автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности универсально-сборных прессформ на основе автоматизации проектирования и изготовления унифицированных элементов

ХАРКШСЬКЙЙ ЛЕРЗДВШШ ШЛ1ТЕХН1ЧНПЗ УНШЕРСЗГГЕТ

ев правах рукопису

Кохшгавськнй Вояодямир 1лл1ч

П1ДВЩЕННЯ ЕЖКТИВН0СТ1 УН ШЕРСДЛЬНО-ЗБIРКИХ ПРЕС-Ш=М НА ОСНОВI АВТСШБОАЦП ПРОЗСТУВА1ШЯ ТД ШГОТОВЛЕННЯ УН1Ф1К03АННХ EJ5BOTIB

GS.02.03 - Технолога МЕЕй»габудувсаня

Автореферат дксертад!! sa вдобутхя вчевого ступвгао ка-зд плата техн!члих паук

XcptiB - 1995

Дисергац1ев е рукаяис

Робота вихояака в .Хар;;1всьхо«у. каукозо-дос.-Лдномд Днститут! технолог 1."X кааинобцдуванкй те Харк1вськогщ дервавномд пол1тохн1чноиу дн!верситзт1

0ф1ц1йн1 опоненти. - доктор техШчкнх наук, професор

Пров1дна сргшизац1а - ВО "Коаунар"

Захист в!дбддетьсз"__________— 1995 р. о-----год.

на зас1данн1 спецIая1зованое ради Д 02.09.01 при Харк!всько-иу деряавноид псл1техн1чиоку ун!верситет1 (310002, н.Харх1в, вул, Фрунзе, 21).

3"дисертац1еи моана ознайоиитися и б!бл1отец1 ХарШвсь-його дзржавногб пол1техн!чного ун!верситету.

Автореферат роз!сланий "___"-----------: 1535 р.

Кауковий кзр!вкик

кгкдидат ф1зико-катеватич<шх иаук Болткович Григор!» 1!нкояа£ович

31нов'ев Никола 1ваисвич

кандидат текн1чних каук. доцент Яхсзекко 1гор Еддардович

Вчений секретер спец1ал1зованое ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуадьн1сть теми. За нашого часу зростаст потреби народного господарства у виготовлешп нових вироб1в нч задовольняються пов::ою м1рою. Одною а головних причин цього е недооснащэнють йютрументальних виробництв машинобуд^вних пд.дприемств прес-формами (ПФ), без яких неысжлиЕО створення нових вироб!в.

За останн! роки на розвиток шструментальних в'лробництв машнобуд1вко"1 промисловост! э мегою зб1льшення випуску прес-форм були виделен! значн1 кояти. Як насшдок цього, обсяги вироо-ництва прес-форм значно зросли: в 1988 р. вироблено Ш на 152,5% б1лыпе, Hia в 1985 р., а в 1S91 р. - на 188,8% больше.

Незважаючи на значкий зр!ст обсяг1в випуску прес-форм, р1вень задоз1льнення основного виробництва у технолог1чн1й оснастщ продовжуе залишатися низьким та складае 70-80%.

У зв'язку з цим очевидна актуалыпстъ приведения системи технологичного оснащения у в1дпов1да1сть до потреб виробництва.

При цьому н&йб1льяий ефект у техполог1чному оснаценн! досягаеться шляхом впровадкення прогресивних видгз умверсально-36ipно"! оснастки, що забезпечуе значке скорочення витраг на виробництво засоб!в технологичного оснащения та швидку ïx переналадку при bmîhI об'ектгв виробництва.

На мгаиноб'/Д1Вннх п1дприемствах е велика багатообразн1сть ун1версально-зб1рнмх прес-форм (УЗПФ) для диття гид тиском пластмасових та ыеталевих BHpoôis, а також виготовлення вироб!в по виплавляемих моделях. Анагаз номенклатури BHpoôiB, що виготовляються на цих п1дприемствах, виявив, ~ЩЭ УЗПФ МОЖЛКВО ОХОПИТИ виробництво до 50% ЦИХ BHpOÔiii. Ось чому потреба в УЗПФ пост1йно зросгае. Однак за вадсут-Hicî» комплексно!" ун1ф!кацП елемент!в ycix конструкций ш;х прёс-форм (Ш>) суттвво знижуеться ефективнз.сть ïx застосування. i Kpiw того, проектування та Еиготовлення формоутворюючих деталей УЗПФ, як i panine, залишаеться трудоьастким та тривалим . процесс«, i традиц1йними засобаык прискорити його неможливо, отже, немсшшво i задовыьнити потреби виробництва в УЗПФ.

За нашого часу значного прискорення цього процесу можливо досягнути т1льки на ochobî чого автоматизацП за допомогою застосування систем свтоматизованого проактування (САПР), автома-тизоважн обробки на верстатач з ЧПК, автоматизовано! розробки технологхчних npcuecis мэханообробки з використанням високо-

продуктивна ЕОМ з широкими граддчшши кожливостями.

Окхе, ун!ф1кац1я елэл;ект1в УЗШ та розробка числових метода в ыоделюоання та виготовлення унЩкованих деталей УЗШ, а такой сгворення на !х основ! систем автоматизованого проектуваняя та виготовлення УЗПФ , е актуальною науково-дослАднсш 'задачею.

Мата д£яо! дисертаадшо? ро5оти полагав в автома-ткзаци проектуваяня та виготовлення уа1версально-збхркик прес-фарм на осеоху! об'еагування парамэтр1в ун1ф1кацИ цих прес-фори та формал1аацП продесу проектуваяня та виготовлення ун1ф1кованих олемеямв.

Наушза козигна робота. У дисертац!йн!й робот! вперше установлен! парамэтри ун1ф1каг.Ц1 елемент1в УЗШ, на основ 1 яких створена оритхкадьна методика автомзткаоваяогй проектування та' виготовлення уы!ф!каваних елеиент!а, вр включав в себе: г метод раЩоналького роэмХщеккя офор&шоших гтзд та ливни-коекх каналов у иа?р;вд

- ыетод форгуваннЕ контурно! модел! вкробу;

- методи аоделшакня форшу творазчих деталей УЗПФ на основ 1 контурно! модел! зиробу;

- ковий чнсдоьш метод уоделавачкя сетаднопроф1льних форыоутво-ршзчкх поверхень Ш для 1х внготозлення на верстатах з ЧПК.

Практична цхннхсть результатов дисертац!йно! роботи визна-чавться каступкимк ков;ши каукозо-хехн1чндаш р1зеннями:

- розроблен класкфхкатор канструкцш УЗПФ;

- створена система утфхкацп елемект!в УЗШ;

- розроблена Функц1окальна струютура та структура даних САПР УЗПФ;

- на основ! метод1в та алгоритм!в, створених в процес! дослхд-жень, розройлзно програмне згбегпечення САПР УЗШ;

- отворена гидснстеш рсзробки технологхчних процес1в ыехано-обробки деталей УЗПФ;

- на основ! нового числового методу розроблена гидсистема моделхтанпя складнопро^льних форшу творшчкЛ поверхень ПФ для програшо-апараткого комплексу "Лопань-30", то здгйснюе обробку деталей на верстатах з ЧПК.

Результата роботи „впроваджекх на дев'яти п1дприемствах. Апробагйя роботи. Основн! результат!! роботи доясв1даяпея автором та обгозорювалися на насгупних конференщях та сем1нар.-->><:

- республхкаксъгай ¡-гояферешд! шлодих вчених та спец1ал1ст! ъ "Застосувазшя !нформатики та обчислювально! техп!кн для вир1ше:«н.-

народно-господарських завдань", м.КИнськ, 1989 р.;

- галузев'члу науково-техн1чкоыу ceniHapi '"Прогресивна техноло-г1я,переналаджувальна оснастка та 1нструмент", M.XapKia, 1985 р.;

- аагальиосоюзнiй конференцП молодих вчених та cneuiaaictiB "Автоматизац1я у вир!шенн1 народно-господарських завдань", ы.Севастополь, 19DQ р.;

галуаевоиу науково-техн1чкому ceMiHapi "Проблемн! питания обробки складних поверхень на верстатах а ЧПК", м.Харк1в, 1991 р.;

- науково-техн!чних сем!нарзх у Харк1вському науково-досл1дному iHCTHTVTi технолог!! машинобудування у 1989-1991 pp.

ПуеШкаЩ. Основяий зм!ст дисертацП опубл!кованнй в одина-дцяти друковаяих роботах.

Структура та обсаг роботи. Дисертац!я складаеться а вступу, б роздШв, викладених на 149 сторгнках друковаиого тексту, списку л1тератури, вд> складае 222 найиенування, та 10 додатк1в. Робота вм!иуе 13 таблись та 29 ыалшк!в .

ОСКОЗшй SMICT ДКСЕРТЛЯ11

У вступ! обгрувтована госту алыйстъ теш дисертацП, сформу-льована мета, наукова новизна та практична ц1нн1сть, наведена стисла характеристика роботи.

Перший розд!л присвячений класиф!кац!1 ГО, огляду po6iT по ун1ф1кавд1 Ш, аяал!зу конструкций переналэдлувальних ПФ. Цими питаниями займалкся Пантелеев О.П., Шевцов Ю.М., Чернов ЮЛ., Кивилов 0.1., Яейк!н H.H., Глухоз 6.в., Кутаяов 0.I., Поднос Г.е., Платов В.I., Сайко В.В., Руб!н 0.1., Шестопал В.М., Дубов К.X., Вхдгоф Н.Б., Калачов С.Л., Жульников H.H., Проскурня О.Г. та iH. Показан! переваги та недаа1ки результат!в досл!джень вищезга-даних авторов. На основ! цих результате, а такоя статистичного анал1зу конструкц!и УЗПФ розроблен .класиф!катор УЗПФ, визкачен1 напрями досл!дке нь по ун!ф!кац!1 елемент!в УЗПФ.

У другому роадШ установлен! параметр« ун!ф!кац!1 ун!вер-садьно-зб!рних прес-форм, що дсэеолило скоротити к!льк1сть деталей ПФ» що мають однгкове функц!ональне призначенна, та зд1йскити нормал1гац!ю деталей ПФ.

у загальному випадку УЗПФ складаеться з двох основних частин : ушверсаяьного блоку (дал1 блоку) та зм!нного формуючого пакету (дал! пакету). Незважаючи на р!зноман1тн1сть в1дливаемих вироб!в у пакетi, можливо проведения певно! ун!ф1кацП формо-

унгаркшк деталзй. Начет скгадагтьса з плит, пуанссшв та вставок (вкгхдгсйв). Р1ЕНс;>»айтк1С'гь ковф1гуращй пуансств та встазок коЕгкЕо аа-эстк до моделх, що складаеться а бурту, неробочо! чеаиош та фэрмоутворюиочо! поверхн!.

Даг пере*!чених деталей форьгупчоуо пакету УЗШ вастааовлен! вигнзчялък1 параметра уи!ф1кац11, цр подай кз мал.1.

Г_----,

I йиРд<й0Ч2й ПАКЕТ I

гт-

|—г{ ШЗКГИ

Н Пуаасони

I 1

| Вставки [-

!—| Пракскуга!

I (-„-

К I

] г

Бурт

Ь>рт

!

, г-----( , ,——---,, ,-.—-, ,

•-Н Кругл! | Н-й^сЗсйга цгасасаН—I Нерсбоча честна!-!

>~--1 I !—----1 ( 1-^-! (

I

1—■{Сор«/^ чззггза! |

| (СЛ^й-ГлТ:^:)

__! [ .С

I-------! I

! Сорыузчг частика Н*' | (скаадвоцзсфШна) | ________1

ЬрЯ^СЛуТИЗ форма

Кругла форма

г

Мак. 1. Параметра унхф1кзаП фор-^увчого пакету УЗП5>

Проведений акагаэ рхгнпх гпдход1в до унхф!кацН елш"ент1в вргс-фсру дозволяв устааонктн ссновн! геоас-тричи! параметр;: ун1ф1-кацД! УЗЖ, як! кгзеден! на игл 2.

. На сснса'1 етатистичко! обробж данях пара«втр1в деталей теш, а тегсзк на 0СН0В1 ГОСТ 22062-76 - ГОСТ 22032-76 стоссвно .до р!зних кокструкцхи УЗПФ отршан! розмхрнх ряди габарит!в плит

5яог<1з, пас??1з то кгпржкових еяеиент!в УЗП» 1з

¿¡»<?р1елу дал 1х вкгатозхення.

BKa3iBKca

! И-Н виряза та вксста плит блоку та пакету

i ! L---;---

j у j Г----

i |—i тзвцкпз ПГЛ7 блоку та пакету

! 1 <------

i 3 | ,-:-

( (—f л1аме?р кслрямково! частияи колонки

I j I--

I П | ,--

! !—I pcsMipsi робсчо! аопи лизариЫ ыашини

! i 1----

I ф I ,----

I 1—| рсзтгпувачия криШгяих OTaipiB ТПА

Нал. 2. Гесмегрзчн! аарамэтри у;:1ф1кэцП элеиент1в УЗПФ, де ТПА - тер:.сплгютаьтсмат

ЕфватиЕнлсть рсзроблэко! система ук!ф1кзд11 п1дтверджуеться зсзультатаии П застосуваиня на вирсбшщтв! ун1версально-зб1рно!

юяасжи,

Пэр1зваи:ш хграятэристик (мал.3-D) УЗ® з використанняы ун1-пкоганих елемен?1а (криза 1) з УЗП'1> без ун1ф1кац!1 (крива 2) юзволяе зробитн яисногки: згстосузання у:пф1кацП скорочуе строки грудоы1сткоот1 проектувагшя УЗШ> на 20%, виготовлення УЗПФ - на 25Z, зтрски технолог 1чного забезпеченкя прос-формами у 3-4 рази, змекши-"К металом1стк1Сть прес-форм на Z0-30Z.

У третьему розд!д1 наведений огляд та aiiaiia роб!т у галув! звтсыатизацИ проектування та технологи виготовлення ПФ. Формал1-эован! етапи проектуваякя УЗПФ, вивначегп склад та ам1ст. вх!дно1, siixiflHoI та нормативно-дов!дково1 хкформацН. Сформульоваш осковнх задач! автоматизацП ыодезювания УЗШ, розробки техиолоНчиих :роцес1в мехаисобробки деталей УБШ та подготовки керуючих про-'рам для обробки формоутворявчих детелей на станках з ЧПК.

Досуидаеннями у дано! raiyai ааимзлися Хааанов М.В., 'араханяиц О.М., Mopi Ф., Толкачов 0.0., РаковичО.Г., Рривачев-

»

12000

Тпр Н/г

60С0

5000

........ I 1 ¿у**** ..¿г ^

. N Г Кч 2

х>

10 '

20

2000 г"

_1йи н/г

1000

500

1 .

\ о ¿ш

10

20

Нал.З. Перйняння труЗск1с:т?.вст1 прогкти-бання (Тпр) прас-форм (М) бо (Г; \ пкля (?) цшфнсаци

МалА. Пос1йнянмп трцЗогосшксст! би^опоЬ-Г.ення (Тби) ПРеС-фбРМ ЙО (1) ! ШСЛЯ (2) иш4«аи11

4000

Л

кг

2000

1000

^ л

'У. .............. У ~ 2

6.0

1. м1с

10 20 М,щт 40

1.5

1 V V

X

/1 2

2 N ,шт *

3.0

1

Мал,5. Пор1бнянни металсгиткеспн (Р) прес-ферп Ш) бс (1) I п!сля ун^кацм

Иол.6. ЛврШняняя строк!6 тсхнэлрячквг) заЭ43П«чання прк-формоми (И) во (1) ! гнел»

(2)

ський 0.Г..Горелик О.Г.» Дувидзон В.Г., Каткшков Ю.В., Сушин В.П., Аркадов О.Ю., Разбитной С.О., Беликов В.В., Макаров А.I., Полсзга-кхн 0.1., Стоян Ю.Г., ПоповЕ.В., Кшдюк O.G. , Похвалин-ський A.B. та in.

Проведений anania процесу проектування УЗПФ та огляд результат! в по його автоматизацП дозволяють зробити наступи! висковки:

1. Найб1льш трудоы!сгкими та складними задачами проектування ПФ е задач! проектування офоршпошого ппзда. I снуют САПР прес-форм opieKTOBaHi на проектування ПФ для обмеженого класу деталей. Створення числових методiB геометричного моделювання пресуемих деталей складних конф1гурац1Й та "ix сфэрксжочнх пйад дозволить значно розширити мсишизост! САПР ПФ.

.2. За останнi роки практично какна зарубiraa САПР Ш> е системою класу CAD/CAM. У системах цього класу здпюкюнться повннй цикл створення виробу - в1д його конструктивного образу до готового виробу, виготовленого на верстат1 з ЧПК. Системи класу CAD/CAM значно скорочують час проектування та виготсзлення зиробхв, а також покращують якхсть виробу. Таким чином, рогробленi• числовi ыетоди геометричного моделювашя формоутворюичнх деталей П2> nosHHHi забезпечити можлив!сть роврсбга техпроцее!з ыйхавосб-робки ПФ та проектування керухжнх прогрем для виготсвлення деталей ПФ на верстатах з ХШ1<.

3. Задач! ро8м1щення офоршоючих гн1зд та дивникових каналia залкшаються важкоформалi зуеимми . За нагого час>: Eii'oyTHi критерП розкпщення оформдгаочих гн1зд та яивникозих канагйз, як1 дозволяли б одержати однозначне ргшення, що в1дпов1даяо би задании вишгш. Тому peasisauiH вказаних задач хснуючими методами е або иешк-ливою, або малоефектизноо. У зв'язку з цим виникла необхшпсть в розробщ нових методiB SKpimeHHH задач даного класу. При розв'язанна неформал:зованих задач найб1льт припустимими е ыетоди експертних систем, HKi усе частгше застосуються у системах автоматизованого проектування . Отже, при вир1шзшп задач рац!оналыюго розм!щення сфоршапочих -гн!зд та дивникових канаа!в доц!льно використовувати методи експертних систем.

4. Задач! ращонального розкащення ¡saHaaiB охолодесуючо! системи в ПФ також е вачскоформал i зуемкми. Однак в УЗПФ високий рхвень у^фхкацП дозволяв ввести цю задачу до рсзв'язно) нелШйно! опгюмзащйно! задач!.

Таким чином, розробка числових ыетогцв та aarcpirruiB геометричного моделювання т.. створення на 'ix основ! системи автоматизо-ваного проектування та виготсвлення фсрмоутворшчих деталей

УЗШ уявляе собою актуальну науково-техшчну задачу, яка мае волику практичяу ц!нихоть,

У четвертому роздал! анал1зуютьсн шиуючх методи та системи ыоделювання тривкмхрких об'ектхв, викладена ков! методи та алгоритма геометричнаго моделювання пресувмих вироб1в методами конструктивно! геометрП та сплайн-аарохсимацП, видалешш неввдимих лхнхй модел1 вкробу, ыоделэвашя складколроф1льних формоутворюя-чих позерхень деталей УЗПФ для '¡х обробки на верстатач з ЧПК.

Необх1дн1сть у розрсбц! новей о методу геометрччного моделю-вання тривюпркогс т!аа. була спричинена ежистом вадач, яги Екр1шуютьсл у процес! шдееовання форыоутвсрдачих деталей Ш?, а сзыэ: розрахукок кгдружс^о-деформуючого стану деталей ПФ, досл1джекня прэцесу' з&повггекка гн1здг формуючим матер¿асом, розрахунок ливниковик канаг!в, визначення системи термостатувачяя га 1в. Для ЕирЮеяня вкаганих задач необх!дна твердот1льна модель вироОу. В той же час реал1аац1я овначених моделей вкмагае анашшх машинних ресурс1в, >до некачливо для персональних ЕОМ а м1кропроцесором 80286 аба 80386, як! найб!льш розповсюджен! на машинобуд1Баих п1дпр;:емсгвах . Тс&су в дакзй -.дисертац1йн1й роб-от! буда розробдека нова модель подания трнвишрного тхла - коатурка ыодель, яка сб'вднае ккяитдзост! тзердот!льного та позерхкевого моделювакня. Внкорног&кня пршцшЦв поверх-кевого моделювання дозводяе »начно Шдьшитк вшкдкод!» програмно! реадиггаШ методу.

У контурн1й модел1 вироОу моделюотъся- тхдьки т1 л1нП, як! формують контур об'екту. Це р1шекня природно вкплквав з гагапь-ноприйнятих стандарт1е фэрмування мгшшбуд1вних креслень. 3 використакням геоыэтричких операщй моделаемяи об'ект синтезуеть-ся з вианаченаго набору прим1тив1в (цшЦндр, конус, паралелеп1пед. сфера та ни). Кохний . прикИтив подзетьса у аигдяд1 набору просто-рових в1др1зк.1в, як! при проекту ваши на задану ялощину формують вймагайыу проекцш прим! тиьа. Усх криьолШшц к.он?урн1 д1нП прим1тиаа ( наприклад, кола основи щШндра ) 13 эадансю точн1стю апроксимуютьоя в1др1акамн. Тактов чьиом, ус1 перетво-рення, як1 вкконушься у процес1 моделювання оЗ'екта, вдшсшоться 21лькя над _в1др1зками , що суттево спрощуе алгоритм моделювання. Як геометричн! операцП , використовуються з'едначня, перехрещення та рхзкиця , ре1 удяризашя яккх шконана б ди-сарта!пкк1к ро$от1 Похв&аинського 0,Б. Л1иП перехрещэнь пришти в1в, аа допомогсяо яких сиятееуетьг,« коккретний об'ект , обчисдю-ються • боэпосвредньо перед ршсористалням метода геоматричного мс

И

делшуанкя об'екга.

Початковими дзними метода е: 1) наборе, згдр1аклв контурха при» 1 тин .г в, п:о скнтозують сб'е!-гг; 2) набори в^др^ив лпай пере-хрекень цих прим.1тив13; 3} г^ометричн! олеоацп приттив!в.

Вях1дн1 дач! складаеть: 1) наОсри т1др!зк1в контуров примхти-в!в гас-ля аастссувзлня геометркчишх опе^аци; С) кабори в1др1зк1в лиггЛ порехредень прт1тт1п п!сля застосувавня гесметричних оперший.

Синтез ыодол! об'гкту складаеться 1з послддовного еиалдау кожного з!др1зку контура кожного примитиву на предмет його наложное:! 1 ншим примитивам та шатидовнему перетворенн1 тилрхзку з з&геянос?! з!д гвометричних операций приютив! з.

Прогребла резяигед1я контурно! модел! дозволяв викорястову-зйти и у !этзрактивксму режим! на р1зних ступенях процесу моде-.зюганя УЗПФ.

Щоб сгЕсркти реадютичи! зебрзхеиня деталей ГФ , а такок сфсрмувати 1х креслення у згод! !з виксгзмя стандартов на кснструкторську документами, необх!дно розв'язувати задачу вида-леинн кевидкмда л1:-пй (ВНЛ) моделей детапоГ;. На ескевз контурно! модел! роэроблений иовкй алгоритм ВНЛ. На первому кроц! алгоритму уо! коктури прш!тяз!в та 1х лШй иерохрещення роэбиваэтьсп иа кеперес1чк< в!др1акя. Год! ус! ввутр1ин! точки кожного в!др!зку е або видимими, аОо невщ^ятми, Отже, для виакаченняя зилимост! в!др!зку достатаьо прсакад!зувати зидям!сть якоЬиебудъ його знут-. р1шньо] течки, наприхлад, середцьо! точки в!дрдзку. Т&чнм чином, задача ВНЛ зеодйться до одшзим!рно'1 задачи вкзначення зидшост! середньо! точки кежного вгдр!зку на промШ, щэ с перпендикуляр-ним азоплш! проектувзння. Алгоритм мае високу вавдкод!ю та ефективно вккористовуз оперативку пам'ять ПЕШ,

Анапз номенклатура зироб!в, шо виг.ускааться на машинобуд!вних п^дпркзмствзя, виявиа, що за допомогоо контурно! шдел! междиво синтезурати б!ля СОХ зироб!^ Решта анроб]в втщуютъ складнопроф1л5н! псверхн!, як! не мають аналогичного уявлення та на кресленкях завдаються набором перегнав. Модедовання аях поверх-,'кь складаэться з в^ноадення печаткткк псэерхень по заданим перетинам. Для розв'язакня ц!рЛ задачи резробден новий числоеий метод, що осковаи на псбудув&'пп крпвчх С г (и)) та-поверхень Бег'е ( г(и,V) ) у вигляд! каступнкя р!вня>,ь:

да ¡~о

О 5 и Й' 1, 0

Коеф1ц1е.чтк жшноьив • обчисдшться 1терад1йким методом.

Одерйазй нер1Бкоот!

УЗ1-* . А& Л&-А .

де йС = , вабезяечуать ивидку аб!кн1сть ряду для обчислю-

занна коеф1ц1ент1в.

Пор!паяно в аналог 1чша:;1 методами даний метод мае бвльшу Ш3!!дк1ст£ та стгйтсть обчислекня коеф1ц1ент1в пол!ном!в, а таксик б!лыиу точхисть апроксиглгцП вин !дно'х поверхн!.

КаГШлзшш ефэкт застосування цьог'о методу досягаетьоя при розв'изанк! задач обррбкп сгсгадвопрск^цдьних вироб1в на верстатах з ЧПК. Ось чому даний метод погахадено у основу розробленох системи азтоматкзоЕ.:шо'1 подготовки програм (САПП) "Лопань-ЗБ" для обробки скяаднопрсф1.яькил формоутворюючих поверхень деталей ПФ на верстатах з ЧПК. »

У п'ятсму розд1д1 подан! створен! методи геометричного модегюваккя офорыжсэчого пизда матриц!, анак1в та виштовхувач1в прзо-фэрыл. Наведем! чкалозг ыетоди:

- форы/вания розр!зу геомэтричко! мод ел 1 виробу;

- кодедювання та вкготовдення офорк*лшчого гн!зда !з врахуванням усадка материалу;

- проектування фориоутЕорквочих пуансон!в (знак!в);

- геометричного.ыоделвзання. виштовхувачхв;

- рационального розтщёння сформлшчих гтзд ливникоеих канал 1е та кагшив охслодасенкя у матриц!.

. Переличенх методи та алгоритыи заснован! збо на контурной модели, айо .ка чксдозхы метод! моделювання складнопроф!дьних поверхень. Офорцлкиоче гн!здо ПФ б негативна вхдображенням виробу !з врахуЕалням усадок фор;,5увчого материалу (УФ+Л). Застосування контурно! модел! дозволяв ввести задачу врахування усадки мате' р!алу до Е1дпоз1дкого розтягу/стиску поверхень. прим!тив!в, з яких синтезуеться модель виробу. Тод! модель оформлюочого гн1зда для Ш з однако плотиною рознхманкя можниво створити як насл!док вчнонання наступних перетворень:

1) зробити розтяг/стиск поверхень прим!тив!в , що синтезують вир!б у згод! в УШ;

2) сформувати розр!з виробу шющинсяо розк!мання;

3) вккснати негатизяе воображения одерланих в насл!док рсэ-р!зу двох чагтин виробу у в!дпов1днх наЩвматрищ ПФ.

Для формувашгя розр!ау вкробу розроблеи алгоритм, який спи-раеться .на 1деэ формування перетину моделх виробу через реалг-зад1ю гесметричних оперзц!й (об'еднання, перехрещення, р!зниця) над перетинами приы!тив!в вздовж плоадни рознхмання. Внасл!док розр1зу кокного примхтива площиисяо розн!мавня отриыуетъся плоский опуклкй контур, тому цо сам! примхтиви в опунвими т!лами. У далому алгоритм! ус! крив! 18 задансж> точн!стю апроксиыуються дздашши, зскрема, закккока опугева крива на илощин! алро-ксимустъся опуклим многокутникш. Отае, гоометричн! операцП над перетинами прхш!?ив!в (зшкнениыи випуклиыи контурами) вводиться до геоыетричнкх ся-зрац!й кед- опуклши щюго1сутниками. Таким чином, формувачяя переткну модэл! виробу складаеться з шзл!довного об'зднаштя (або в!дн!ыаяня) опухлого многокутникз (перетину вхдпов!дкого прим1тива) з ужэ введэкоо соаокуш^стю многокутш5к!в. Гесметрична операция над кногокутником в!япов!дае геометркчгйй сперащ'г прйи!тшза, перетки я кого анаяХзуеться,

Розрсблшний алгоритм дозволяв э автоматичному режим! зд!йсниги итр«'«ойку розр!зу. Алгоритм мая досгагяьо високу агаидко-д!ю для його використашя у 1п?еракгивко«у регион формування креолень деталей I®.

Ун!ф!кац1я пуанссн!в в УЗП© дезволпе використовувати контурна «одс-л! ~для сгворэннп гесметричних иодеяой. Розроблений алгоритм вт!лае проектування вцд!в та розр!з1в пуавсон!в, як! забэзпвчують однозначно уявлекня пуаисон!в из креслеииях.

Одно» з ваиливах задач автоматиэанП иоделзеваикя 1И> е роз-м1щення офермдюячих гн!эд та лкзнккових канал1в у матриц! ПФ. Пя задача налёжить до ¡спасу важшформалйауемих. Ось чому для П ви-р!шення накб!льа припустимими е ыетоди лобудови експертних систем, якх й були використан! у створеному алгоритм!. При розм!щенн! вшэристовуються коктури ги!ада, як! отримаи! як насл!док розр!зу гн!зда плошдаою розн1мання та проектуванкя цих контур!в на плотину розн!мання. В эадежносх! в!д "витягненост!" контурхв 1х молдиво охопити або колом наймеивого д!аметру, або ' прямокут-ником найменшо? площ!, Тод! використовуючи цей охошшочий контур, можна заэдалеНдь п!дготувати розм!щення гшзд та ливннкових канал!в, яка буде р!шенням для ус!х гн!зд, охопдобмих цим контуром, В алгоритм! використовуеться база дан их двох нейор!в стандартних роем!щенъ для гн!зд, котрх охоплювться кодом або прямокутником. Ксдано а стандартних р!шень

йерзв!рено на шробнщгз! по в>пч>"'0зленкэ Крлгер1ву вкбору стандартного розьфцзанг с йзр!взост1, що ев'ягуить пзреыатра наймэнгсэго окопшочого контура та сграметря сящщяпаго . рогиШешзя. Ц1 вер!вност! .сккадгазз» базу вкакь. алгоритму. При вкзначешИ параметр1з летгжхозих, кааайв викорнстовуеться обсяг гнезда. Дхя його обчясдекйя розробхен алгоритм, ер використовуе контуряу модель ВИрсбу.

Парзметвм перетиз1в лиекякэвих канал!в такск вивначавгьса на ссноб! вдаснга' критерПв з бз-зы^гнань з викориотанням параыет-ричних моделей п'ерэтякав кэлаз1г. з-бгви дамгос.

Результат застссувгкйк розробяеиого аягоркпгу дозвогяе отрк-мати рогмгш.екня оформааочих гн!зд та лизнивових наказов, яке за-безпечуе як! сне . вигоговлгння вкрсбу у ПО.

У востоку розк1д! наведен! схзнобн! прийцжш аобудови, функ-д!онаиьна структура тз скгзд програхаого забезаече;:ня скстеми автшатизовзйого ароеиггувашш уй1версалько-зб1рних прес-форм САПР-УЗПФ (нал.7), описана створена, п!дсис?е>га рогробки техпро-цес1в механообробки ,УЗШ, а тгазскг. комплекс програм проактувахил керуючж програм длп сОрзбки сказднопрсф1льк22< деталей ка вер-статах з ЧПК - скстека "Логакь-ЗО". Перез!чен1 систем охошйвоть весь иоьншназ газдгль проект/за-кг! та вкготозлення УЗШ.

Ц1 система реаз!зовач1 ка пгрсонельних ксшГэтерах, суэдсних з 1ВЫ ГС АТ, 3 к1кропроц?сорш 80205 та ствпроцесорэы 80287.

Система "САПР-УЗП®" пглжкачгна' для автомагаведЛ проекту-вапня коиструктсрсько! докуыенгэдП У2Ш. Система орг&;п&озана за допшэгею модульного прдащзу. Ксжна проекта задача вир1-шубться СЕоею 1;!дсютеь;ою. Зв'квок г.!дскстема:.п; ад!йскюеть-ся через кон!тер - керуючу програму. П!сля ззк!ичення роботи, яку зшонав гористувач (колструктор, технолог ПФ) у п!дс1:стем1, водбуваеться поверкенкя у монхтор. Результата вроектувакня тид-систеш зберхгавться ка.; дисках зоы-ашкйх пристроив. Таяа структура систеш дозволяе перервати процес проектування пакету УЗПФ п1сля завершения роботи будь-якэ! з пгдсистеы, а пот!».: про-довжувати його за будь-який прошлок часу. Г»р!м того, структура -систеыи в!добраг.'ле пряродний 1 тератлвний процес проектугання ПФ конструктором по техколэгачнн! сскаствд, тобто надае користувачу ыоааквють повернутое л ка будь-який з попередн1в ступен!в та вико-нати нгобх1дну коревдко.

Система "САПР-УЗБ5" впрозагдена ка наступних и!дприемствач: ВО "Уральський вагонобуд!вний завод", Луцький автоыоб!льнш завод, ¡-ВО "Ротор" С к.Черкаем ), х!м1чкий завод "Заря"

M

3

и

Введения гесметрп пресуемого виробу

о --

Т i-

9

h—

10

11

Введения технолог1чних даних

Проектування формуючого гьчзда

Прое?»ування форхуючих пуансонхв

Прсей'хузаппя ппзда та пуаксок1з з врахузанням у cadrai фсгчушого г^атэр1алу

Рзвдонатьнэ рогм1сеааа формузтах гшзд у матриц!

Проетаувгкня дзгзьтковоЗ систекг.

Прос-ктузашя система охолодауггння

Проекгуваиня скстеми виэтовхувакня

Документування

Apy.iS

12 r-

Прсекгуважя КП для ВЧПК

Кал.7. Функцюнальна схема систем;! "САПР-УЗП&"

. 16

( и.Руб!яне Лугансько! обл.) та 1к.

Сумарний економ!чиий ефект вировадження склав 237,9 тис.крб, г них еконод!чкий ефэкт впровадження результат!в дисертацП -142,7 тис.крб (у ц1нах 1990 р.).

Система "Лопааь-ЗО" сум!сио з САПР/УЗПФ та тдсистеыою роз-робки техпр9цес1в мехаяообробки дозволяе розв'язати комплексну задачу проектування та виготовлення складнопроф!льних формо-утворшчих поверхень деталей ПФ. Дя система уявляе собою прог-рашго-апаратний комплекс, я кий не тЛлъки виршуе задачу автоматично! п!дготовки керуючо! программ (КП) для об*емкого фрезе-рування , але й 8Д1йснвг передачу КП безпосередньо на верстат по спец1альяо розроблешя каналах эв'ягку.

Система складабгься з прикладного програмного вабезпечення верхнього та нижнього р!вн1в, а також апаратно! та програмно! п1дтрю>ош эв'явку м1» ЕШ верхнього р1вня, керуычой ЕШ та верс-татами з ЧПК.

Дании комплекс дозволяе виконати насту тп функц11:

-Лвведення.та кэроктузання гесмвхрП обробляемо! поверхя!;

- введения та корекгузаиш технолог 1! обробки Еэверхя!;

- побудуванкя ыатематично! модеж! поверхн1 та розрахунок руху Л1нструменту;

- перегляд рэзулътат1в розрахукку на пристроях в1добрат.енкя графхки (дисплей або графсшобудовувач);

- ведения арх!ву на розроблен1 детах!;

- вобудування КП для верстат1в з ЧПК;

- забевпечення ав'язку коиплексу програм г ЕШ ншшього р1вня, ир ав'язана з верстатами з ЧПК.

Система впровазвдена ла к!лькох машшобуд1вкнх п1дпркемствах. Сумарний р!чний ефект впровааэдення склав 471,0 тис.крб, з них ефект впровадження реаудьтат1в дисертацП - 70,7 тис.крб. (у цШк 1990 р.).

Розроблен! систеш "САПР-УЗПФ"' та "Лопань-30" будш використа-н1 при проектуванн! та виготовленн! р1зноман1тних внробхв на заводах аагального мазикобудування.

ВИСНОВКИ

г

1. Вперше розроблен класиф1катор конструкций УЗ®, на основа якого установлен! параметра уЕ1ф1кац1! елеыент1в УЗПФ. Отркман! норыал1ао2ана ряди ун1ф1кованих елодент!в. Застосування створено! системи ун1ф1кацП дозволяе скорогити строки проектування ПФ на 20%.

трудом!сткз.сть виготовлення - на 25%, строки технологичного оснащения - у 3-4 ра'И, зменшити металом1стк1сть виготовлення ПФ на 20-302.

2. Роз'роблен метод розмщення оформлюяочих гн!зд у матриц!, заснований на методах побудови експертних систем, який на в1дм1ну в1д хгагах алгоритм!», забезпечуе формування . у ПФ в1дливки високо! якосП.

3. Числов1 методи, створен1 на основ! контурно! модел1 та форм Без'е, дозволяють моделювати машинобуд1вн1 вироби будь-яко! складност!. У пор1вняшй з аналог!чними, данг методи мэють б1льшу сшид1Х)д1ю та точн1Сть модедювання.

4. На основ! розробяених метод!в та алгоритм!в, иаведених у робот!, створена система азтоматизованого проектування "СЛПР-УЗПФ", котра для заданого креслейня пресуемого виробу дозволяв спроек-тувати повний комплект креслень деталей пакету УЗПФ. Використування системи дозволяе скоротити строки проектування пакет1в ун!версальио-зб1рних прес-форм у 4-5 раз1в та знизити трудом1стк!сть виготовлення оснастки на 60-70%. Система впроваджена на шости ".п!дпр'.:Емствах.

5. Новий числовнй метод ноделювання сказдкопрофЬтъних поверхень реал1зеваний у САПЕ "Лопань-30". Ця система у сполученн! з системою "САПР-УЗПФ" вир1шув комплексну задачу - проектування деталей ПФ та 1х виготовлення на веретатах з ЧПК. Эастосування системи "Лопань-ЗО" дозволяе: скоротити на 60% використання ручно! прац! ; знизити трудокпстк!сть виготовлення складнопроф!льних формоутворшчих поверхень деталей ПФ. Система впроваджена на сьоми мйпино6уд!ених п!дприекствах.

6. Впровадження результат!в досл1джень дано! роботи дозволило отримати економ!чний ефект у розм!р! 213,4 тис.крб (у щнах 1390 р.) та знизити трудом!стк!сть проектування та виготовлення гаш протягом року на 629,45 нормо-годин.

Оснозний зм^ст дисертад!! викдадено у наступних друкованих роботах:

I. Кохановский В.И. Алгоритм удаления невидимых линий в САПР пере-залаживаекмх пресс-форм. - Вопросы оборонной техники. Сер.2. Технология , оборудование механообрабатывающего и сборочного производ-:тва.- 1991. - Вып.2. - С. 26-30.

I. Кохановский В.И. Автоматизированное проектирование универсальных зборнб-разборных переналаживаемых пресс-форм для переработки термо-тластов и для выплавляемых моделей. - Вопросы оборонной техники. Зер.2. Технология, оборудование механообрабатывзющего и сборочного

производства. - 1990. - Вып.7. - С. 32-35.

3. Кохакоасккй В.И. Численный расчет оптимальных параметров универсальных сборно-разборных приспособлении. -В кн.: Прогрессивная тех-кология, переналаживаемая оснастка и инструмент. -Харьков, 1985, с.155-162. I

4. Кохановский В.Ii. Применение плоских геометрических сплайнов для описания поверхностей деталей, обрабатываемых на стачках с ЧПУ. -Вопросы оборонной техники. Сер.2. Технология, оборудование механо-обрабатываздего и сборочного производства. - 1988. - Вып.6. -0. 13-15.

5. Кохановский В. И. Геометрическое моделирование трехмерных объектов и разрезов объемных тел в САПР пресс-форм. - Вопросы оборонной техники. Сер.2. Технология, оборудование механообрабатывающего и сборочного производства. - 1991. - Вып.2. - С. 19-24.

6. Ксхановский В. И. Определение линий пересечений поверхностей в САПР пресс-форм. - Вопросы оборонной техники. Сер.2. Технология, оборудование механообрабатыващего и сборочного производства. -1931.- Бып.1-. - С. 27-32. -7. Кохановский В.И. САПР универсально-сборных и специальных пресс-форм для литье под давлением термопластов. -Сб. материалов Презентации новых разработок ХШШТМ. 1-3 ¡шля 1992г. -Харьков-с. 39-43.

8. Жолткевич Г.Н., Кохановский В.И., Мирошниченко A.C. Восстановление поверхностей при обработке пресс-форм на станках с ЧПУ.-Вопросы оборонной техники. Сер.2. Технология, оборудование механо-обрабатывгккцего и сборочного производства: - 1989. - Вып.5 . -С. 39-43.

9. Жэлткевич Г.Н., Кохановский В.И. Экспертная система универсально-сборных приспособлений; - Применение информатики и выч. техники при решении народно-хозяйственных задач. -Тез. докл. респ. конф. молодых ученых и специалистов. 4-7 мая 1989г. -Минск- С. 136.

10. Жолткевич Н.Д., Жолткевич Г.Н., Кохановский В.И. Построение меры сходства ' для экспертной системы универсальной переналаживаемой оснастки. - Вопросы оборонной техники. Сер.З. Организация, планирование и экономика производства, научных исследований и разработок. Автоматизированные системы управления и внедрения вычислительной техники. -19S8. - Вып.11. -С. 22-24.

11. Кохановский В.И., Завгородний С.М. Использование В-сплаинов для описания геометрии детали слсшной формы. - Вопросы оборонной техники. Сер.2. Технология, оборудование механообрабатыващего и сборочного производства. - 1988. - Вып.6. - С. 22-24.

19

АННОТАЦИЯ

toxanoscrosV В.И. Повышение эффективности универсально-сборных гресс-форм на основе автоматизации проектировании и изготовления унифицированных элементов.

{иссертацкя на соискание ученой степени кандидата технических наук ю специальности 05.02.08 - технология машиностроения. Харьковский год. ун-т, Харьков, 1995 г.

$ащгазается рукопись, в которой впервые разработаны параметры унификации элементов универсально-сборных пресс-форм (УСПФ). 1а их основе создала оригинальная методика автоматизирован-юго проектирования и изготовления унифицированных элементов, вклю-юющая новые численные методы моделирования сяожнопрофильных Еюрмосбразующих деталей пресс-форм. На основе полученных результатов созданы САПР УСПФ и система автоматизированной обработки сдож-юпрофкльных деталей на стачках с ЧПУ. Эти система внедрены на >ядо предприятий.

Car-ioBi слова: ун1ф1кац!а, кл£сиф1каа1я, лквникова система, "нхгдо, пуансон, канали охолодзхення, формоутворююча деталь, жладнспроф1льна поверхня, числовой метод, експертн! системи, 5iKy6i4Hi сплайни, методи конструктивно! геометр!1, САПР, САПП.

ANNOTATION

fohsnovsky Y.I. The efficiency increase of universal-assembly press-forms on the background of unified elements' projection and manufacturing automatization.

Thesis on scientific degree of technical sciences' candidate эп speciality 05.02.08 - technology of machine -building. Kharkov's State Polytech. Univ., Kharkov, 1995. rhe typescript is defended on first elaborated parameters of universal-assembly press-forms (UAFF) elements' unification, rhe original methods of unified elements' automatized projection and manufacturing are created on the background of these parameters and they contained new numerical algorithms for complicated-profiled form-making press-forms details modeling.. LIAPF CAD system and automatized system for complicated-profiled details' manufacturing by CNC machine-tools are created on the base of obtained results. These systems were installed at several machine-building enterprises.