Размерный анализ

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Например, нажатия кнопки для вызова периферийного устройства (клавиатура, мышь).

Выполнение же данной процедуры приводит к вызову функции запроса маски. В результате возникает нелепая бесконечная рекурсия. Ввиду вышеизложенного от использования маскируемого ввода пришлось отказаться и написать собственные функции для реализации указанных особенностей ввода.

К числу возникающих трудностей можно отнести и то, что постановка задачи многократно уточняется непосредственно в процессе программирования, таким образом, приходится постоянно корректировать уже написанное и опробованные модули. Иногда это элементарные доделки, но чаще всего коррекция требует принятие принципиально новых решений.

Хочется отметить, что задача значительно усложняется незнанием предметной области. То, чему машиностроители учатся много лет, программисты должны постигать в сжатые сроки.

Авторы статьи уверены в том, что студентам машиностроительных специальностей необходимы знания не только основ программирования, но и изучение специальных предметов по разработке программных продуктов.

В этом случае авторские коллективы из заказчиков и программистов эффективнее решали бы поставленные задачи.

37.20. Исходная размерная информация для разработки программного продукта для станков с ЧПУ

В.Ю. Шамин, В.Г. Шаламов, П.Г. Пугач

Обзор специальной литературы показывает, что инженеры-практики и исследователи процессов обработки деталей машиностроения на автоматизированном оборудовании занимаются многократным уточнением расчетов режимов резания без учета колебания основного производственного фактора – глубины резания.

Глубина резания присутствует в расчетах, но нет четкого представления о закономерности ее формирования и реальных величинах предельных значений.

Чаще всего при выборе глубин резания используются табличные зависимости, нормативная база которых пытается учесть различные условия и стадии обработки.

Подобный выбор глубины резания позволяет разработать универсальные алгоритмы, которые упрощают автоматизацию процесса технологической подготовки обработки заготовок.

Окончательные и промежуточные операционные размеры рассчитываются простым наращиванием припусков (глубин резания) по рабочим ходам и технологическим переходам от исходного чертежа детали до исходной заготовки. В расчетах участвует номинальное значение припуска без учета взаимовлияния составляющих операционных размеров на величину допуска на припуск. Это влияние особенно заметно на первых переходах механической обработки поверхностей исходной заготовки.

К содержанию приложений

641

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Даже при одинаковых величинах минимального припуска по всем поверхностям колебание глубины резания может отличаться на порядок.

Упругие перемещения в технологической системе существенным образом влияют на производительность и точность обработки. Это влияние особенно заметно на операциях предварительной обработки крупногабаритных деталей, когда расстояние между вершинами режущих кромок инструмента и технологической базой обрабатываемой заготовки во многом определяется колебанием глубины резания (допуском на припуск).

В итоге вершина инструмента описывает траекторию, которая существенно отличается от заданного пути движения.

Табличный метод выбора глубины резания ускоряет разработку программного продукты для станков с ЧПУ и часто удовлетворяет основным требованиям машиностроения – качество, количество и себестоимость.

И все-таки.

Внедрение программного продукта сопровождается многократной коррекцией окончательных и промежуточных размеров, траекторий ускоренных и рабочих движений, режимов резания и норм времени.

Для обработки на станках с ЧПУ (при любом характере производства) необходим детально разработанный технологический процесс с установленными режимами резания.

Чтобы предусмотреть колебание глубин резания по маршруту процесса обработки даже самых простых деталей машин, необходимо построить и рассчитать размерную схему технологического процесса по всем проекциям исходного чертежа детали.

Только после этого будут установлены допуски и отклонения окончательных и промежуточных размеров, колебания глубин резания и траектории ускоренного и рабочих движений режущего инструмента и суппортов станочного оборудования на всех стадиях изготовления детали.

Расчетная информация, снятая с графа размерной схемы, позволяет судить о технологической рациональности выбранного варианты процесса и является основой для планирования дальнейшей отработки технологичности изделия.

Если исходная чертежная документация конструктора согласована с технологическими службами предприятия-изготовителя, то разработке маршрута механической обработке деталей машины должно предшествовать построение размерной схемы процесса.

При этом необходимо учесть:

возможность использования имеющегося или предполагаемого станочного оборудования и его статистическую точность;

наличие технологической оснастки;

режущего и измерительного инструмента.

Ксодержанию приложений

642

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Последовательно наращивая окончательные и промежуточные звенья размерной схемы процесса механической обработки, необходимо предусматривать возможность концентрации и дифференциации технологических переходов, учитывать в схемах базирования принципы единства и совмещения баз.

На этом этапе необходима полная информация по исходной заготовке:

метод (способ) получения;

точность;

конструктивные особенности для выбора первичных баз;

четкое представление о напусках и припусках по всем поверхностям;

данные о составляющих минимального припуска и др.

Расчету размерной схемы предшествует выбор или назначение экономической или статистической точности всех окончательных и промежуточных размеров. Превращение этой точности в отклонения.

Определяются составляющие минимально необходимых припусков по всем обрабатываемым поверхностям на все рабочие ходы и технологические переходы.

Выявляются и тестируются поля рассеяния чертежных размеров, которые непосредственно не выполняются по маршруту технологического процесса.

При наличии программного продукта для автоматизированного расчета и построения размерных цепей на ЭВМ кодируется исходная размерная информация.

Результаты автоматизированного многовариантного расчета позволяют отработать возможность непосредственного выполнения или получения чертежных размеров детали, а информация по предельным значениям припусков дает полное представление о возможных колебаниях глубинам резания по всему маршруту процесса обработки.

Результаты решения являются основной исходной информацией САПР для формирования из технологических переходов и рабочих ходов законченных технологических операций с установками, установами, позициями заготовки и инструмента.

Размерная сеть из окончательных и промежуточных операционных размеров, наброшенная на технологический процесс изготовления детали, используется не только для оформления операционных эскизов и карт наладок. Она позволяет с высокой точностью рассчитать ускоренные и рабочие координатные перемещения инструмента до любой математической точки в расчетно-технологическую карту автоматизированной операции.

Детальная проработка технологического процесса для оборудования с ЧПУ требует не только проектирования отдельных рабочих ходов, но и расчленение каждого из них на шаги, представляющие собой перемещение инструмента вдоль определенного геометрического элемента.

Алгоритм диагностических сообщений, графическая и расчетная информация автоматизированных расчетов позволяют в короткий промежуток времени проанализировать многовариантные задачи с последующим выбором рационального плана процесса обработки.

К содержанию приложений

643

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Размерная информация по траекториям движения инструмента и глубинам резания является базой данных для последующих программных продуктов САПР при расчетах:

составляющих силы резания по переходам и рабочим ходам;

режимов резания; норм времени;

необходимой мощности приводов станочного оборудования;

усилий зажима станочных приспособлений.

Эта же информация необходима для выбора и расчета конструктивных элементов режущего и измерительного инструмента, выбора модели станочного оборудования, производственных площадей и т. д.

37.21. Особенности построения и расчета размерных схем при обработке венца зубчатых колес

Е.Г. Медведев, Л.Ю. Галанин, В.Ю. Шамин

Построение и расчет размерной схемы технологического процесса гарантирует отсутствие размерного брака, снятие необходимых припусков и определение предельных значений глубин резания. Получение достоверных результатов по глубине резания, окончательным и промежуточным операционным размерам на эвольвенте поверхности зуба во многом зависит от выбора выполняемых и контролируемых размеров-звеньев в наладке зубообрабатывающей операции.

В настоящее время используется две модели расчета величины срезаемого слоя (припуска) – в радиальном направлении и в направлении хорды. Каждая из моделей обладает своими достоинствами и недостатками.

При расчетах припуска в радиальном направлении контролируемым параметром является окружность по вершине зубьев. От оси этой же окружности рассчитывается припуск в направлении хорды.

Требование к диаметру окружности вершин зубьев, как правило, на 1…3 квалитета уступает требованиям, предъявляемым к другим параметрам зубчатого колеса.

Чаще всего значение толщины срезаемого слоя принимается на основе среднестатистических данных. Избыточный припуск приводит к снижению точности обработки из-за недостаточной жесткости технологической системы.

На обработанной поверхности со снятием недостаточного припуска остаются погрешности и следы от предшествующей операции или технологического перехода.

Модель расчета припуска в направлении нормали к обрабатываемой эвольвентной поверхности учитывает минимальное расстояние между двумя кривыми. В данном случае величина общей нормали является контролируемым параметром с легко определяемым значением. Эта модель проста в построении и расчете промежуточных операционных размеров и глубины резания.

К содержанию приложений

644

П Р И Л О Ж Е Н И Я

При построении размерной схемы на зубообрабатывающих операциях необходимо выполнять следующее условие. Обрабатываемая поверхность должна быть эквидистантна к обработанной поверхности.

Эквидистанта к эвольвентному профилю боковой поверхности зуба будет также звольвентой к той же основной окружности.

Погрешности формы заготовки наследственно передаются детали в процессе обработки. Величина погрешности учитывается в припуске наряду с толщиной дефектного слоя и шероховатостью, которая осталась с предыдущей операции или перехода.

В этом случае величина пространственного отклонения, измеренного по нормали к боковой поверхности зуба, будет равна расстоянию между эвольвентами к эллипсу (частный случай) и окружности, вписанной в эллипс.

Если длина общей нормали включается в схему диаметральных размеров зубчатого колеса, то стандартные расчеты размерной цепи позволяют определить предельные величины глубины резания и предшествующий операционный размер длины общей нормали.

В размерной схеме припуск на поверхности зуба – замыкающее звено с известным минимальным значением.

Приложение 38

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). Факультет: Механико-технологический (МТ).

Кафедра: Технология машиностроения (ТМ). Специальность: 120100 – Технология машиностроения.

На кафедре подготовлена рабочая программа по дисциплине: ДС.01 – «Раз- мерно-точностное проектирование и обеспечение технологичности изделия».

Направления подготовки: 651400 по программе «Машиностроительные технологии и оборудование»; 657800 по программе «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

По рабочей программе общая трудоемкость дисциплины (125 ч.) состоит из лекций (34 ч.), практических занятий (34 ч.), самостоятельной работы студентов (57 ч.) и курсовой работы. Впервые новая дисциплина (как самостоятельный курс) была прочитана студентам седьмого семестра обучения в 2002...2003 учебном году.

38.1. Учебное пособие

До настоящего времени в курсе лекций «Основы технологии машиностроения» в разделе «Отработка технологичности изделия на этапе размерноточностного проектирования» рассматривался материал по построению и расчету конструкторских и технологических размерных цепей. Со временем этот раздел основного курса лекций был описан в учебном пособии.

Ксодержанию приложений

Коглавлению

645

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Первоначальная версия учебного пособия «Курс» была создана в Челябинском политехническом институте (ЧПИ) в режиме диалога с ЭВМ в 70-х годах прошлого столетия. Идея создания автоматизированного учебного пособия была предложена работниками промышленных предприятий и НИИ, которые изучали последние достижения в области САПР-ТП на факультете повышения квалификации в ЧПИ (ЮУрГУ). Имея магнитную запись или распечатку текста данного пособия, они сами принимали участие в учебном процессе заводских школ повышения квалификации, так как практические задачи размерных расчетов входят в список подготовительных вопросов для присвоения высоких разрядов рабочим ряда машиностроительных специальностей.

Сегодня Учебно-методический комплекс (УМК) включает в себя электронную и печатную версии учебного пособия «Теория и практика решения конструкторских и технологических размерных цепей», а также компьютерную программу автоматизированного расчета (АР) и графического построения размерных схем (УМК «КурсАР» – Курс Автоматизированного Расчета). Эта форма записи страничного текста позволила использовать огромный справочный материал конструктора и технолога через многоцелевые комплексы с разнесенными видеотерминалами и персональные компьютеры. Магнитная запись комплекса широко используется копировально-множительными подразделениями институтов и промышленных предприятий для конструкторских и технологических отделов и бюро, отделов технического обучения, подшефных техникумов и технических училищ.

Вучебном пособии «Теория и практика решения конструкторских и технологических размерных цепей» представлен текст курса лекций, который читается сотрудниками кафедры «ТБиКУМП» в различных учебных заведениях Российской Федерации и стран СНГ, в НИИ и на промышленных предприятиях преподавателям, аспирантам, студентам и слушателям курсов повышения квалификации для всех форм обучения.

Впособии описаны основные этапы отработки отдельных деталей и сборочных соединений на технологичность. В краткой форме представлен материал по стандартам единой системы допусков и посадок. Рассмотрены основные положения, обозначения и определения в подетальных, сборочных и технологических размерных цепей. Приводятся практические примеры построения и расчета размерных схем с контрольными упражнениями, в которых нестандартные ответы и результаты расчетов помогают студентам освоить пути отработки технологичности изделий. Анализируются основные причины неудачных конструкторских и технологических решений. Даются рекомендации по их устранению с учетом возможностей производства. Изложена методика подготовки и кодирования исходной информации для анализа действующих конструкторских и технологических решений (обратные задачи) или синтеза проектных задач (прямые задачи) с использованием системы автоматизированного расчета размерных цепей «КурсАР».

Ксодержанию приложений

646

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Основные понятия и определения в технологии машиностроения и теория базирования даны с позиции быстрого усвоения терминологии в построении и расчетах операционных размерных цепей. Особое внимание обращено на методическую проработку тем, наглядность их изложения с помощью графического материала и практических примеров. В учебном процессе университета активно используется электронный вариант учебного пособия.

Пособие предназначено для преподавателей, аспирантов, студентов и инже- нерно-технических работников машиностроительных специальностей.

Комплекс УМК «КурсАР» оказался готовым учебным комплексом для дисциплины ДС.01 – «Размерно-точностное проектирование и обеспечение технологичности изделия» и с успехом может быть использован и в новой современной форме дистанционного обучения.

38.2.Программный продукт

Кдостоинствам учебно-методического комплекса УМК «КурсАР» можно отнести тот факт, что в теоретических разделах учебного пособия аналитические выражения и практика построения и расчета размерных схем описаны в символь- но-цифровой форме. Эта форма записи является продолжением языка кодирования исходной размерной информации, результатов расчета и построения размерных схем на этапе многовариантного компьютерного анализа и синтеза отработки технологичности изделия.

Алгоритм автоматизированного расчета и построения размерных схем совершенствуется с 1970 г. Ежегодное многотысячное тестирование производственными задачами последнего варианта программного продукта «Visual KursAR» подтвердило его высокую надежность и стабильность результатов расчета.

Данная программа написана с использованием системы C++ Builder, в которой разработан дружественный интерфейс с многоязыковой поддержкой на уровне приложения.

В интерфейсе предусмотрены следующие возможности: удобный ввод и коррекция исходной информации, работа с архивом размерных звеньев, изменение параметров расчета или построения в любой момент общения с программой, получение контекстной помощи и формирование выходных документов.

Как и любая программа Win32 системы, «Visual KursAR», используя механизм виртуальной памяти, имеет практически неограниченные ресурсы для вывода результатов расчета и объемных графических схем на современные терминальные устройства.

Каждый элемент оконного интерфейса в системе быстрой визуальной разработки приложений имеет связанный с ним набор событий. Это реакция на нажатие кнопок, активация и деактивация, открытие, закрытие, создание, перемещение элемента и т. д.

Ксодержанию приложений

647

П Р И Л О Ж Е Н И Я

С любым событием связана обрабатывающая его процедура (функция). Исходные тексты программы разбиты на локализованные участки, не обремененные глобальными связями.

Программа имеет четкую логическую структуру, где каждый элемент отвечает за определенное действие.

При модернизации таких программ нет необходимости следить за взаимным влиянием отдельных блоков программы.

Можно просто творить, не задумываясь об уже написанном.

В новой программе расширены возможности, не предусмотренные старыми версиями. По желанию можно реализовать поиск по введенной размерной информации звена или любой поверхности, расширенную диагностику и т. д. Работа с архивом размерной информации не ограничена расположением исполняемого модуля.

38.3. Самостоятельная и курсовая работа

Изучение конструкторско-технологической документации на промышленных предприятиях машиностроения и приборостроения является важнейшим этапом самостоятельной работы студентов к выполнению курсовой работы [1].

Впроцессе этой работы происходит постоянная оценка технологичности конструктивных особенностей различных изделий и технологических процессов их изготовления. Здесь же рассматриваются практические рекомендации для расширения узких мест действующего процесса и обсуждаются возможные варианты модернизации технологических процессов.

Основой для выполнения курсовой работы служит комплект документов, который собран студентами в процессе производственно-технологической практики. Он содержит: сборочный чертеж изделия или узла с выбранной деталью; исходный чертеж детали; чертеж исходной заготовки; технологический процесс

сдействующего производства; чертежи станочных и контрольных приспособлений; режущие и измерительные инструменты.

Вархиве кафедры ТМ хранятся более 600 комплектов такой документации. Она собрана студентами во время производственно-технологической практики на промышленных предприятий Российской Федерации и стран СНГ.

Впроцессе изучения сборочных чертежей изделия или узла с выбранной деталью оценивается количественный избыток или недостаток исходных (замыкающих) звеньев, которые определяют служебное назначение детали в узле. Выявляются основные и вспомогательные конструкторские базовые поверхности, их избыток или недостаток. Как избыток, так и недостаток базовых поверхностей ведет к неопределенности базирования и является одним из первых этапов по отработке изделия на технологичность.

Отработка технологичности отдельной детали – это комплексное мероприятие, которое включает анализ и синтез размерных и качественных параметров чертежа детали и технологического процесса, режущего и контрольно-измерительного инструмента, станочных приспособлений, технологической оснастки и оборудования.

К содержанию приложений

648

П Р И Л О Ж Е Н И Я

При изучении документации учитываются: тип производства на данном предприятии и его финансовые возможности для приобретения современной технологии и станочного оборудования; производственные площади и сроки их эксплуатации; возможности инструментального производства и цехов по изготовлению исходных заготовок и технологической оснастки; сроки освоения и время непрерывного выпуска изделия; случаи появления брака на производственных участках машиностроительного предприятия в процессе изготовления детали и их возможные причины.

Анализ данной информации позволяет студенту сформировать пакет теоретических предложений для последующей работы над проектным вариантом технологического процесса механической обработки на курсовом и дипломном проектировании.

Последним этапом анализа конструкторской и технологической документации является окончательное подведение результатов проделанной работы, которое может быть выражено в виде выводов и предложений, сформированных на их основе. После этого можно перейти к этапу обоснования и выбора одного из проектных вариантов технологического процесса.

38.4. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Для практических занятий, самостоятельной и курсовой работы студентов на кафедре свободный доступ в компьютерный «Кабинет автоматизированного курсового и дипломного проектирования».

Литература 1. Шамин В.Ю., Давыдов К.В., Давыдова И.Ф. Технология машиностроения.

Методические указания по выполнению курсовой работы. – Челябинск : Изд-во.

ЮУрГУ, 1998. – 25 с.

Приложение 39

Программный продукт «Библиотека электронных версий»

39.1.Технология подготовки учебно-методических изданий кафедр

вэлектронную библиотеку университета

С.Г. Бородуля, А.А. Гаврилин, А.С. Гладков, П.Г. Пугач, В.Ю. Шамин

Тексты технических учебно-методических изданий насыщены схемами, рисунками, таблицами, приложениями и т.д. Работа с такой литературой требует «беспорядочного» просмотра страничного текста с постоянным возвратом к предшествующим или к последующим его страницам.

Современные электронные приложения (например, WinWord) позволяют подготовить к изданию практически любой текст. Этот же текст готов к доставке и хранению в «Электронную библиотеку» университета.

Ксодержанию приложений

Коглавлению

649

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Но использовать этот текст как «Компьютерную версию» для условий «Дистанционного образования» практически невозможно. Листая бумажное издание, мы легко найдем необходимый рисунок или схему.

В электронном приложении эта операция потребует опыта или специальных приемов и программных средств.

Еще одна неприятная особенность электронных приложений – сохранность макета отдельной страницы и всего страничного текста в целом.

Эти тексты легко тиражируются. Это хорошо. Но требуется соответствующая защита от несанкционированного доступа.

На кафедре «Технология, бизнес и компьютерное управление машиностроительного производства» Челябинского Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) совместно с сотрудниками библиотеки ЮУрГУ разработан вариант технологии «Компьютерных версий» учебно-методических изданий.

Вариант «Компьютерной версии» позволяет, не снижая качества издательского продукта от электронных приложений, сохранить страничный макет автора, имитировать чтение страниц на экране монитора аналогично бумажным носителям и создает некоторые трудности при массовом несанкционированном тиражировании издания.

Для этого проделана следующая работа.

Каждая страница текста оформляется в виде фото-файла (*.gif, *.jpg). Макет из фото-файлов фиксирует от развала страницы «Компьютерной версии», в которых таблицы, схемы и рисунки с обтекающим текстом не меняют своего координатного расположения на странице.

Эти файлы уже можно «листать» на экране монитора, используя приложения типа «ACDSee» или «Browser», но активная работа с «беспорядочным» обращением к страничному тексту и в этом случае не позволяет имитировать общение с бумажным изданием.

Авторами разработан алгоритм программного носителя «LibEV» – «Библиотека электронных версий» для «беспорядочного» обращения к страничному тексту, который использует стандартное приложение «Browser» и позволяет на экране монитора работать со страницами технической литературы, возвращаясь к любому из просмотренных файлов-страниц.

В отличие от стандартного электронного издательского текста страничные фо- то-файлы «Компьютерной версии» должны насыщаться ссылками номеров страниц, которые фиксируют расположение рисунков, схем, таблиц, приложений и т.д. по макету изучаемого материала.

Ниже приведены два варианта текста.

Стандартный издательский: «По операционным эскизам рис. 8.3, 8.4 и 8.6 на рис. 8.8 построена схема диаметральных (радиальных) размеров».

Компьютерная версия: «По операционным эскизам рис. 8.3, 8.4 и 8.6 на рис. 8.8 (см. с. 265, 266 и 270) построена схема диаметральных (радиальных) размеров».

К содержанию приложений

650