Сборник 70 студ конференции БГТУ

171

проектировщиков, конструкторов и технологов, снизить объем проектной документации. Автоматизация проектирования позволяет сделать труд разработчиков более творческим.

Существенным преимуществом автоматизированных систем технологической подготовки производства (ТПП) является выполнение большого количества процессов и подготовка информации с помощью средств электронной обработки данных. Специалист, работающий с автоматизированными системами ТПП, избавляется от монотонного, нетворческого труда. Благодаря большому быстродействию средств электронной обработки данных появляется возможность использования различных альтернативных решений.

При осуществлении мероприятий научно-технического прогресса (НТП), к которым относятся разработка и внедрение новой техники, новых технологических процессов, необходимо давать их экономическую оценку.

Поэтому вопрос разработки автоматизированной системы выбора режимов резания при фрезерной обработке весьма актуален, ведь именно такая система позволит производить оценку эффективности и обосновывать предлагаемые технологические процессы. При этом будет обеспечено сокращение временных затрат, что позволит разработанной системе занять место в общем цикле подготовки производства.

В настоящее время фрезерование является широко универсальным методом обработки. В течение нескольких последних лет наряду с усовершенствованием металлорежущих станков произошло значительное расширение области применения фрезерного инструмента. Поэтому сегодня выбор способа обработки на многоцелевом оборудовании неоднозначен. В дополнение к традиционным областям использования фрез добавились такие как изготовление отверстий, обработка карманов и выборок, обработка поверхностей вращения, резьбофрезерование и т.д. Инструментальная оснастка также постоянно дорабатывается с целью повышения производительности, надежности и качества обработки.

Фреза обычно совершает резание в одном или нескольких направлениях: радиальном, периферийном и осевом. Каждый способ фрезерования можно разложить на эти три основные перемещения в сочетании с вращением фрезы.

При подготовке фрезерной операции необходимо иметь в виду следующие параметры фрезы. Номинальный диаметр фрезы (Dc), максимальный диаметр (Dc2 или D3), эффективный диаметр (De), используемый для определения скорости резания.

Для определения скорости резания Vc при фрезеровании необходимо знать толщину стружки (hex) и код обрабатываемого материала в соответствии с классификацией ISO. Рекомендации по подачам также табулированы. Для предлагаемой фрезы анализируется угол в плане (kг).

Главными пользователями данного объекта проектирования являются инженеры отдела главного технолога (ОГТ), которые смогут использовать разрабатываемую САПР для оценки эффективности новых ТП и

172

обоснованности предлагаемого варианта. Помимо ОГТ данная система может широко использоваться в экономических отделах и службах предприятий.

Прямая задача состоит в определении скорости резания и подачи на основе входных данных и последовательного выполнения всех процедур программы.

Входными данными являются: группа материалов, твердость, вид обработки, использование СОЖ, диаметр фрезы.

Разработанная автоматизированная подсистема выбирает из спроектированной базы данных, представляемой в виде реляционных таблиц, вид инструмента для обработки требуемой поверхности и рассчитывает режимы резания.

Результат работы автоматизированного модуля представляются в виде приложения MSWord. При необходимости эти данные могут быть переданы

вподсистему формирования технологической документации и представлены

вбланках операционных карт технологического процесса.

Работа выполнена под руководством

доц. каф. «Технология машиностроения» Е.А. Польского, С.В. Сорокина

А.Г. Новожеев ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ПРИМЕРЕ КОРПУСА «КОЛЛЕКТОР КУПОЛА» УСТАНОВКИ ТОКАМАК

Объект исследования: конструкция и технология изготовления корпусных деталей «Коллектор купола» системы охлаждения термоядерной установки Токамак.

Результаты, полученные лично автором: предложена стратегия изготовления корпусных деталей высокотехнологичных изделий, подобрано инструментальное оснащение для реализации спроектированной технологии.

В условиях рыночной экономики и активной конкуренции особую остроту для машиностроительных заводов приобретает проблема регулярного обновления продукции, выпуска новых модификаций уже разработанных изделий с тем, чтобы удовлетворить запросы максимального числа потребителей. Прежде чем выпустить новую конкурентоспособную продукцию, необходимо провести большую работу по сбору, накоплению и оперативной обработке информации. Переработка больших объемов информации в настоящее время невозможна без использования ЭВМ.

Область применения систем автоматизированного проектирования (САПР) охватывает сегодня самые различные виды деятельности человека — от расстановки мебели в квартире до проектирования и изготовления

173

интегральных микросхем и современной космической техники. Каждая категория задач технического черчения предъявляет к этим продуктам свои требования, однако наибольшее распространение они получили в машиностроении и архитектуре.

Необходимость инновационного развития производства предъявляет новые требования к содержанию, формам и методам организации этапов подготовки производства. Проектирование, разработка программ обработки деталей на оборудовании с компьютерным управлением должно решаться с применения интегрированных САПР.

Одним из приоритетных направлений развития науки, сформулированным президентом РФ является энергоэффективность, энергосбережение и ядерная энергетика. В рамках этого направления реализуется федеральная целевая программа модернизации высоко технологичных научных установок на базе национального исследовательского центра «Курчатовский институт». В основе этой модернизации выполняется изготовление элементов установки Токамак.

Экспериментальная термоядерная установка Токамак Т-15 является одной из крупнейших в мире. Уникальность установке придает наличие сверхпроводникового ниобий-оловянного тороидального магнита.

Токамак представляет собой тороидальную вакуумную камеру, на которую намотаны катушки для создания тороидального магнитного поля. Из вакуумной камеры сначала откачивают воздух, а затем заполняют её смесью дейтерия и трития. Затем с помощью индуктора в камере создают вихревое электрическое поле. Индуктор представляет собой первичную обмотку большого трансформатора, в котором камера токамака является вторичной обмоткой. Электрическое поле вызывает протекание тока и зажигание в камере плазмы.

Неотъемлемыми элементами установки являются корпуса системы охлаждения различных конфигураций, которые изготавливают из аустенитной нержавеющей стали 316L(N)-IG и устанавливают в полости между катушки. Данные детали служат для обеспечения охлаждения, путем подвода охлаждающей жидкости к катушкам реактора. На каждую катушку требуется по 2 таких корпуса.

Деталь «Коллектор купола» имеет сложную форму с малыми углами наклона,а также радиусами кривизны , что значительно повышает трудоемкость, а соответственно стоимость, его изготовления. Задача формирования корпуса с заданными параметрами является важной и актуальной конструкторско-технологической проблемой. Целью исследования в рамках данной проблемы является разработка и усовершенствование средств и методов получения детали «Коллектор купола» установки Токамак. Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: проанализировать технические требования с точки зрения их технологического обеспечения, разработать автоматизированный модуль системы САПР для формирования требуемой документации с возможностью корректировки и анализа, разработать технологию

174

формирования детали с требуемыми параметрами качества и точности, разработать аппаратное решение для контроля технологических параметров с автоматизированной системой.

На данный момент основной проблемой при сдаче детали заказчику является отсутствие обоснованной методики контроля основных параметров пространственных отклонений и их контроль в соответствии с техническими требованиями.

С точки зрения технической значимости важным является проектирование и изготовление прибора для выполнения контрольных операций.

Аппаратное решение задачи контроля пространственных требований по точности изготовления отдельных элементов детали «Коллектор купола» будет использоваться на этапе получения протокола приемо–сдаточной комиссии для подтверждения достигаемых качественных параметров изделия.

Непосредственным потребителем выступает государственная корпорация по атомной энергии «Росатом».

На данный момент времени продукция для данной установки является единичной.

Токамак-реактор на данный момент разрабатывается в рамках международного научного проекта ITER. Задача ИТЭР заключается в демонстрации возможности коммерческого использования термоядерного реактора и решении физических и технологических проблем, которые могут встретиться на этом пути.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Технология машиностроения» С.В. Сорокина

А.Г. Новожеев, А.В. Булаев РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТА

ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВКИ В ПРИСПОСОБЛЕНИИ

Объект исследования: этап технологической подготовки производства по подбору схемы установки заготовки и проектированию средств технологического оснащения.

Результаты, полученные лично автором: разработан программный модуль автоматизированной подсистемы расчета основных составляющих погрешности установки заготовки в станочном приспособлении.

При переходе на новый вид продукции и переподготовку производства до 80% от всего объема технологического оснащения производства приходится на техническое перевооружение и модернизацию, которая включает в себя, в том числе, проектирование и изготовление технологической оснастки. Оптимальность принимаемых решений на начальном этапе конструирования станочных приспособлений является

175

одним из важнейших факторов, влияющих на качество выпускаемой продукции. В связи с этим актуальным становится решение проблемы повышения качества проектирования станочных приспособлений при минимизации сроков выполнения расчетных процедур.

Вчисло наиболее значимых и трудоемких этапов проектирования станочных приспособлений входит выбор оптимальной схемы установки заготовки и ее конструктивной реализации, который включает в себя: выбор схемы базирования и закрепления заготовки в приспособлении; расчет сил зажима; выбор конструкции, размеров материала и метода упрочняющей обработки установочных элементов; расчет погрешности положения заготовки, включающей погрешность базирования, закрепления, размерного износа установочных элементов и др. составляющие; определение межремонтного периода.

От решений, принимаемых на этом этапе, зависят основные показатели качества приспособлений: точность положения заготовки; время установки и снятия заготовки; срок службы; стоимость будущего приспособления.

Вопрос обеспечения качества конструирования можно решить путем создания автоматизированной системы интерактивной формализации конструкторско-технологической информации, которая позволит: снизить затраты материальных средств и времени на конструирование и изготовление; сократить цикл производства и значительно снизить себестоимость продукции; улучшить качество конструирования приспособлений и получаемой технологической документации.

Вчисло наиболее значимых и трудоемких этапов проектирования станочных приспособлений входит расчёт погрешности установки заготовки

иконструктивной реализации установочных элементов.

Эта погрешность складывается из составляющих погрешностей:

погрешности базирования,

погрешности закрепления,

погрешности положения заготовки, вызываемой неточностью приспособления.

Правильный расчет погрешности установки позволяет узнать и повысить точность приспособления, а, следовательно, повысить качество обработки заготовок в приспособлении.

Вкачестве специального программного обеспечения при разработке автоматизированной системы была выбрана среда программирования Visual Basic. Разработанная система производит расчёт параметров, используя необходимые исходные данные, и выводит отчёт о результате расчёта в виде текстового документа. Для удобства использования система разбита на несколько независимых расчётных модулей: расчет погрешности базирования для основных модулей («плоскость-плоскость», «цилиндрплоскость», «цилиндр-цилиндр»); расчет погрешности закрепления для типовых схем приложения усилий; суммарной погрешности установки. Каждый расчётный модуль требует ввода необходимых исходных данных, после их обработки производится вывод на экран результатов расчёта. Затем

176

осуществляется формирование отчёта – результаты проделанной работы сохраняются в приложении Microsoft Office Word.

При выполнении работы были получены следующие результаты:

1.Разработан программный модуль, интегрированный в среду CAD системы, и расширяющий ее возможности для автоматизации расчёта погрешности базирования заготовки в станочном приспособлении. При этом

вкачестве системы трехмерного твердотельного моделирования была принята CAD система «легкого» уровня, в качестве средства разработки системы оболочка объектно-ориентированного визуального программирования Microsoft Visual Basic, а в качестве средства передачи данных между CAD системой и программным модулем использовались базы данных – Microsoft Access.

2.При анализе практической реализации разработанного программного модуля выяснено, что полученные результаты расчетов и конструкторские решения обеспечивают качество проектируемой схемы установки.

3.Разработана математическая модель автоматизации расчёта погрешности базирования заготовки и конструирования установочных элементов в станочном приспособлении с использованием современных CAD технологий. Был сформирован и описан алгоритм расчета погрешности базирования заготовки в станочном приспособлении для каждого выполняемого на операции технологического размера.

Автоматизированная система производит расчет погрешности установки заготовки в приспособлении, используя необходимые исходные данные, и выводит отчет о результате расчета в виде текстового документа.

Областью применения данной системы является технологическая подготовка производства, а также проектирование станочных приспособлений и разработка технологических процессов обработки деталей.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Технология машиностроения» С.В. Сорокина

Р.С. Пашков РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

НОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ

Объект исследования: этап технологической подготовки производства по расчету норм времени выполнения технологических операций.

Результаты, полученные лично автором: разработан программный модуль автоматизированной подсистемы расчета основного, вспомогательного и штучного времени выполнения различных технологических операций.

Современное машиностроение идет по пути неуклонного развития автоматизированного производства. Это объясняется тем, что в настоящее время экономическая эффективность современного машиностроительного производства во многом определяется конкурентоспособностью, которая

177

достигается в том числе и за счет постоянного поиска путей снижения сроков создания новых передовых видов продукции. Одним из путей сокращения сроков и трудоемкости разработки новых изделий является применение систем автоматизированного проектирования на всех этапах конструкторскотехнологической подготовки производства.

Время и себестоимость выполнения операции служат критерием, характеризующим целесообразность ее построения в условиях заданной производственной программы. Основным методом технического нормирования операции является расчет норм времени по нормативам, при котором длительность нормируемой операции определяют расчетным путем по элементам временных затрат с использованием общемашиностроительных нормативов и зависимостей.

Одним из основных требований при проектировании технологических операций является минимизация затрат труда на ее выполнение. Большое разнообразие видов технологических операций (точение, сверление, шлифование, зубообработка и др.) требует использование для определения основного (машинного) времени большого числа зависимостей, формул, таблиц, что занимает длительное время, поэтому данная работа является актуальной.

Проведенные исследования посвящены разработке автоматизированной системы технологического нормирования. В процессе создания данной системы были затронуты следующие основные темы:

-разработка структурно-функциональной схемы объекта проектирования и определение состава входных, выходных параметров и пользователей, при этом была составлена структурно-функциональная схема объекта, отражающая в общем виде основные проектные решения по функциональной, организационной и технической структуре, а также показана функционально-блочная структура процессов проектирования объекта;

-описание состава математического обеспечения объекта проектирования. Здесь созданы необходимые объединяющее математические методы, модели и алгоритмы используемые для решения задач автоматизированного проектирования;

-разработка информационного обеспечения объекта проектирования, в котором была создана база данных, структура и модель данных;

-обоснование выбора лингвистического и программного обеспечения, где было описано применение общесистемных и специальных программных продуктов для работы и создания системы;

-разработка пользовательского интерфейса и программного обеспечения, в описание среды визуального программирования, в структуре которого была написана программа для создания системы;

-требования, предъявляемые к техническому обеспечению разрабатываемой системы, в которых указаны необходимые минимальные требования для нормальной работы автоматизированной системы;

178

- методическое обеспечение объекта проектирования и описание порядка работы с автоматизированной системой, в описании которого лежит полное пояснение того, как следует использовать систему по расчету основного времени.

Правильный расчет штучного времени позволяет проанализировать и по возможности понизить временные затраты на подготовку производства, а следовательно повысить производительность труда инженерных работников.

Данные для расчета штучного времени подобраны с использованием справочных изданий и нормативов по его расчету и назначению.

При расчете штучного времени учитывается вид и подвид обработки, способ установки и закрепления в станочном приспособлении, применяемое оборудование, а также применяемые средства контроля.

Разработанная система производит расчет штучного времени, используя необходимые исходные данные, и выводит отчет о результате расчета.

Проанализировав формулы и нормативы для расчета и назначения времени, были выбраны все необходимые параметры, используемые в качестве исходных. К ним относятся: вид обработки, длина рабочего хода, подача, частота вращения шпинделя, число проходов, глубина резания, вид режущего инструмента, тип и способ установки детали, измерительный инструмент, точность измерений.

Для данной системы автоматизированного расчета штучного времени в качестве результата будет выступать отчет о результатах расчета. В качестве выходных параметров будут выступать рассчитанное основное время, подобранное вспомогательное время и другие переменные, полученные в процессе расчета (величина врезания, суммарная длина обработки).

Определив все необходимые величины, система выводит полученные данные на экран в виде отчета.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Технология машиностроения» Е.А. Польского, С.В. Сорокина

С.Д. Прокопенко РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТА

ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

Объект исследования: этапы подготовки производства, связанные с проектированием технологических процессов изготовления изделий.

Результаты, полученные лично автором: разработана автоматизированная система расчета припусков и межоперационных размеров на механическую обработку.

Необходимость инновационного развития производства предъявляет новые требования к содержанию, формам и методам организации этапов подготовки производства. Проектирование, разработка программ обработки деталей на оборудовании с компьютерным управлением должно решаться с применения интегрированных САПР.

179

Задача автоматизации технологического проектирования для современного машиностроения является чрезвычайно важной и актуальной. Ее решение обеспечивает сокращение сроков внедрения в производство новых проектно-конструкторских разработок и повышение его эффективности. Трудности решения этой задачи обусловлены особенностями технологического проектирования и возрастающими требованиями современного машиностроительного производства к автоматизированным системам.

Осуществление этих требований возможно только на основе широкого применения средств вычислительной техники на всех этапах производства.

Разрабатываемая система предназначена для автоматизации расчета припусков на механическую обработку.

Основной задачей рассматриваемой САПР является расчет припусков на механическую обработку, учитывая вид заготовки, ее габариты, вид обработки и параметры качества поверхности.

Главными пользователями данного объекта проектирования являются инженеры отдела главного технолога (ОГТ), которые смогут использовать разрабатываемую САПР для автоматизированного расчета припусков на механическую обработку.

Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность и эффективность функционирования САПР в целом. На основе математического обеспечения решаются все задачи в САПР: постановка проблемы, организация вычислительного процесса и диалога человек – ЭВМ, анализ, синтез, техническое проектирование и др.

В процессе работы автоматизированная система расчёта припусков на механическую обработку использует следующие зависимости:

Минимальное значение припуска определяется по формуле:

где Rzi-1 и hi-1 – высота неровностей профиля и глубина дефектного слоя на предыдущем переходе соответственно, мкм; Σi-1 – суммарное отклонение расположение поверхности, мкм; уi – погрешность установки:

где Ку – коэффициент уточнения.

Входными данными для системы являются: вид обрабатываемой поверхности; число стадий обработки; номинальный размер; масса; вид заготовки; технологический процесс; длина заготовки; диаметра заготовки.

После отработки выше перечисленных процедур производится вывод результатов расчета припусков на механическую обработку и

180

межоперационных размеров на экран (рис. 1).

Рис. 1. Результаты работы системы.

Далее осуществляется формирование отчета и передача полученных результатов в файл текстового редактора.

Разработанная система позволяет проанализировать стратегии обработки отдельных элементарных поверхностей, обеспечить оптимальное распределение общего припуска на обработку, в автоматическом режиме, в зависимости от характеристик обрабатываемого материала, вида и состояния заготовки, а также значительно сократить время проектирования технологических процессов, что позволит ей занять место в общем цикле подготовки производства.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Технология машиностроения» Е.А. Польского, С.В. Сорокина

Е.С. Прыткова ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА

ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛЫ НА ЭТАПЕ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКСНОЙ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ

Объект исследования: детали узлов тележки железнодорожного вагона типа валы, обрабатываемые на станках с ЧПУ.

Результаты, полученные лично автором: разработан модуль автоматизированной подсистемы автоматизации технологической подготовки производства, обеспечивающий решение задачи проектирования маршрутного технологического процесса обработки типовых деталей.

При технологическом проектировании деталей типа «Вал» используем метод структурного синтеза, основанный на использовании типовых решений и относящийся к методам выделения варианта из обобщенной структуры.