1.2 Компьютерные технологии проектирования узлов многооперационного станка
Компьютерная технология призвана не автоматизировать традиционно существующие технологические звенья, так как это обычно не дает какого-либо эффекта, за исключением некоторого изменения условий труда, а принципиально изменить саму технологию проектирования и производства изделий. Только в этом случае можно ожидать существенного сокращения сроков создания изделий, снижения затрат на весь жизненный цикл изделия, повышения качества изделий /4/.
Применительно к созданию сложных наукоемких систем машиностроения, таких как металлорежущие станки, в основе организации компьютерной технологии лежит создание полного электронного макета изделия, так как именно создание трехмерных электронных моделей, адекватных реально проектируемому изделию, открывает колоссальные возможности для создания более качественной продукции в более сжатые сроки. В процессе создания многооперационного станка все участвующие в параллельном проектировании создают электронные модели деталей, узлов, агрегатов, систем и всего изделия в целом/5/.
При этом необходимо одновременно решать задачи концептуального проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, а также компоновки станка. До окончания разработки нового изделия информацию следует использовать для технологической подготовки производства.
Для реализации компьютерной технологии проектирования и производства многооперационного станка применяются системы автоматизированного проектирования, инженерного анализа и технологической подготовки производства (CAD/CAE/CAM) высшего уровня, в частности CAD-система КОМПАС 3D V10 с использованием конструкторских библиотек Shaft 2D. Конструкторская библиотека КОМПАС-SHAFT 2D предназначена для параметрического проектирования следующих деталей: валов и втулок, цилиндрических и конических шестерен; червячных колес и червяков; звездочек цепных передач; центровые отверстия. На простых ступенях модели могут быть смоделированы шлицевые, резьбовые и шпоночные участки, а также другие конструктивные элементы - канавки, проточки, пазы, лыски и т. д. Сложность модели и количество ступеней не ограничены. Для цилиндрических участков внешнего и внутреннего контуров могут быть подобраны подшипники. Параметрические модели сохраняются непосредственно в чертеже и доступны для последующего редактирования средствами КОМПАС-SHAFT 2D. При создании и редактировании может быть изменен как порядок ступеней модели, так и их любой параметр. В процессе создания модели могут быть выполнены расчеты: элементов механических передач; валов и подшипников, смоделированных в КОМПАС-SHAFT2D; шлицев, являющихся конструктивным элементом модели КОМПАС-SHAFT2D.
Таким образом, КОМПАС –SHAFT2D позволяет значительно увеличить скорость проектирования деталей узлов многооперационных станков и выпуск конструкторской документации на них.
Рабочее пространство КОМПАС –SHAFT2D представлено на рис.1.6.
Рисунок 1.6 - Рабочее пространство КОМПАС-SHAFT
Преимуществ у трехмерного моделирования перед другими способами визуализации довольно много. Оно позволяет создать точную модель, максимально приближенную к реальности (рис. 1.7).
Рисунок 1.7 - 3D модель коробки скоростей станка
Трехмерная графика может быть любой сложности, можно создать простую трехмерную модель, с низкой детализацией и упрощенной формы. Или же это может быть более сложная модель, в которой присутствует проработка самых мелких деталей (рис. 1.8).
Рисунок 1.8 - 3D модель коробки скоростей станка в разрезе
Таким образом, используя преимущества 3D-моделирования при проектировании конструкций узлов многооперационного станка:
1. Обеспечен наглядный способ визуализации проектируемого объекта, что позволило снизить вероятность ошибок примерно на 30%, так как проводилась проверка объектов сборки на пересекаемость. С помощью анимации проведены кинематические исследования движущихся механизмов.
2. Общее время проектирования снизилось на 25%, благодаря использованию прикладных программ САПР, таких как прочностные расчеты, трехмерная информация о проектируемом объекте. 3D-моделирование обеспечило непосредственную интеграцию со многими приложениями, например, CosmosWorks пакета SolidWorks, а также избежать лишних операций по подготовке данных расчетного и графического характера.
3. Спроектированный объект сохраняется в библиотеке проектирования, что позволит с большей скоростью и качеством производить его модификации под влиянием меняющихся рыночных запросов.