Введение к работе
Актуальность темы. Развитие любого производства, особенно в области приборостроения в современных условиях, - это постоянное совершенствование и усложнение инженерно-технических проектов, программ и комплексов по разработке новой продукции, а также увеличение наукоемкости изделий. Основой практически любой системы технологической подготовки производства (ТПП) на предприятии является CAD/CAM (Coraputer-Aided Design/ Computer-Aided Manufacturing)-программный пакет, предназначенный для проектирования (разработки) объектов производства, а также оформления конструкторской и/или технологической документации.
При проектировании технологических процессов (ТП)
механообработки важной задачей является разработка операционных
эскизов. С помощью эскизов фиксируются форма и параметры
операционной заготовки (03), получаемой на операции, включая
выдерживаемые размеры, качество обрабатываемых на операции
поверхностей, технологические базы т. д. Проектирование операционных
заготовок является весьма трудоемкой задачей, особенно для сложных
деталей. При оптимизации технологических процессов приходится
просматривать десятки вариантов обработки заготовок и выбирать лучший
по стоимости вариант процесса. Применение станков с ЧПУ требует во
многих случаях использования 3D моделей операционных заготовок.
Современный подход к конструированию изделий основан на создании
электронной модели, в которой само изделие, его сборочные единицы и
детали выражены в виде 3D моделей. Поэтому актуальной задачей является
разработка методик применения 3D моделей деталей для создания 3D
моделей операционных заготовок. В этом случае получение 2D модели
заготовки для создания карты с операционным эскизом является
тривиальной задачей преобразования 3D —> 2D, достаточно просто
решаемой во всех CAD системах. Объемная модель заготовки обладает
большой наглядностью и позволяет рассматривать объект в любых ракурсах
и разрезах. .
При проектировании операционных заготовок необходимо выполнить простановку операционных размеров (ОР), рассчитать их номинал и точность. Существующие системы автоматического расчета ОР обладают целым рядом недостатков, главным из которых, помимо большой трудоемкости ввода исходных данных, является необходимость составления предварительных операционных эскизов для всех операций, без которых не возможен расчет номинала и точности ОР. Поэтому следующей актуальной задачей является создание методов и средств, позволяющих усовершенствовать существующие способы расчета операционных размеров.
Информация, содержащаяся в карте с операционным эскизом, используется при оформлении технологических карт. Однако, в настоящий момент отсутствуют эффективные методы и средства для распознавания
графических образов с ОЗ для последующей передачи найденной информации в технологические документы. Поэтому актуальной задачей является разработка методов и средств интеграции САПР технологических процессов с системами, применяемыми для формирования операционных заготовок.
Данная работа посвящена исследованиям по разработке методов и средств решения комплекса указанных актуальных задач.
Целями работы являются:
Исследоваїше и разработка методики формирования операционных заготовок, основанной на создании трехмерных моделей операционных заготовок с автоматизированным расчетом операционных размеров, обеспечивающих выдерживание конструкторских размеров.
Для достижения указанных целей были поставлены и решены следующие задачи исследования:
рассмотрены и проанализированы особенности проектирования операционных заготовок в CAD/CAM-системах:
проанализированы существующие методы и средства расчета операционных размеров;
разработана методика проектирования операционных заготовок с учетом особенностей современных CAD-систем;
разработана методика параметрического описания деталей;
проанализированы особенности системы CATIA V5 с целью изучения ее возможностей для автоматизирования расчета операционных размеров;
- разработаны методы и средства автоматизации расчета операционных
размеров с учетом специфики CAD-системы С ATI A V5.
Предмет исследования. Построение операционных заготовок и операционных эскизов при проектировании технологических процессов.
Объект исследования. Методы и средства проектирования операционных заготовок в CAD/САМ- системах.
Методы исследования. Поставленные в диссертационной работе задачи
решаются с использованием методов теории алгоритмов, методов анализа
сложных систем, теории графов, теории информационных систем, теории
множеств, системного анализа, объектно-ориентированного
программирования.
Научная новизна:
- разработана методика проектирования операционных заготовок в среде
CAD-систем, основанная на методе обратного проектирования
технологических процессов и методе добавляемых тел;
предложена методика автоматизированного составления размерных цепей на базе пооперационного анализа моделей заготовок;
разработана методика расчета точности операционных размеров на основе моделирования квазифизической обработки заготовки в среде СА'ПА V5.
Практическая значимость исследования:
- на базе предложенных методик разработана инженерная методика
проектирования ЗО-моделей операционных заготовок с автоматизированным
расчетом операционных размеров, что позволяет сократить время и
стоимость проектирования технологических процессов.
создана система для автоматического расчета операционных размеров.
разработан модуль расчета операционных размеров, встроенный CAD -систему CATIA V5.
Основные положения диссертации, выносимые на защит)':
- методика проектирования операционных заготовок в среде CAD-систсм;
методика автоматизированного расчета операционных размеров заготовок в среде CAD-систем;
методика интеграции разработанной автоматизированной системы расчета операционных размеров и САПР ТП.
Апробация работы.
Разработанные методики и средства прошли апробацию в компании «Би Питрон», занимающейся автоматизацией технологической подготовкой производства и в компании ООО «Смарт Технолоджис». Результаты работы докладывались и обсуждались на V всероссийской межвузовской конференции молодых ученых в 2008 г., пятой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» в 2008 г., XXXVII научной учебно-методической конференции СПбТУ ИТМО в 2009 г., VI всероссийской межвузовской конференции молодых ученых в 2009 г., девятой сессии международной научной школы «Фувдаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики механизмов» в 2009 г., XXXIV научной учебно-методической конференции СПбТУ ИТМО в 2010 г., VII всероссийской межвузовской конференции молодых ученых в 2010 г. Методическое пособие по проектированию операционных заготовок и расчету размерных цепей в среде САТІА апробировано в учебном процессе кафедры технологии приборостроения СПбГУ ИТМО - в курсовом и дипломном проектировании для бакалавров и магистров но направлению подготовки 200100 «Приборостроение» (3 магистерские программы).
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов, в том числе 1 работа в
журнале из перечня ВАК. Кроме того, опубликовано методическое пособие по проектированию операционных заготовок и расчету размерных цепей.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований, 2 приложений. Работа содержит 100 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 23 таблицы.
