Экзаменационный билет № 12

1. Технологические методы обеспечения точности, их области применения, достоинства и недостатки.

1) Точность большинства изделий приборостроения является важнейшей характеристикой их качества. Повышение точности изготовления деталей и сборки узлов увеличивает долговечность и надежность эксплуатации механизмов и приборов. Этим объясняется непрерывное ужесточение требований к точности изготовления деталей и приборов в целом. Повышение точности исходных заготовок снижает трудоемкость механической обработки, уменьшает размеры припусков на обработку заготовок и приводит к экономии металла. Повышение точности механической обработки устраняет пригоночные работы на сборке, позволяет осуществить принцип взаимозаменяемости деталей и узлов и ввести поточную сборку. Под точностью деталей понимается их соответствие требованиям чертежа: по размерам, геометрической форме и взаимному расположению поверхностей. Заданную точность обработки заготовки можно достигнуть одним из двух принципиально отличных методов: пробных ходов и промеров или методом автоматического получения размеров на настроенных станках.

Метод пробных ходов и промеров

Сущность метода заключается в том, что к обрабатываемой поверхности заго-

товки, установленной на станке, подводят режущий инструмент и с короткого

участка заготовки снимают пробную стружку. После этого станок останавливают, делают пробный замер полученного размера, определяют величину его отклонения от чертежного и вносят поправку в положение инструмента, которую отсчитывают по делениям лимба станка. Затем вновь производят пробную обработку ("ход") участка заготовки, новый пробный замер полученного размера и, при необходимости, вносят новую поправку в положение инструмента. Таким образом, путем пробных ходов и промеров

устанавливают правильное положение инструмента относительно заготовки,

при котором обеспечивается требуемый размер. После этого выполняют обра-

ботку заготовки по всей ее длине. При обработке следующей заготовки всю процедуру установки инструмента пробными ходами и промерами повторяют. В методе пробных ходов и промеров часто применяют разметку.

Метод пробных ходов и промеров имеет следующие достоинства.

1. На неточном оборудовании позволяет получить высокую точность обработ-

ки.

2.Рабочий высокой квалификации путем пробных промеров и ходов может оп-

ределить и устранить погрешность заготовки, возникшую при ее обработке на

неточном станке.

3.При обработке партий мелких заготовок исключает влияние износа режущего

инструмента на точность выдерживаемых при обработке размеров; при пробных промерах и ходах определяют и вносят необходимую поправку в положение инструмента, требуемую в связи с износом последнего.

4.При неточной заготовке позволяет правильно распределить припуск и предотвратить появление брака.

5.Из маломерной заготовки при разметке часто удается выкроить контур обра-

батываемой заготовки и получить годное изделие.

6.Освобождает рабочего от необходимости изготовления сложных и дорого-

стоящих приспособлений типа кондукторов, поворотных и делительных приспособлений и др.

7.Положение центров отверстий и взаимное расположение обрабатываемых по-

верхностей предопределяется разметкой.

В месте с тем метод пробных ходов и промеров имеет ряд серьезных недостатков.

1.Зависимость достигаемой точности обработки от минимальной толщины сни-

маемой стружки.

При токарной обработке доведенными резцами эта толщина не меньше

0,005мм, а при точении обычно заточенными резцами она составляет 0,02мм (

при некотором затуплении резца даже 0,05мм).

2.Появление брака по вине рабочего, от внимания которого в значительной степени зависит достигаемая точность обработки.

3.Низкая производительность обработки из-за больших затрат времени на проб-

ные ходы, промеры и разметку.

4.Высокая себестоимость обработки заготовок вследствие низкой производительности обработки в сочетании с высокой квалификацией рабочего, требующей повышенной оплаты труда.

5. Не гарантирует отсутствие брака при полном соблюдении правил реализации метода.

Пятый пункт требует пояснений. Условия обработки обрабатываемой поверхности после завершения пробных ходов и промеров отличается от условий «проб» как минимум одним параметром – глубинной резания t , а значит и деформацией, т.е. погрешностью обработки. Кроме того, свойства и материала заготовки, и ее геометрические погрешности, и жесткость могут существенно изменяться по траектории обработки.

В связи с перечисленными недостатками метода пробных ходов и промеров он

используется, как правило, при единичном или мелкосерийном производстве изделий, в опытном производстве, а также в ремонтных и инструментальных цехах. Особенно часто этот метод применяется в тяжелом машиностроении. При серийном производстве этот метод находит применение для получения годных деталей из неполноценных исходных заготовок("спасение" брака по литью и штамповке).

Метод автоматического получения размеров на настроенных станках

Этот метод в значительной мере свободен от недостатков, свойственных мето-

ду пробных ходов и промеров. При обработке заготовок по методу автоматического получения размеров станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от заготовки точность достигалась автоматически, т.е. почти независимо от квалификации и внимания рабочего. при использовании метода автоматического получения размеров на настроенных станках задача обеспечения требуемой точности обработки

переносится с рабочего-оператора на настройщика, выполняющего предвари-

тельную настройку станка, на инструментальщика, изготавливающего специ-

альные приспособления и на технолога, назначающего технологические базы и

размеры заготовки, а так же определяющего метод ее установки и крепления и

конструкцию необходимо гоприспособления.

К преимуществам метода автоматического получения размеров относятся:

- повышение точности обработки и снижение брака; точность обработки не за-

висит от минимально возможной толщины снимаемой стружки(так как припуск

на обработку на настроенном станке устанавливают заведомо больше этой ве-

личины) и от квалификации и внимательности рабочего;

- рост производительности обработки за счет устранения потерь времени на предварительную разметку заготовки и осуществление пробных ходов и промеров

- рациональное использование рабочих высокой квалификации; работу на на-

строенных станках могут производить ученики и малоквалифицированные ра-

бочиеоператоры, а в дальнейшем, с ростом автоматизации производственных

процессов, она будет полностью возложена на станкиавтоматы и промышлен-

ные роботы; высококвалифицированные рабочие выполняют настройку станков

и обслуживают одновременно по 8-12 станков;

- метод не исключает вероятности появления брака.

Все причины возможного брака при использовании метода пробных ходов и промеров сохраняются в различной степени и здесь. И, если колебания глубины резания здесь обусловлены, в основном, геометрическими погрешностями заготовки и нестабильностью жесткости заготовок, то эти и другие непостоянства впределах партии заготовок проявляются в гораздо большей степени, чем в пределах одной заготовки. К тому же набегают погрешности износа инструмента, что требует своевременной поднастройки оборудования. Преимущества метода автоматического получения размеров на настроенных станках предопределяют его широкое распространение в условиях современного серийного и массового производства. Использование этого метода в условиях мелкосерийного производства ограничивается некоторыми экономическими соображениями: потери времени на предварительную настройку станков могут превзойти выигрыш времени от автоматического получения размеров; затраты на изготовление однородных и точных заготовок, требуемых для работы на настроенных станках, могут не окупиться при малых количествах выпускаемой продукции; тщательная технологическая подготовка производства с подробной разработкой технологических процессов и схем настройки станков неосуществима в условиях мелкосерийного и многономенклатурного производства. Каждый из рассмотренных методов достижения заданной точности неизбежно сопровождается по-

грешностями обработки, вызываемыми различными причинами систематического и случайного характера. Соответственно погрешности, возникающие вследствие этих причин, подразделяются на систематические и случайные.

2. Классификация систем автоматизированного проектирования технологических процессов.

CAD (computer aided design) - система выполняющая компьютерное проектирование. А именно разработку конструкторского проекта изделия на основе трехмерного геометрического моделирования деталей и сборочных единиц с последующим автоматизированным формированием комплекса чертежно-конструкторской документации.

CAM (computer aided manufacturing) - система которая автоматизирует формирование управляющих программ для ЧПУ на основе имеющейся геометрической модели изделия.Некоторые CAM системы имеют ограниченные средства для моделирования, но обычно модели деталей принимаются из CAD системы через согласованные интерфейсы.

CAD/CAM системой называется система, которая обеспечивает интегрированное решение задач разработки конструкторского проекта изделия и формирования на его основе программ для обработки деталей изделия на ЧПУ. Объединение CAD и CAM обусловлено тем, что их решение базируется на использовании единой трехмерной геометрической модели изделия, а объединение позволяет избежать проблемм, связанных с передачей данных из одной системы в другую.

CAE (computer aided engineering) система моделирующая физические процессы поведения проектируемого объекта или проектируемые технологические процессы. Математической основой инженерного моделирования является методы нелинейного конечноэлементного анализа.

PDM (Product data management) система главной задачей которой является поддержка электронного описания продукта (изделия) на всех стадиях его жизненного цикла. Она должна решать следующий круг задач:

- Ведение проектов: управление работами, процедурами и документами в составе проекта, контроль за выполнением проекта

- Планирование и диспетчироание работ

- Распределение прав доступа

- Организация и ведение распределенных архивов конструкторской, технологической и управленческой документации

- Управление изменениями в документации

- Фиксирование стандартных этапов прохождения документов, контроль за прохождением документов по этапам.

- Интеграция с CAD/CAM/CAE системами и их приложениями

- Контроль целостности проекта

- Поиск необходимой информации в проекте

3. 3D - принтеры.

В своём большинстве системы быстрого прототипирования являются громоздкими и дорогостоящими установками. Небольшие компании не могут себе позволить их приобрести. Для той части рынка RP, которой требуются прототипы для визуальной оценки, начали производиться так называемые "принтеры твердотельных объектов" (Three Dimentional Printer - 3D Printer) - системы, которые строят физические модели движением материала из одной или нескольких струйных головок, подобно обычному принтеру. Как и традиционные RP-машины, 3D принтеры изготавливают физические модели, основанные на CAD-модели, используя, в основном, технологии струйного моделирования и технологии использования для формирования детали порошка, который затвердевает при помощи связывающего вещества на водной основе.

Обычно 3D принтеры не дают высокой точности и прочности готового прототипа, однако механических свойств таких прототипов достаточно для визуализации разрабатываемого изделия.

Экзаменационный билет № 13

1. Законы распределения действительных размеров.

2. Использование 3D моделей при проектировании маршрутных и операционных ТП

3. Влияние RP-технологий на все этапы создания изделий.

Экзаменационный билет № 14

1. Систематические погрешности и причины их возникновения.

2. Состав и последовательность задач при проектировании формообразующего

инструмента с использованием CAD-систем.

3. Тенденции в процессе создания изделий

Экзаменационный билет № 15

1. Случайные погрешности и причины их возникновения.

2. Разработка управляющих программ для оборудования с ЧПУ.

3. Критические факторы успеха и стратегии конкуренции

Экзаменационный билет № 16

1. Условия обработки заготовок без брака.

2. Общий подход к проектированию операционных заготовок. Метод добавляемых тел.

3. Разработка постпроцессора и виртуальной модели станка.

Экзаменационный билет № 17

1. Определение вероятностного брака, исправимый и неисправимый брак.

2. Покрытия, их роль и «механизмы» нанесения.

3. Моделирование производственных процессов с использованием Delmia.

Экзаменационный билет № 18

1. Случайные погрешности, зависящие от оборудования

2. Методы измерения и контроля характеристик поверхностного слоя деталей.

3. Программирование промышленных роботов.

Экзаменационный билет № 19

1. Целесообразность использования RP- технологий на различных этапах создания изделий.

2 . Мотивация и влияние на нее моделей.

3. Назначение и общие характеристики PDM-систем.

Экзаменационный билет № 20

1. Сравнительные характеристики обычного и сверхскоростного резания

2. Модели, их классификация и назначение.

3. Структура единого информационного пространства ТПП.

Экзаменационный билет № 21

1. Сущность процесса сборки приборов и основные организационные формы ее реализации.

2. Микрогеометрия поверхностей деталей и условия ее оптимизации.

3. Роль предпроектного анализа предметной области ТПП. Организация проведения анализа.

Экзаменационный билет № 22

1. Сборочные размерные цепи и основные методы их решения.

2. Необходимость и возможность автоматизации ТПП

3. Организация работ по созданию АСТПП.

Экзаменационный билет № 23

1. Типовое содержание техпроцесса сборки приборов.

2. Использование 3D моделей для получения физических прототипов.

3. Оптимизация режимов резания.

Экзаменационный билет № 24

1. Содержание технологической подготовки производства

Содержание технологической подготовки производства

Рациональная организация производственного процесса невозможна без проведения тщательной технической подготовки производства. Этот процесс включает в себя:

1.Конструкторскую подготовку производства.

2.Технологическую подготовку производства.

3.Календарное планирование производственного процесса.

ТПП – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятий (или предприятия) к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах.

ТПП включает:

1. Обеспечение технологичности* изделия (включая технологичность конструкции изделия и технологичность выполнения работ при его изготовлении, эксплуатации и ремонте);

2. Разработку и внедрение технологических процессов** (механообработки, сборки, литья, термообработки и др.) для изготовления деталей и узлов изделия;

3. Проектирование и изготовление необходимого нестандартного оборудования и средств технологического оснащения (приспособлений, пресс-форм, штампов, специального режущего и мерительного инструмента);

4. управление процессами ТПП.

Ответственной и трудоемкой частью технической подготовки производства является технологическое проектирование, трудоемкость которого составляет 30-40% (от общей трудоемкости подготовки производства) в условия мелкосерийного производства, 40-50% при серийном производстве и 50-60% при массовом производстве.

Рост трудоемкости проектирования технологических процессов с увеличением выпуска продукции объясняется тем, что в крупносерийном производстве разработка процессов производится более тщательно, чем в серийном, увеличивается по общему объему, усложняется технологическая оснастка, подробнее разрабатывается документация.

* Под технологичностью конструкции понимается совокупность ее свойств, обеспечивающая в заданных условиях производства и эксплуатации наименьшие затраты труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении и ремонте изделия.

** Технологический процесс - это часть производственного процесса, связанная с изменением размеров, формы заготовки и или физических свойств ее материала.

2. Этапы жизненного цикла изделия

Понятие «Жизненный Цикл Изделия» (ЖЦИ) включает в себя все стадии жизни изделия – от изучения рынка перед проектированием до утилизации изделия после использования. Компьютерная поддержка этапов ЖЦИ становится возможной благодаря созданию и поддержке единой базы данных о продукте (изделии).

Этапы ЖЦИ: 1) маркетинг; 2) проектирование; 3) снабжение; 4) подготовка производства; 5) производство; 6) контроль; 7) упаковка и хранение; 8) реализация; 9) эксплуатация; 10) ремонт и обслуживание; 11) утилизация

3. Применение систем трехмерного сканирования в проектировании и подготовке производства

3D-сканер — устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3D-модель.

Контактные сканеры

Эти сканеры построены по принципу обвода модели специальным высокочувствительным щупом, посредством которого в компьютер передаются трехмерные координаты сканируемой модели.

Преимущества

• простота сканирования призматических частей;

• независимость от освещения;

• прекрасное сканирование ребер;

• простота использования;

• малый объем получаемых файлов.

Недостатки

• большое время сканирования (за один замер или перемещение осуществляется оцифровка только одной точки);

• невозможность сканирования органических или криволинейных поверхностей;

• невозможность сканирования маленьких и сложных деталей;

• щуп должен касаться объекта сканирования.

• человеческий фактор.

Бесконтактные 3D-сканеры могут изготавливаться на основе трех основных технологий:

• фотограмметрическая

• структурированный белый цвет;

• лазерная.

Технология на основе фотограмметрии

Технология на основе фотограмметрии представляет собой фотографирование объекта сканирования с различных точек и воссоздание на основе полученных изображений трехмерной модели.

Преимущества

• низкие затраты на аппаратную часть;

• бесконтактная технология.

Недостатки

• сложность процедуры установки приемных камер и нанесения точек привязки;

• для базовой установки и калибровки требуется как минимум 4–6 фото;

• обработка осуществляется за счет программного обеспечения;

• большое количество фотографий, необходимых для получения точной модели;

• сложность процедуры сшивки изображений для получения целостной картины сканирования.

Сканирование на основе структурированного белого света

Сканирование на основе структурированного белого света заключается в проецировании на объект линий, образующих уникальный узор, каждое изменение которого сканируется приемной камерой.

Преимущества

• большая скорость сканирования;

• получение порядка 100 000 точек сканирования за один проход;

• высокая точность и великолепная деталировка;

• возможность сканирования человеческих лиц благодаря отсутствию лазеров;

• бесконтактная технология.

Недостатки

• стационарная установка, исключающая возможность мобильного сканирования;

• ограничение размера сканируемой области, не позволяющее сканировать внутренние области;

• сложность при сканировании объектов, находящихся вне помещений, ограничения по яркости;

• большая стоимость системы;

• необходимость проведения процедуры постпроцессинга для сшивки отсканированных частей.

Лазерная технология

Лазерная технология основана на проецировании лазерного луча на объект сканирования. Все искажения воспринимаются измерительной камерой, которая отслеживает физическое положение лазера. Данные передаются в компьютер, где буквально вычерчиваются лазером.

Преимущества

• недорогие 3D-сканеры для промышленного применения;

• возможность сканирования вне помещений и при различной освещенности;

• возможность работы с объектами, недоступными для сканирования с использованием технологии белого структурированного света;

• бесконтактная технология.

Недостатки

• невозможность сканирования прозрачных объектов или объектов с большой степенью светоотражения, вызывающая необходимость напыления;

• невозможность сканирования черно-белых объектов;

• необходимость в базовом основании, имеющем ограниченную зону досягаемости.

3D-сканеры можно применять в следующих областях.