Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса 9
1.1. Модели объектов, применяемые в автоматизированном проектировании 9
1.2. Синтез технологических операций 14
1.3. Модификация геометрического образа детали в процессе обработки 19
1.4. Расчет припусков детали 25
2. Модели деталей типа тел вращения 31
2.1. Аналитическая модель 31
2.2. Логическая модель 41
2.3. Дифференциальные характеристики 45
3. Модификация геометрической информации в процессе технологической обработки тел вращения на токарных станках 54
3.1. Модификация аналитической модели детали в процессе технологической обработки тел вращения на токарных станках 54
3.2. Структурирование поверхностей, получаемых в процессе обработки деталей типа тел вращения 61
3.3. Алгоритм модификации 70
3.4. Алгоритм нахождения соответствия между формой режущего лезвия инструмента, параметрами обработки, формой и числом образующихся при обработке поверхностей 85
3.5. Алгоритм пересчета размеров и изменения математической модели детали типа "тело вращения" при токарной обработке 92
3.6. Алгоритм нахождения точки пересечения режущей кромки инструмента и обрабатываемой поверхности 100
4. Алгоритм распределения припуска при обработке деталей типа тело вращения 111
4.1. Расчет припуска при изменении положения детали в теле заготовки 111
4.2. Алгоритм нахождения величины распределения припуска при смещении детали относительно тела заготовки 119
5. Методика расчета распре деления припуск а при смешении детали в теле заготовки 125
5.1. Выбор систем координат 127
5.2.1. Описание поверхностей детали и заготовки в локальных системах координат 128
5.2.2. Описание поверхностей детали и заготовки в глобальных системах координат 131
5.2.3. Приведение детали и заготовки к одной системе координат 135
5.3. Вычисление расстояния между поверхностями детали и заготовки в некоторых точках 139
6. Разработка программных средств модификации 150
6.1. Интерфейс и логическая схема программы модификации математической модели детали в процессе моделирования обработки 150
6.2. Интерфейс и логическая схема программы по расчету расстояния между поверхностями детали и заготовки 158
Выводы 169
Заключение 171
Список литературы 172
Приложение 183
- Модификация геометрического образа детали в процессе обработки
- Структурирование поверхностей, получаемых в процессе обработки деталей типа тел вращения
- Алгоритм нахождения величины распределения припуска при смещении детали относительно тела заготовки
- Описание поверхностей детали и заготовки в глобальных системах координат
Введение к работе
Автоматизация проектирования технологических процессов на сегодняшний день является важнейшим этапом при подготовке производства изделий. Одной из главных задач автоматизации проектирования технологических процессов является создание моделей, учитывающих параметры и закономерности протекания технологических процессов, воздействуя на которые можно приблизить проектируемый технологический процесс к реальным условиям производства.
В современных условиях развития рыночной экономики большое значение получает конкурентоспособность изделия, что в свою очередь зависит от гибкости производства. Требования быстрой сменяемости, вызванной номенклатурной особенностью и серийностью изделий, обуславливают использование станков с ЧПУ.
Технологический процесс обработки на станках с ЧПУ, в отличие от традиционного технологического процесса, требует большей детализации при решении технологических задач и учета специфики представления информации. Поэтому актуальной проблемой является автоматизация как процесса в целом, так и отдельного технологического перехода. Решение возникающих вопросов обусловило необходимость применения вычислительных моделей технологического процесса, а, следовательно, и использование математических методов и вычислительной техники.
Существует ряд отечественных и зарубежных систем, таких, PartMaker, САМ-система ГеММа 3D, T-FLEX/ЧПУ, ТехноПро, CATIA которые выполняют моделирование процесса обработки вплоть до разработки управляющей программы для станков с ЧПУ. В существующих САПР ТП в достаточной мере исследованы проблемы формирования маршрута обработки, выбора оборудования и средств технологического оснащения и разработки инструментальных наладок для технологических процессов обработки деталей типа валов, фланцев, втулок и некоторых других. В то время как, автоматизации проектирования отдельного перехода уделяется меньше внимания в виду сложности охвата всех возможных схем обработки. Вычисление координат опорных точек контуров с помощью исходной схемы обработки (геометрически на плоскости) не позволяет учитывать влияние параметров системы (угловая, линейная скорости, дискретность перемещения инструмента) на геометрию обрабатываемой поверхности. При проектировании перехода модификация модели детали внутри него осуществляется в диалоговом режиме, при этом принципы модификации детали остаются не раскрытыми, что является важным при автоматизации проектирования технологических процессов для станков с ЧПУ.
Цель диссертационной работы: выявление закономерностей и структуры модификации геометрического образа детали внутри перехода в процессе технологического проектирования токарной обработки на станках с ЧПУ.
Для достижения цели поставлены следующие научные задачи:
1. Разработать схему модификации моделей деталей при моделировании технологической обработки деталей типа тело вращения.
2. Разработать принципы структурирования схем образования поверхностей, получаемых в различных условиях при обработке не на проход деталей типа тел вращения на токарных станках .
Методы исследований.
В работе при аналитических разработках использовались основные положения векторной алгебры, дифференциальной геометрии, теории матриц, аналитической геометрии, теории алгоритмов. Проверка теоретических разработок осуществлялась путем машинного моделирования.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Разработаны основные принципы модификации геометрического образа и модели детали при проектировании токарной обработки на основе описания поверхностей детали векторными функциями в параметрах станочных систем. 2. Разработана декомпозиция структурных составляющих видов поверхностей, получаемых в процессе обработки в различных условиях, позволяющая в дальнейшем автоматизировать процесс модификации модели детали с учетом всех возможных схем обработки.
3. На основе общих принципов модификации модели детали и заготовки разработана математическая модель модификации деталей типа тел вращения для решения задачи распределения припуска при проектировании токарной обработки.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
1. Схема модификации модели детали при проектировании технологической обработки на станках с ЧПУ деталей типа тел вращения на основе описания их поверхностей векторными функциями в параметрах станочных систем.
2. Принципы структурирования видов поверхностей, получаемых в процессе обработки в различных условиях деталей типа тел вращения на токарных станках.
3. Математическая модель для решения задачи распределения припуска при проектировании обработки деталей типа тел вращения на основе созданных математических моделей детали и заготовки.
4. Алгоритм и программное обеспечение для решения задачи поэтапной модификации математической модели и геометрического образа детали в процессе технологического проектирования токарной обработки.
5. Алгоритм и программное обеспечение для решения задачи расчета распределения припуска при проектировании обработки деталей типа тел вращения.
Практическая ценность.
1. Разработаны методики модификации модели детали, позволяющие в значительной мере усовершенствовать процесс проектирования технологических процессов обработки деталей типа тел вращения на станках с ЧПУ, повысить степень автоматизации проектных работ.
2. Разработано программное обеспечение, автоматизирующее процесс поэтапной модификации математической модели и геометрического образа детали в процессе технологического проектирования токарной обработки.
3. Разработано программное обеспечение, автоматизирующее процесс расчета распределения припуска при обработке деталей типа тело вращения.
Реализация результатов работы.
Разработанные методики и программное обеспечение используются в учебном процессе и при дипломном проектировании на кафедре САПР М и ТП ОмГТУ.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на Международном технологическом конгрессе "Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения " (г. Омск, 2001); на IV Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию ОмГТУ "Динамика систем, механизмов и машин" (г. Омск, 2002), Всероссийской научно-практической конференции "Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства" (г. Оренбург, 2003).
Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ, в том числе статей - 4; тезисов докладов - 3.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, приложения (текст программы). Работа изложена на 182 страницах основного текста, содержит 33 иллюстрации, 6 таблиц, библиографию из 105 наименований. Общий объем работы составляет 220 страниц.
Модификация геометрического образа детали в процессе обработки
Разработка технологического процесса состоит из взаимосвязанных уровней проектирования. Как показывает практика [10], при автоматизации разработки технологических документов наиболее сложной задачей является проектирование операционных эскизов и алгоритмов синтеза операций, что в свою очередь связано с необходимостью поэтапного преобразования модели детали в процессе обработки [4, 10].
Существенным свойством существующих систем автоматизированного проектирования является возможность изменения изображения на экране дисплея [26]. В системах существуют функции, позволяющие по команде изменять или создавать новую геометрию (скругление углов), но это изменение геометрического образа детали не связано с изменением ее математической модели и задается пользователем.
При механической обработке заготовка переводится из исходного состояния в конечное согласно техническим условиям. При этом удаляются слои материала и выполняются заданные требования к качеству. Большое количество работ посвящено решению вопросов достижения заданной точности объекта проектирования и анализа влияния параметров обработки на размеры и шероховатость поверхности [14, 60, 73]. При снятии каждого слоя получаются некоторые промежуточные состояния заготовки. Одна из важных задач при проектировании технологических процессов обработки заключается в том, что соответствующие промежуточные состояния должны быть регламентированы техническими условиями.
Одной из основных идей в работах, направленных на автоматизацию проектирования технологических процессов обработки, является расчленении деталей на обрабатываемые поверхности, в определении и использовании так называемых модулей обработки. Так в работе [1] предлагается ввести расчленение совокупности поверхностей детали (заготовки) на технологические элементы. Технологическим элементом считается постоянно имеющийся или временно существующий на изделии геометрический образ (элементарная поверхность или совокупность таких поверхностей -комплексная поверхность), характеризующийся начальным и конечным состояниями. В этой работе следует подчеркнуть возможность автоматического распознавания обрабатываемых элементарных поверхностей, встречающихся на какой-либо детали, и автоматизированного определения модулей обработки и регламентации последовательностей этих модулей для частной задачи с использованием алгоритмов, основывающихся на теории направленных графов.
В работе [92] предложено описание деталей на основе модели контура. Основное внимание при этом уделяется определению степени сложности контура и поиску закрытых областей.
Вид и характер работ по технологической подготовке производства с использованием станков с ЧПУ, существенно отличаются от работ, производимых с помощью обычного универсального оборудования. Значительно возрастают сложность задач и трудоемкость проектирования технологического процесса. Следует заметить, что при изготовлении деталей на станках с цифровым программным управлением и автоматизации вычерчивания операционных чертежей, кроме расчленения детали на элементарные поверхности, необходимо еще более мелкое деление. Основными его структурным элементами будут линии и точки, из которых образуются траектории обработки поверхностей [96].
Структурно технологический процесс также делится на операции, элементами которых являются установы, позиции, технологический и вспомогательный переходы, рабочие и вспомогательные ходы. Детализация технологического процесса для оборудования с ЧПУ приводит к разделению ходов на шаги, каждый из шагов представляет собой перемещение на участке траектории инструмента вдоль определенного геометрического элемента, на котором не изменяется режим [27]. Для повышения уровня автоматизации производства на основе применения оборудования с ЧПУ актуальной становится задача автоматической подготовки управляющих программ. Процесс проектирования технологии механообработки деталей и программ для станков с ЧПУ в общем случае включает четыре уровня: 1. выбор маршрута обработки деталей; 2. определения содержания отдельных операций; 3. детальная проработка и проектирование операций до уровня элементарных рабочих и вспомогательных ходов с выбором режимов работы технологического оборудования; 4. проектирование управляющих программ для станков с ЧПУ. Технологические задачи первого и второго уровня проектирования решаются известными в настоящее время системами автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР-ТП) [44]. Задача автоматизации проектирования операций на третьем уровне проектирования формулируется следующим образом: имеется некоторое множество объектов обработки типа тел вращения и существует информация о методах их преобразования из состояния заготовки в деталь. В результате требуется получить декомпозицию технологических действий, отображаемых в кадры и команды системы с ЧПУ или микрокоманды САП [44].
Структурирование поверхностей, получаемых в процессе обработки деталей типа тел вращения
Аналитическое моделирование позволяет учитывать не только перемещения детали в пространстве (см. параграф 3.1), но и ее геометрию. Векторные функции, описывающие поверхности детали, включают в себя и геометрические параметры. Задавая величину перемещения по координатным осям - а и угол поворота - F, можно определить положение любой точки поверхности детали в локальной системе координат (формулы 2.5 - 2.8), а произведя преобразования по формулам (3.1 - 3.4), в выбранной глобальной системе координат.
При переходе от математических методов описания детали к рассмотрению технологии ее получения, возникает ряд вопросов. Так математически легко описывается положение детали в пространстве, но обработка реальным инструментом дает вопросы, связанные с модификацией поверхностей. Появляются дополнительные геометрические элементы и надо определить их вид, размеры, положение в пространстве и друг относительно друга. Решение этих вопросов связано с введением элементов логики и как следствие разработки алгоритмов.
При автоматизированном проектировании технологического процесса сложным и малоизученным вопросом остается синтез технологических переходов внутри операции. Синтез переходов предусматривает детализацию элементов переходов и рассмотрение вопросов модификации геометрии детали между операциями. Решение этих задач является особо важным при автоматизации технологических переходов для станков с ЧПУ, так как данный вид оборудования требует детального описания всех движений инструмента внутри перехода. Модификация геометрической информации необходима вследствие того, что после обработки на детали исчезают "старые" и появляются "новые" поверхности. Во второй главе говорилось о формообразовании поверхности точкой, но в реальных условиях при обработке режущее лезвие инструмента представляет собой линию, имеющую некоторую протяженность. При этом режущее лезвие инструмента может быть также оформлено в виде дуги окружности или других плоских геометрических фигур. Кроме того, режущая кромка инструмента может иметь различное положение относительно обрабатываемых поверхностей и направления подачи.
Сочетание различных видов режущих кромок и их расположения, а также направление движения подачи при обработке образуют различные поверхности резания. Эти поверхности существуют в процессе обработки и остаются после ее окончания. Например, при черновой и получистовой обработке поверхности резания полностью или частично остаются на детали. Также при обработке фасонными инструментами профиль режущего лезвия полностью переносится на деталь в виде сложной поверхности вращения [80]. Поэтому необходимо учитывать и рассматривать эти поверхности при проектировании технологических процессов. Рассмотрим примеры обработки цилиндрической поверхности - 1 а) не на проход, б) проходным резцом, в) проходным резцом с радиусом при вершине (рис. 3.2).
После окончания обработки на детали остаются следующие поверхности: цилиндрическая -1, коническая - 3 и цилиндрическая - 2 (рис.3.2.б); цилиндрическая -1, торовая -3, торцевая -4 и цилиндрическая -2 (рис. З.2.В.). Цилиндрическая поверхность -2 образуется в результате обработки не на проход, поверхность -1 возникает в процессе движения инструмента, поверхности 3 и 4 образуются главным режущим лезвием инструмента. Таким образом, количество и вид "новых" поверхностей детали зависит от параметров обработки и вида режущей кромки инструмента.
Совокупность задаваемых параметров обработки (направление движения подачи, величина снимаемого припуска) и различных видов режущих кромок образуют различные сочетания "новых" поверхностей. Сложность заключается в их структурировании по видам и создании единой схемы модификации образа детали в процессе моделирования обработки. Итогом структурирования видов поверхностей, получаемых при обработке деталей типа тел вращения, является создание систематизированной таблицы, в которую входили бы обобщенные по ряду признаков возможные варианты и их связь с общей теорией описания поверхностей векторными функциями в параметрах станочных систем.
В большей степени на вид, получаемых после обработки поверхностей, влияет тип металлорежущего инструмента. Так, например, проходной резец, режущее лезвие которого представляет прямую линию, при обработке формирует две поверхности. Одна из которых формируется режущей кромкой (поверхность - 1 рис. ЗЛ.б) и описывается уравнением движения по этой поверхности вершиной, принадлежащей режущей кромке инструмента. Вторая поверхность (2 рис. 3.1.6) образуется, как след от главной режущей кромки. В этом случае поверхность движения это цилиндр, а поверхность, возникающая, как след от режущей кромки - конус. При использовании комбинированных режущих кромок, каждый ее участок формирует свой вид поверхности резания, который также может быть описан соответствующей функцией.
Вид уравнений поверхностей, составляющих поверхность резания, зависит от того, в какую точку режущего лезвия помещается система координат инструмента. При использовании токарных резцов система координат инструмента помещается в точке, которая формирует поверхность, в процессе движения инструмента. Так, для проходного резца с радиусом при вершине система координат помещается в точку, формирующую цилиндр. Тогда, уравнениями, описывающими поверхности следа главной режущей кромки, будут уравнения тора и конусной поверхности.
Образование поверхностей следа должно учитываться, прежде всего, при черновой и получерновой обработке не на проход. В этих случаях на деталь полностью или частично переносится вид режущей кромки инструмента.
В процессе токарной обработки любой участок режущего лезвия инструмента образует поверхность вращения, которая описывается соответствующим векторным уравнением в параметрах станочных систем. Поскольку, режущее лезвие инструмента можно разбить на составляющие элементарные части, то тогда можно каждому элементу поставить в соответствие параметрическое уравнение, описывающее поверхность, образуемую им.
При сопоставлении обширной номенклатуры режущих инструментов и многочисленных вариантов обработки, возникает еще больше вариантов совокупностей получаемых поверхностей. Поэтому, предлагается структурировать их по виду обработки и по типу режущего инструмента. Из всех возможных видов обработки (черновая, чистовая, на проход, не на проход) выбирается для рассмотрения черновая обработка цилиндрических поверхностей не на проход. Так как именно в этом случае форма режущей кромки полностью переносится на обрабатываемую поверхность. Весь металлорежущий инструмент, применяемый при обработке цилиндрических поверхностей, делится на группы по виду режущей кромки и величине главного угла в плане (р ( = 90, ip 90a). Случаи, когда радиус закругления режущей кромки меньше 5 мм. (принимается условно для настоящей работы), приравниваются к варианту обработки резцом без закругления режущей кромки. Так как в этом случае, размеры торовой поверхности, получаемой от радиусного элемента режущей кромки, малы и ими можно пренебречь.
Формирование поверхностей резания осуществляется режущим лезвием инструмента, которое с геометрической точки зрения может быть прямой линией, дугой, криволинейной или комбинированной линией. В таблице 3.1 приведены варианты токарной обработки, обрабатывающий инструмент, также представлены схемы обработки, поверхности, получаемые в результате обработки не на проход и функции их описывающие. Из всех возможных типов инструментов, для обработки выбранной поверхности, в таблице представлен только один, характерный для данного вида работ и имеющий общие признаки [22].
Алгоритм нахождения величины распределения припуска при смещении детали относительно тела заготовки
В рассмотренных выше случаях, при смещении детали вдоль координатных осей, имели место только параллельные переносы. При этом преобразование вектор-функции сводилось к суммированию ее с радиус-вектором переноса, умноженным на матрицу перехода к новой системе координат (3.1 - 3.2). В случае осевого смещения, чтобы осуществить перевод детали в систему координат заготовки, необходимо к вектор-функции добавить матрицу поворота относительно соответствующей оси координат (3.5 - 3.7), формула преобразования вектор-функции будет иметь вид (3.4).
При обработке детали кроме необходимого для формирования поверхности движение инструмента возникают дополнительные относительные смещения детали (заготовки) и инструмента с заданной траектории. В результате обработанная поверхность будет иметь размер, форму и расположение, отличные от заданных.
Выше рассматривался вариант распределения общего припуска по поверхностям детали при смещении ее в теле заготовки. При этом учитывались возможные смещения вдоль координатных осей, а так же осевое смещение. Тем самым принимались во внимание возможные погрешности формы заготовки и погрешности обработки, возникающие на первом этапе обработки. Но при дальнейшей обработке детали возникает еще один вопрос, о равномерном распределении межоперационных припусков. Так, при последовательной обработке поверхностей также возможно смещение образа детали на каждом последующем этапе обработки по сравнению с предыдущим.
На рис. 4.5 приведен вариант смещения образов детали на двух последовательных этапах обработки. Производится подрезка торца и обтачивается наружный диаметр, поверхности 4-5 и 5-5 соответственно (рис. 4.5.а). В результате завышения величины припуска, снимаемого с торца 5-5, и возможных погрешностей, полученных при обработке цилиндрической поверхности 4-6, получается смещение образа детали по сравнению с предыдущим этапом. Так на рис. 4.5.6, деталь с индексами поверхностей от 1 до 5, это образ детали до обработки, а от 1 до 6 - после подрезке торца и обработки цилиндрической поверхности. Из-за полученного смещения поверхности Ы, 1-2, 2-2, 2-3, 3-3, 3-4 и 4-4 выходят за рамки образа детали, полученного на предыдущем этапе. Это значит, что больше они не могут быть обработаны, так как вышли за границы допустимого припуска на обработку.
Величина смещения образов детали зависит от погрешностей, возникающих в процессе обработки. От величин смещения в свою очередь зависит, будут ли получены размеры остальных поверхностей на последующих этапах обработки, Для нахождения оптимального положения детали относительно образа на предыдущем этапе предлагается так же использовать алгоритм, представленный на рис. 4.6. Это возможно благодаря тому, что все поверхности детали описываются векторными функциями в параметрах станочных систем. При снятии припуска, с какой либо поверхности, изменяются ее параметры, а так же могут появляться новые поверхности в результате обработки. Данные о модификации поверхностей обрабатываются по алгоритмам, представленным в пятой главе. Изменения отражаются в массиве вектор-функций поверхностей. Используя эти данные можно просчитывать величины припусков на поверхности детали на различных этапах обработки.
Для реализации предложенной методики на рис. 4.4 представлен алгоритм. Действие алгоритма основано на проверке условия (4.3). На первом этапе осуществляется ввод данных для заготовки: число поверхностей N, максимальные размеры длина - L, высота - Н. На втором этапе отрисовываются уровни поверхностей заготовки. На третьем этапе вводятся исходные данные: вид и параметры поверхностей заготовки, осуществляется заполнение матриц размеров и поверхностей, организация массива вектор-функций. На четвертом этапе реализуется отрисовка образа заготовки. На пятом этапе осуществляется приведение поверхностей заготовки к глобальной системе координат, формулы (3.1), (3.2). На шестом этапе вводятся данные для детали - число поверхностей N. Седьмой этап, является этапом отрисовки уровней поверхностей детали. На восьмом этапе вводятся исходные данные: вид и параметры поверхностей детали, осуществляется заполнение матриц размеров и поверхностей, организация массива вектор-функций. На девятом этапе осуществляется приведение поверхностей детали к глобальной системе координат. На десятом этапе реализуется отрисовка образа детали в теле заготовки с учетом выбранного центра глобальной системы координат. Одиннадцатый этап - этап ввода вектора смещения детали относительно тела заготовки - гс (вводится перемещениями по координатным осям X, Y и Z). На 12ом этапе осуществляется модификация массива вектор-функций детали с учетом вектора смещения. На 13ом этапе реализуется отрисовка положения детали в теле заготовки после смещения. На 14ом этапе после визуальной оценки расположения детали относительно заготовки, принимается решение, изменить параметры вектора смещения или нет. Если параметры надо изменить, то действие алгоритма переходит к ветви "А", иначе к этапу номер пятнадцать. На 15ом этапе осуществляется ввод индексов поверхностей на детали и заготовке (i, j), между которыми будет находиться расстояние и минимально допустимая величина расстояния между поверхностями - Ат .
Шестнадцатый этап включает в себя алгоритм вычисления расстояния между выбранными поверхностями детали и заготовки. Семнадцатый этап - этап вывода результата. Этапы 18 и 19 - этапы выбора дальнейшего действия. Если требуется изменить значение минимально допустимой величины расстояния между поверхностями - Ащш или выбрать новые поверхности, то действие алгоритма переходит к 15му этапу. Если изменяется величина вектора смещения гс, то действие переходит к ветви "А", иначе остановка работы алгоритма.
Описание поверхностей детали и заготовки в глобальных системах координат
С повышением уровня автоматизации производства все больше задач, связанных с проектированием, решают с помощью ЭВМ. Так, например, разработаны и используются языки программирования (APT, СОМРАКТ и др.), созданы CADVCAM системы, включающие программы для автоматического выбора режущего инструмента, режимов обработки и т.д. И хотя в достаточной мере исследованы проблемы формирования маршрута обработки, выбора оборудования и средств технологического оснащения, разработки инструментальных наладок для технологических процессов обработки деталей типа валов, фланцев, втулок, мало внимания уделяется рассмотрению составляющих элементов одного перехода. Отсутствует описание изменения геометрической модели детали внутри отдельной операции и от операции к операции. Отличием проектирования технологических процессов для станков с ЧПУ является то, что при проектировании требуется более подробная детализация переходов, чем для универсального оборудования. Хотя необходимость в подробном рассмотрении перехода существует, до сих пор этим вопросам уделялось мало внимания, возможно из-за большого числа вариантов сочетания поверхностей и т.п. при обработке.
В процессе подготовки технологического процесса обработки детали выделяется этап, отличающийся сложностью выполнения. Это этап размерных расчетов. Его сложность обусловлена двумя факторами: трудоемкостью и сложностью методики размерного анализа. В общем случае не удается найти прямое соответствие между параметрами обработки (величина размеров, их точность и т.д.) и параметрами технологического процесса. Поэтому, приходится выполнять специальные расчеты, наиболее сложными из которых являются расчеты для решения задачи размерного анализа.
Существует еще одна задача геометрических расчетов, это нахождение координат точек начала и конца обработки, а также величины операционных размеров. Несмотря на простоту расчетов, решение этой задачи требует заметных затрат времени технолога-проектировщика, особенно для сложных деталей [67].
На основании методики описания деталей векторными функциями и предложенной структуры схем образования поверхностей (табл. 3.1), разработан общий алгоритм модификации математической модели детали типа "тело вращения", представленный нарис. 3.5.
Для автоматизации процесса модификации математической модели детали на основании предложенной методики, создано соответствующее программное обеспечение на языке Object Pascal в среде Delphi 6. Оно включает в себя разработанный графический интерфейс и программы автоматической идентификации выбранной поверхности, пересчета размеров поверхностей детали в ходе моделирования обработки, изменения матриц размеров и поверхностей, содержащих сведения о детали. Разработанное программное обеспечение позволяет также визуально наблюдать за процессом модификации образа детали в процессе моделирования обработки. Графический интерфейс, включающий в себя 13 диалоговых окон, представлен в простой и доступной любому пользователю форме с последовательным переходом между окнами. Ввод всех данных осуществляется в диалоговом режиме, что облегчает работу с данной программой.
На рис. 6.1 и рис. 6.2 представлена структурная схема программы модификации образа детали и графический интерфейс программы. Логическая схема представляет собой структуру действий, реализующихся в программе, и отражает связь между программными модулями.
Работа начинается с 1го блока логической схемы (рис.6.1.), где осуществляется ввод данных о поверхностях детали (заготовки). При запуске программы первой формой появляется форма выбора ввода данных - рис.6.2.а, (вручную или из файла). Форма рис. 6.2.г, служит для ввода модели заготовки. После задания числа уровней поверхностей N и максимальных размеров детали (заготовки), при нажатии кнопки "ОК" производится отрисовка числа уровней детали. Нажатие кнопки "Далее»" открывает форму рис. 6.2.е, и рис. 6.2.в полях ввода которой задаются индексы поверхности і и j, и из предложенного списка выбирается вид поверхности. При нажатии кнопки "ОК", открывается форма ввода параметров поверхности (рис. 5.2.е). В программе предусмотрена активизация тех или иных полей ввода параметров. Так, например, при задании цилиндрической поверхности, активными остаются окна ввода длины поверхности - L и радиуса - R. После ввода параметров поверхности, нажатием кнопки "ОК", осуществляется переход обратно к форме (рис. 6.2.д). Во время ввода индексов, вида и параметров поверхностей, в программе осуществляется формирование математической модели детали. Ввод поверхностей детали прекращается автоматически, после того, как введены параметры последней поверхности (выполняется условие i= =N). После нажатия кнопки "ОК" осуществляется переход к блоку 3 логической схемы. Он включает в себя форму (рис. 6.2.к) задания индексов поверхности на которой будет находиться глобальная система координат. Нажатие кнопки "Расчет" приводит в действие подпрограмму пересчета вектор-функций, описывающих поверхности детали и осуществляет переход к блоку 4 (рис. 6.1) отображения образа детали (заготовки) на экране. После отрисовки эскиза детали, при нажатии кнопки "Далее»", действие алгоритма переходит к 5У блоку логической схемы - выбор поверхности и параметров обработки. Блок включает в себя две формы рис, 6.2.л и рис. 6.2.М. В полях ввода этих форм задаются параметры обработки (индексы обрабатываемой поверхности, вид поверхности до и после обработки, величина снимаемого припуска, длина рабочего хода и параметры режущего лезвия инструмента). Нажатие кнопки "ОК" приводит в действие алгоритм модификации математической модели (блок 6 рис. 6.1) и отображения измененного образа детали на экране (блок 7 рис. 6.1) . В программе предусмотрены справочные формы (рис. 6.2.6, в, н) и формы диагностики ввода данных (сообщения об ошибках, рис. 6.2. ж, з, и). При нажатии на кнопку "размеры" открывается форма рис. 6.2.о, в которой приводятся пересчитанные размеры поверхностей детали после этапа обработки.
Похожие диссертации на Разработка принципов и алгоритмов модификации моделей деталей в процессе технологического проектирования токарной обработки на станках с ЧПУ
