Поядок выполнения лабораторных работ

Перед началом лабораторных занятий студенты знакомятся с содержа­нием лабораторного практикума, организацией и режимом занятий, пра­вилами техники безопасности. Распределение обязанностей внутри под­группы производится студентами с соблюдением принципа равного участия в работе каждого студента.

Студенты должны:

1. Изучить самостоятельно методику выполнения работы и ознакомить­ся с организацией рабочего места.

2. Ознакомиться под руководством преподавателя или лаборанта с устройством лабораторного оборудования и его управлением.

3. Категорически запрещается самостоятельный пуск оборудования и пользо­вание без ведома преподавателя или лаборанта.

4. Изучить правила техники безопасности.

5. Категорически запрещается: съем или внесение информации не относящейся к учебному процессу в ЭВМ без ведома преподавателя или лаборанта, а также выполнения посторонних работ, не связанных с учебным заданием.

6. Произвести под руководством преподавателя или лаборанта на­стройку оборудования и приборов.

7. Выполнить самостоятельно необходимые учебные задания в со­ответствии с методикой. Результаты занести в рабочую тетрадь.

8. После окончания работы рабочее место сдать лаборанту.

9. Провести анализ полученных результатов и сделать выводы по работе. Оформить и сдать преподавателю отчет.

Требования к отчету

Отчет по работе оформляется на бумаге стандартного форма­та (формат А4). Отчет брошюруется в общую тетрадь. Отчет представляется в печатном виде. Коллективное составление и сдача отчетов не допускается.

Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 или выше и содержать: титульный лист, название темы работы, цели работы, перечень технических и программных средств, необходимых для выполнения лабораторной работы; краткое описание исследуемого вопроса; алгоритм программы; исходные данные варианта; распечатку полученных в ходе расчета значений; выводы, содержащие анализ проведенной работы. В выводах дается краткое объяснение сущности полученных результатов. Выводы должны быть краткими и отвечать на вопросы, поставленные в лабораторной работе.

Лабораторная работа №6

САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В МАШИНОСТРОЕНИИ. ВИРТУАЛЬНОЕ

ПРОИЗВОДСТВО

(4 часа)

Цель работы: получить практические навыки работы и изучить структуру систем анализа пластического состояния поковок

Техническое и программное обеспечение:

1. персональный IBM-PC или совместимый компьютер на базе процессора Intel Pentium IV или выше;

2. операционная система Microsoft Windows 2000 или выше;

3. система автоматизации конструкторского проектирования SolidWorks 2001 или выше;

4. система анализа пластического состояния поковок QForm;

5. Microsoft Visual Studio.NET 2003;

6. текстовый редактор Microsoft Word 2000 или выше;

7. лазерный принтер.

Описание работы:

Машиностроение - важнейшая отрасль промышленности. Одной из главных задач технологии машиностроения является изучение закономерностей протекания технологических процессов изготовления деталей тем или иным методом и выявление параметров, воздействуя на которые можно интенсифицировать производство и повысить качество выпускаемых изделий. В машиностроительной промышленности внедрены и внедряются системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). Цель проектирования технологических процессов - дать подробное описание процессов изготовления изделия с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта. Труд технолога и конструктора по инструментальной оснастке по своей производительности и качеству давно перестал удовлетворять потребностям современной промышленности. Поэтому уже на протяжении нескольких последних десятилетий ученые и инженеры-технологи всего мира занимаются вопросами автоматизации проектирования технологических процессов и оснастки. С самого начала эта работа стала возможна благодаря интенсивному развитию и применению ЭВМ во всех сферах производства.

Процесс проектирования, как объект автоматизации, представляет собой сложный вид информационных процессов, непосредственно связанных с интеллектуальной деятельностью человека. Под автоматизацией проектирования понимают систематическое использование ЭВМ в процессе проектирования при обоснованном распределении функций между человеком и ЭВМ и обоснованном выборе методов машинного решения технологических задач.

Под математической моделью технологического проекта и его элементов понимают систему математических соотношений, описывающих с требуемой точностью изучаемый объект и его поведение в действительных условиях. При построении математических моделей используются различные математические средства описания объекта - теорию множеств, математическое программирование, дифференциальные или интегральные уравнения.

Проектирование технологических процессов изготовления изделия характеризуется различными уровнями. Самый высокий уровень - разработка принципиальной схемы технологического процесса, которая включает отдельные этапы, причем этот этап может содержать одну или несколько операций.

Основной проблемой на начальной стадии развития система анализа пластического состояния поковок стоит назвать низкую производительность компьютеров того времени и отсутствие эффективных математических алгоритмов. Первые системы могли решать только двумерные задачи для осесимметричных деталей. 3D-системы появились лишь во второй половине 90-х годов. Среди современных программных продуктов можно назвать такие системы иностранных компаний как AutoForge, SuperForge, DEFORM и отечественные программы фирмы “Квантор-Софт” - Form2D, QForm и QForm3D. Эти и подобные им программные продукты, кроме очевидных преимуществ, имеют один существенный недостаток - достаточно высокую цену (потолок цен может колебаться в пределах от 10 000 до 30 000 Евро).

Системы рассматриваемого класса позволяют анализировать весь технологический процесс получения изделия, включая заготовительные операции, нагрев заготовки, охлаждение, пластическое деформирование, разделительные операции, термообработку и механообработку. Для выполнения лабораторной работы будет использоваться программа QForm 3D российской фирмы “Квантор-Софт”, лицензионная версия которой имеется на воронежском ЗАО “Тяжмехпресс”. Программа QForm основана на конечно-элементном ядре, которое много лет развивается специалистами этой фирмы. Сам же конечно-элементный расчет скрыт от пользователя. При проведении технологического расчета ядро системы работает как “черный ящик”. В результате моделирования процесса штамповки можно получить и проанализировать следующие данные - картина течения металла, распределение деформаций, напряжений и температуры. В общем случае такое моделирование обеспечивает:

1. проверку заполнения ручьев штампов и прогнозирование возникновения возможных дефектов течения металла;

2. уменьшение потерь металла;

3. снижение нагрузок на инструмент;

4. уменьшение износа инструмента за счет оптимизации течения металла.

К главным особенностям и преимуществам рассматриваемой системы можно отнести следующее:

1. QForm - объектно-ориентированная система, интегрированная в операционные системы Microsoft Windows. Графический интерфейс прост и понятен пользователю с любым уровнем подготовки;

2. препроцессор конечно-элементной программы работает параллельно со специальной программой подготовки данных к расчету;

3. конечно-элементный алгоритм работает автоматически и не требует никакого вмешательства пользователя в его работу;

4. вывод результатов производится одновременно с расчетом, что позволяет легко интерпретировать результаты моделирования;

5. моделируется сразу вся технологическая цепочка, включая операции формоизменения и вспомогательные операции.

Программа QForm построена на модульном принципе, организационно-структурная схема которого показана на рис. 1.

Для проведения расчета в QForm необходимы только технологические данные и параметры, которые разделены на следующие группы:

1. геометрические контуры заготовки и инструментов (могут быть импортированы из CAD-программ или созданы встроенным графическим редактором);

2. свойства материала;

3. параметры оборудования;

4. характеристики смазки;

5. основные технологические параметры процесса (температура нагрева, время пауз между ударами и т.д.).

Для моделирования того или иного процесса пластической деформации необходимо задавать геометрическую информацию. Для системы QForm это замкнутые контуры инструментов и заготовки, нарисованные на соответствующей плоскости, а для системы QForm 3D - модель очередного перехода, выполненная в системе автоматизированного проектирования SolidWorks.

Кроме этого, предъявляются особые требования к геометрии инструмента, среди которых основным требованием является то, что контуры штампов должны быть гладкими, то есть не иметь острых углов на участках предполагаемого течения металла.

Рис. 1. Структурная схема систем САПР ТП

Контуры штампов и заготовки располагаются по линии движения главного исполнительного механизма штамповочного оборудования, который находится на вертикальной оси.