Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Наиболее эффективными технологиями, которые позволяют сократить сроки выпуска продукции, снизить ее себестоимость и повысить качество, являются CALS технологии, основанные на применении CAD/CAM/CAE - систем (т.е. интегрированной САПР). Такие технологии обеспечивают сквозное автоматизированное проектирование, включая получение чертежей, документации и программ для станков с ЧПУ. Отдельные из таких систем имеют специализированные модули для разработки технологической оснастки для литья, штампов и пресс-форм.
Однако проектирование станочных приспособлений в таких системах выполняется по схеме проектирования конструкции обычного изделия. Это объясняется тем, что системы не имеют полного состава проектных модулей (приложений), необходимых для комплексного решения задач автоматизации проектирования станочных приспособлений. В таких системах отсутствуют специализированные приложения (модули), позволяющие определить схему базирования заготовки в приспособлении, оценить геометрическую точность базовых поверхностей и погрешность установки заготовки, выявить и рассчитать технологические и конструкторские размерные цепи, определяющие геометрическую точность проектируемого приспособления. В соответствии с этим возникает необходимость в разработке для интегрированных САПР специализированных приложений, представляющих собой проектные модули, направленные на эффективное решение задач автоматизированного проектирования станочных приспособлений.
Таким образом, тема диссертации является актуальной. В диссертации
рассматриваются задачи разработки проблемно ориентированных
программных модулей для САПР станочных приспособлений (САПР СП), обеспечивающих моделирование точности при автоматизированном проектировании и эксплуатации станочных приспособлений с использованием
методов многовариантного анализа и возможности выбора рациональных технических решений.
Работа выполнялась в МГТУ «СТАНКИН» в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы № 02.532.12.9002.
Цель диссертационной работы - повышение эффективности технологической подготовки производства и качества автоматизированного проектирования станочных приспособлений на основе применения в САПР СП проблемно ориентированных методов и средств, обеспечивающих моделирование и расчет точности станочных приспособлений с возможностью многовариантной оценки выбираемых конструкторско-технологических решений.
Методы исследования. Поставленные задачи решались на основе фундаментальных положений технологии машиностроения, теории баз, теории размерных цепей с использованием системного анализа, методов имитационного и математического моделирования, теории множеств и баз данных.
Научной новизной работы является решение актуальной научной задачи - раскрытие конструкторско-технологических связей, определивших разработку новых алгоритмов и баз данных для автоматизированного моделирования и расчета точности конструкции станочных приспособлений с целью повышения их качества на основе многовариантной оценки принимаемых решений. Составляющими научной новизны являются:
1. Связи между служебным назначением технологической оснастки и показателями точности проектируемых приспособлений и его деталей.
2. Модели и информационное обеспечение для проектирования технологической оснастки, включая базы данных, определяющих геометрическую точность базовых поверхностей деталей и заготовок, используемые в САПР СП в процессе моделирования и расчета точности проектируемых станочных приспособлений.
Алгоритм функциональной модели проектируемой технологической оснастки, учитывающий составляющие погрешности установки, формируемые на соответствующих базовых поверхностях, и отклонения размеров установки, получаемые от каждой из технологических баз.
Программные модули проектирования технологической оснастки, включая выбор технологических баз, расположение опорных элементов на базовых поверхностях, методы закрепления заготовки и оценку точности изготовления детали.
5. Методика математического описания и моделирования баз,
позволяющая формализовать типовые схемы базирования, определяя состав
базовых поверхностей, расположение опорных точек на координатных
плоскостях и отклонения геометрической точности базовых поверхностей
детали.
Практическую ценность работы составляют:
базы данных геометрической точности базовых поверхностей деталей и заготовок, образующие информационное обеспечение САПР СП при проектировании станочных приспособлений;
методика моделирования и расчета геометрической точности приспособлений, основанная на описании его деталей обобщенными координатами, позволяющая рассчитать точность элементов приспособления исходя из требований точности обработки заготовки;
методика расчета составляющих погрешности установки, возникающих при закреплении заготовки в результате возникновения упругих и контактных деформаций;
программные модули для конструкторско-технологического моделирования и расчета точности приспособлений при проектировании с помощью САПР СП, интегрированной в среду твердотельного параметрического моделирования T-FLEX CAD.
Реализация результатов исследований. Результаты работы используются при проектировании станочных приспособлений, обеспечивая повышение эффективности технологической подготовки производства на предприятиях ФГУП НПЦ газотурбостроения «Салют», ФГУП ГКНПЦ им. М.В Хруничева, а также в учебном процессе вузов в виде методических указаний, представленных в учебных пособиях по технологии машиностроения и проектированию технологической оснастки.
Апробация работы - по результатам исследования опубликовано 15 научных работ, четыре из которых опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, общероссийских, региональных и межвузовских научно-технических конференциях:
- на 13-ой научной конференции по математическому моделированию и
информатике «СТАНКИН» - ИММ РАН, 2010г.;
на всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии НМТ-2010», в РГТУ им. К.Э. Циолковского «МАТИ»;
на международной научно-технической конференции «Автомобиле- и тракторостроение в России» в МГТУ «МАМИ» 2010 г.;
на научном симпозиуме «Неделя горняка - 2011» МГТУ, г. Москва;
- на XXXVII международной научной конференции «Гагаринские
чтения», в РГТУ им. К.Э. Циолковского «МАТИ», Москва, 2011 г;
- на международной научно - практической конференции «Состояние
проблемы и перспективы автоматизации технологической подготовки
производства на промышленных предприятиях» в БГТУ, г. Брянск, 2009 г.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и 3-х приложений.
