .

Конструирование функциональных элементов приспо-собления создаётся постепенно по мере аналитичес-кого рассмотрения функциональных поверхностей обрабатываемой детали. При этом на стадии констру-

ирования каждой очередной фукциональной группы элементов осуществляется их увязка с решениями, полученными на более ранних стадиях.

Наиболее общие методические указания по конструи-рованию приспособлений приведены в следующих пунктах:

1. Конструирование установочных элементов.

При анализе технологических баз (установочной,

направляющей, опорной) принимают решения о типах, размерах, пространственном положении и точностном исполнении установочных элементов станочного приспособления. Эти решения фиксирут на чертеже, содержащем изоборажение обрабатываемой детали. Конструкция установочных элементов приспособления зависит от формы, размеров, расположения и точности баз обрабатываемой детали.

2. Конструирование направляющих элементов.

В результате изучения обрабатываемых поверхностей детали принимают решения о конструкции элементов приспособления для направления режущего инструмен-та (кондукторных втулок в сверильных приспособле-ниях, установов в приспособлених для фрезерования и др.)

3. Конструирование зажимных элементов.

Конструкцию зажимных элементов и устройств приспособления определяют при проектировании после анализа формы и размеров поверхностей обрабатыва-емой детали, назначенных технологом под зажим. При этом учитывают силовые факторы, имеющие место в процессе обработки в приспособлении, а также требования производительности и экономичности конструкции.

4. Конструирование корпуса.

Осуществляют на завершающем этапе разработки приспособления. Конструкция корпуса в целом должна объединять все функциональные сборочные единицы и детали, иметь достаточную жёсткость, предотвращающую потери точности обработки детали.

2.1.3. Расчёты .

К основным расчётам можно отнести расчёты зажимных усилий прихватов и различных зажимных устройств, расчётры пальцев на срез, погрешности базирования и экономические расчёты.

Примеры :

а) Расчёт пальцев. Нередки случаи, когда в качестве технологической базы детали использую-тся цилиндрические отверстия (два или одно).

L +δ΄ до оси срезанного пальца.

ε b ε

L + δ до оси отверстия изделия.

Рис. 1.

При установке детали на один установочный палец, последний снабжается двусторонним срезом (см. рис.1.), что позволяет компенсировать допустимые отклонения размеров между осью отверстия и базовой плоскостью детали и между осью установочного пальца и той же плоскостью.Ширина направляющего пояска b:

b=(D∙Δmin-∑^2)/∑ (2.1)

где D – номинальный диаметр пальца;

∆min – минимальный радиальный зазор между

направляющим пояском и стенкой отверстия;

∑=δ+δ’ – величина возможного смещения отверстия

относительно установочного пальца;

δ – допуск на размер от базовой плоскости до оси

отверстия детали;

δ’ – допуск на размер от базовой плоскости до оси

срезанного пальца.

При установке на два пальца один из них выполняется срезанным.В этом случае компенсируются допустимые отклонения размеров между осями отверстий детали и осями установочных пальцев приспособления. Ширина направляющего пояска b тогда будет определяться так:

b=(D∙Δmin-(∑-Δ’min)^2)/∑-Δ’min

где ∑=δ+δ’ – величина возможного смещения

отверстий относительно установочных

пальцев за счёт допусков на межцентровые

расстояния(на детали δ и в

приспособлении δ’);

Δ’min – минимальный радиальный зазор между стенкой

отверстия и цилиндрическим пальцем,

выбираемый в зависимости от требуемой

точности установки и технологических

факторов и обеспечивающий лёгкость

посадки.

Наибольший перекос детали вследствие имеющихся зазоров между установочными пальцами и отверстиями определяются по формуле:

Sin α =( αo+αn+2Δmin +α’o+α’n+2Δ’min)/2L (2.2)

Где αo , α’o – допуски на отверстия соответсвенно

под срезанный и цилиндрический пальцы;

αn , α’n – допуски на пальцы (срезанный и

цилиндрический).

В направлении линии центров погрешности установки составляют:

С’= α’o+α’n+2Δ’min

С = С’+2δ

Приведённые выше зависимости показывают, что точность установки можно повысить путём замены цилиндрического жёсткого пальца самоцентрирующимся разжимным.При этом получим:

С’=