Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический

университет – УПИ»

М.Г. Галкин Механизмы моделирования схем базирования и структуры технологической операции

Учебное электронное текстовое издание

Подготовлено кафедрой «Технология машиностроения»

Научный редактор: доц., к.т.н. Ашихмин В.Н.

Методическое указание к контрольной работе по дисциплине «САПР ТП» для студентов заочной формы обучения специальности 151001-Технология машиностроения»

Описан подробный порядок выполнения двух заданий контрольной работы. Рассмотрена методика синтеза схем базирования с использованием шестиклеточных матриц и алгоритм проектирования структуры технологической операции с использованием матрицы предшествия.

© ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009

Екатеринбург 2009

Задание №1

ТЕМА: Синтез схем базирования осесимметричной заготовки с использованием механизма шестиклеточных матриц

Порядок выполнения работы:

1. На выданной детали пронумеровать обрабатываемые поверхности по часовой стрелке, начиная с левого торца. Общее число поверхностей не должно превышать 10.

2. Составить для каждой поверхности по две шестиклеточные матрицы. Одна матрица должна характеризовать данную поверхность, как если бы она подлежала обработке, а вторая матрица должна характеризовать ту же поверхность, но выступающую в роли базовой.

3. Сформулировать результирующую матрицу, где в верхней строке должны быть расположены матрицы, характеризующие каждую поверхность как обрабатываемую, а в крайнем левом столбце матрицы, которые характеризуют те же поверхности, но уже в качестве базовых.

4. Заполнить тело результирующей матрицы, используя операцию конъюнкции (И), применительно к верхней строке и левому столбцу. При этом на диагонали матрицы необходимо поставить нули, т.к. поверхность не может быть одновременно и обрабатываемой, и базовой.

5. Используя сформированные в соответствии с п.4 суммарные матрицы, определите комплект баз для каждой обрабатываемой поверхности. Для этого выполните по каждому столбцу операцию дизъюнкции (ИЛИ), которая должна определить набор матриц, покрывающих исходную, расположенную в соответствующем столбце верхней строки.

1. Методические указания к выполнению работы

Геометрический анализ заключается в том что, что на основе общих положений теории базирования определяется возможность для поверхностей быть выбранными в качестве базы. Для этого отбирают поверхности и определяют, какой комплект этих поверхностей лишает тело шести степеней свободы. Для каждого вида поверхности может быть составлена матрица с указанием лишаемых степеней свободы:

	X	Y	Z
L
α

где первая строка относится к перемещению по осям OX, OY и OZ, а вторая к повороту вокруг соответствующих осей. Единица в матрице означает запрет перемещения вдоль оси или поворот вокруг оси. На рис.1 и 2 показаны матрицы для поверхностей, которые могут быть приняты за технологические базы. При этом П – плоскость, устанавливаем на три точки; Ц – длинная цилиндрическая поверхность ( L≥D); ЦК – короткая цилиндрическая поверхность ( L<D). Некоторые поверхности становятся базами за счет трения между ними и установочными поверхностями приспособления: ПТ, ЦТ и ЦКТ – соответственно плоскость и цилиндрические поверхности (длинная и короткая), лишающие поворота за счет сил трения. Если происходит базирование по нескольким поверхностям, то для того что бы установить, скольких степеней свободы лишена деталь, необходимо выполнить сложение матриц каждой базы. Заготовка считается полностью установленной, если она лишена всех шести степеней свободы, т.е. матрица степеней свободы является единичной. На рис. 2 показан пример установки диска в трехкулачковом патроне, где поверхность 1 - установочная база (типа П_x), поверхность 2 – двойная опорная база (типа ЦК_x), Для данного случая можно записать: E=П_x+ЦК_x.

Пz		X	Y	Z
	L	0	1	0
	α	1	0	1

Пx		X	Y	Z
	L	0	1	0
	α	1	0	1

Пy		X	Y	Z
	L	0	1	0
	α	1	0	1

Рис. 1

Цx		X	Y	Z
	L	0	1	1
	α	0	1	1

ЦТz		X	Y	Z
	L	0	0	0
	α	0	0	1

Цy		X	Y	Z
	L	1	0	1
	α	1	0	1

Цx		X	Y	Z
	L	0	1	1
	α	0	1	1

Цx		X	Y	Z
	L	0	1	1
	α	0	1	1

Цx		X	Y	Z
	L	0	1	1
	α	0	1	1

Рис.2

УБ(1)				ДО(2)
1	0	0	V	0	1	1	=	1	1	1
0	1	1		0	0	0		0	1	1
Пx				ЦКx				E

Рис. 3

	ДН(1)					ОБ(2)
L	0	1	1	+	L	1	0	0	=	1	1	1
α	0	1	1		α	0	0	0		0	1	1
	Цx					ЦКx Пx				E

Рис. 4

Пример установки валика на призму дан на рис. 4 где поверхность 1 – двойная направляющая база, в этом случае имеет

E=Ц_x+П_x. При установке заготовки типа параллелепипед по плоскости основания и двум боковым сторонам получим

Общая матрица степеней свободы не единичная, следовательно, имеет место избыточное число связей. Поэтому необходимо использовать матрицы, показанные на рис. 5 и 6. На рис. 5 ПН – плоская поверхность , устанавливаемая на две точки (направляющая база).

На рис. 6 ПО – плоская поверхность, устанавливаемая на одну точку (опорная база). Тогда для рассматриваемого примера будем иметь E=П_z+ПН_zy+ПО_x. Или

УБ НБ ОБ

ПНXY		X	Y	Z
	L	1	0	0
	α	0	1	0

ПНYZ		X	Y	Z
	L	0	1	1
	α	0	1	1

ПНZY		X	Y	Z
	L	0	1	1
	α	0	1	1

Рис.5

ПОX		X	Y	Z
	L	1	0	0
	α	0	0	0

ПОY		X	Y	Z
	L	0	1	0
	α	0	0	0

ПОZ		X	Y	Z
	L	0	0	1
	α	0	0	0

Рис.6

В этом пример в качестве направляющей базы использована плоскость ПН_ZY, которая ограничивает перемещение на оси Z и поворот вокруг оси Y. В качестве опорной базы использована плоскость ПО_X, ограничивающая перемещение по оси X. Поверхность ПН_Z имеет опору на две точки, а ПО_X – на одну точку.

На этапе геометрического анализа необходимо выбрать комплект таких поверхностей, которые не обрабатываются на данной операции и, являясь базой, смогут обеспечить получение единичной матрицы степеней свободы. Комбинаций поверхностей может быть достаточно много, но лишь часть из них технически допустима. Поэтому используют, в первую очередь, типовые комбинации баз например, УБ – НБ – ОБ или УБ – ДО – ОБ, или ДН – ОБ – ОБ.

В этом случае УБ, НБ, ОБ – соответственно установочная, направляющая и опорная базы, а ДН и ДО – двойная направляющая и двойная опорные базы.