автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Установление точности показателей пространственных технологических размерных связей при проектировании технологических процессов механической обработки

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПРОБЛЕМЫ,

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ проблем проектирования технологических процессов механической обработки по методу автоматического синтеза.

1.1.1. Роль геометрических моделей объектов изготовления при проектировании технологических процессов механической обработки.

1.1.2. Выбор схемы процесса проектирования технологических процессов обработки.

1.2. Методы определения точности показателей размерных связей деталей при проектировании технологических процессов механической обработки.

1.2.1. Расчет плоских технологических размерных цепей.

1.2.2. Способы расчета плоских размерных цепей с параллельными звеньями.

1.2.3. Способы расчета пространственных размерных связей и плоских размерных цепей с непараллельными звеньями.

1.3. Цель и задачи исследования.

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ С УЧЕТОМ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ.

2.1. Анализ геометрических свойств поверхностей с точки зрения базирования детали.:.

2.1.1. Выявление геометрических связей, определяющих положение поверхностей в системе координат, связанной с деталью.

2.1.2. Выявление параметров, характеризующих связи между поверхностями детали.

2.2. Установление технологических свойств поверхностей с точки зрения базирования детали.

2.3. Расчет точности показателей размерных связей в трехмерном пространстве.

2.3.1. Определение положения поверхностей в трехмерном пространстве.

2.3.2. Метод расчета точности показателей пространственных размерных связей с учетом погрешностей относительного положения технологических баз при решении обратной задачи размерного анализа.

2.4. Выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ.

3.1. Представление параметров плоскости и цилиндрической поверхности в файле dxf.

3.2. Установление норм точности показателей размерных связей трехмерной модели детали на основе исходной информации ее двумерной модели.

3.2.1. Установление связей трехмерной и двумерной геометрических моделей детали по точности размеров поверхностей и расстояний между ними.

3.2.2. Установление связей трехмерной и двумерной геометрических моделей детали по точности формы и относительных поворотов поверхностей.

3.3. Разработка трехмерной модели размерных связей технологического процесса механической обработки детали.

3.4. Выводы.

Глава 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМЫ ТРЕХМЕРНОГО РАЗМЕРНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИ РЕШЕНИИ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ.

4.1. Описание состава, структуры и информационных связей функциональных подсистем СИТЕП МО.

4.2. Описание подсистемы размерного технологического анализа при решении обратной задачи в трехмерном пространстве.

4.3. Информационное обеспечение подсистемы РТА.

4.4. Выводы.

При проектировании технологических процессов изготовления деталей основная задача состоит в обеспечении заданной точности геометрических показателей и качества поверхностей, проставленных на чертеже.

Обеспечение заданной точности геометрических показателей во многом зависит от правильности выбора технологических баз. Кроме того, выбранные технологические базы формируют структуру будущего технологического процесса (ТП) механической обработки (МО) детали.

В теории базирования [1, 2, 3, 4, 5, 6 и др.] сформулированы основные правила выбора баз и назначения порядка их смены. Однако, эти правила имеют неформальный характер, что затрудняет их непосредственное применение в практике машинного проектирования. Существующие системы автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки либо осуществляют ограниченный перебор возможных вариантов структур технологического процесса с последующей оценкой каждого варианта по некоторому количественному критерию, либо используют информацию о технологических базах, заданных неформально [7].

Обеспечение заданной точности показателей размерных связей поверхностей является задачей размерного анализа. При выполнении размерного анализа решаются прямая и обратная задачи.

Одним из недостатков при проведении размерного анализа на плоскости является отсутствие учета влияния погрешностей относительного положения технологических баз при расчете точности показателей размерных связей.

При проектировании технологических процессов механической обработки в состав исходной информации входит образ будущей детали, поэтому чрезвычайно важным является поиск соответствий между пространственными образами объектов и формой их машинного представления.

Технологическая модель любой детали может быть представлена в виде трех таблиц, характеризующих общее описание детали, описание поверхностей, точность положения поверхностей и является исходным звеном в системе проектирования технологических процессов механической обработки. От того формализован процесс построения технологической модели или нет, зависит качество и производительность процесса проектирования технологических процессов механической обработки.

Формализация процесса построения технологической модели может быть достигнута путем исследования способа представления объекта изготовления в системах проектирования конструкторской документации.

Следовательно, важными проблемами являются полнота формализации описания детали и принятия технологических решений при проектировании ТП ее изготовления.

Указанные обстоятельства определяют актуальность настоящей работы, посвященной установлению точности показателей пространственных технологических размерных связей при проектировании технологических процессов механической обработки.

В соответствии с этим, целью диссертации является повышение эффективности проектирования и реализации технологических процессов механической обработки за счет расширения допусков на технологические размеры.

Для достижения поставленной цели в диссертации требуется решить следующие задачи.

1. Установить технологические свойства геометрических элементов детали с целью базирования для построения трехмерной модели размерных связей технологического процесса механической обработки детали.

2. Разработать метод расчета точности показателей пространственных размерных связей с учетом погрешностей относительного положения технологических баз при решении обратной задачи размерного анализа.

3. Установить технологические свойства поверхностей, определяющие возможность их обработки с заданного комплекта технологических баз и направления обработки на основе логико-алгебраической модели детали.

4. Установить пространственные технологические размерные связи между базирующими и обрабатываемыми поверхностями на основе трехмерной геометрической модели детали.

5. Разработать алгоритм функционирования подсистемы трехмерного размерного технологического анализа при решении обратной задачи.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 81 наименование и 7 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Использование установленных функциональных зависимостей дает возможность расширить допуски на составляющие звенья технологических размерных цепей по сравнению с традиционными методами расчета точности показателей размерных связей, что позволяет снизить себестоимость изготовления изделия.

2. Использование установленной функциональной зависимости, определяющей положение обрабатываемой поверхности относительно технологических баз на каждом переходе, позволяет вычислить величину коррекции положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно ее технологических баз при статической настройке технологической системы.

3. Использование моделей пространственных технологических размерных связей в виде двудольного графа позволяет для конкретной структуры технологического процесса механической обработки проверить обеспечение допусков замыкающих звеньев технологических размерных цепей.

4. Разработан метод расчета точности показателей пространственных размерных связей при решении обратной задачи размерного анализа, на основе которого может быть создана функциональная подсистема трехмерного размерного технологического анализа.

5. При автоматизированном определении возможности обработки поверхностей с заданного комплекта технологических баз и направления обработки используется логико-алгебраическая модель, позволяющая установить требуемый набор отношений между конструкторской и технологической моделями детали.

139

6. Предложена методика построения технологической модели детали на основе ее трехмерной и двумерной геометрических моделей, позволяющая повысить степень интеграции автоматизированных систем проектирования,

7. Исходной информацией для подсистемы размерного технологического анализа являются технологические модели детали и заготовки, а также модель пространственных технологических размерных связей, которые разработаны в данной работе.

8. Повышение экономической эффективности достигается на основе расширения допусков на технологические размеры, что позволяет уменьшить количество технологических переходов при обработке поверхностей детали, увеличить время работы технологической системы между двумя поднастройками, и ожидается около 10%.

1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. 560 с.

2. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1999. - 591 е.: ил.

3. Егоров М.Е., Дементьев В.И., Дмитриев P.J1. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1976. - 533 с.

4. Кован В.М., Корсаков B.C. Технология машиностроения. -М.: Машиностроение, 1977. 416 с.

5. Маталин А. А. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1985. - 512 с.

6. Соколовский А.П. Курс технологии машиностроения. М. -Л.: Машгиз, 1947.-435 с.

7. Серенко В.А., Пастуховский А.В., Первушин Н.Н. О методе формализации параметров изделия для САПР сборочных процессов изделий. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 6. - С.23 -27.

8. Элементов М.В. Критерии выбора технологических баз при проектировании технологических процессов механической обработки// Технические и естественные науки: проблемы, теория, практика: Межвуз. сборник научных трудов. Саранск: СВМО, 2000. -С. 33-34.

9. Размерный анализ технологических процессов механической обработки: методические указания по курсу «Размерный анализ технологических процессов»/ Сост. М.В. Элементов Саранск: Изд-во Мордовского университета; 2000. - 60 с.

10. Берлинер Э. Актуальность применения САПР в машиностроении. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 9. -С. 111-112.

11. Вершель В., Николаев П., Шустов A. Solid Edge Гемма-ЗБ: новый проектно-технологический продукт для IBM PC. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 6. - С. 16-18.

12. Лихачев В. CATIA/CADAM Solutions. Проектирование. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 7. - С. 39 - 45.

13. Клышинский Э. Агентные системы: классификация и применение. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 8. - С. 90 -96.

14. Ткачев В. Новые подходы к проектированию машиностроительных изделий. САПР и графика// Компьютер пресс. -1999.-№ 12.-С. 80-83.

15. Горнев В.Ф. ТУРБО-технологии технологии и методология интеллектуальных производств// // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. - 2000. - №1. - С.3-17.

16. Шутко В., Куприянчик А. Комплексная система автоматизации технологической подготовки производства TechCard 3.5. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 4. - С. 20 - 22.

17. Лихачев А., Павлов А. «ТехноПро» универсальная система технологического проектирования и подготовки производства. Часть 1. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 9. - С. 39 - 42.

18. Кузьмин Б., Лебедев С., Тагиев Д. Система проектирования технологических процессов компании «СПРУТ-Технология» как основа интегрированной АСТПП. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 10. - С. 50 - 55.

19. Костромин К., Абакумов В. Solid Edge средство автоматизации работы конструктора. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 11. - С. 65 - 68.

20. Лобаневский А. Комплексные возможности T-FLEX CAD -новый уровень разработки и проектирования. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. -№1.-С.30-33.

21. Евгенев Г. САПР XXI века: персональному компьютеру персональное программное обеспечение. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 2. - С. 86 - 90.

22. Гардан И., Люка М. Машинная графика и автоматизация конструирования: Пер. с франц. M.: Мир, 1987. - 272 е., ил.

23. Терпугов А., Кузнецов A. AutoCAD окрыляет конструкторскую мысль. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999.- № 4. С. 5 - 7.

24. Кураксин С., Ксенофонтов Д., Ефремов А. Автоматизация подготовки производства на базе программных продуктов T-FLEX. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 5. - С. 55 - 60.

25. Бикулов С. T-FLEX CAD в русле мировых тенденций развития САПР. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 6. -С. 50-54.

26. Россоловский A. AutoCAD 2000. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 7. - С. 31 - 38.

27. Абакумов В. Solid Edge система, которая отвечает вашим ожиданиям. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 8. - С. 57 -62.

28. Ткачев В., Локтев В. Новые решения Autodesk для машиностроения. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 11.- С. 55 64.

29. Кувшинова О., Серавкин А., Виноградов A. Mechanical Desktop R.4. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 1. - С. 38 -41.

30. Ткачев В., Локтев В. Новые решения Autodesk для машиностроения. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 4. -С. 37 - 41.

31. Ткачев В., Николаев А., Савушкин В., Смирягин С. Давайте работать по новому. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 1.-С.11-16.

32. Стромец И., Тиборовский В. Как выбрать САПР. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 1. - С. 21 - 23.

33. Круглов М., Максин Ю., Фролов Е., Коган Ю., Рябов Д., Степанов А. Компьютерно интегрированные производства в России. Введение в проблему. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 1.-С. 27-31.

34. Карабчеев К. ADEM в машиностроении. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 1. - С. 36 - 38.

35. Зуев Н. Новые технологии проектирования условие выживания или прогулки по полю чудес? САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 1. - С. 64 - 68.

36. Бикулов С., Ксенофонтов Д. Параметризация в T-FLEX CAD. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 4. - С. 69 - 72.

37. Евгенев Г., Кузьмин Б., Лебедев С, Тагиев Д. САПР XXI века: интеллектуальная автоматизация проектированиятехнологических процессов. САПР и графика// Компьютер пресс. -2000,-№4.-С. 46-49.

38. Яцкевич А. Инструментарий работы со STEP данными. САПР и графика// Компьютер пресс. - 1999. - № 1. - С. 73 - 78.

39. Самсонов О., Тарасов Ю. Проблемы интеграции прикладных систем. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 1. - С.42 - 46.

40. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1986. 656 е., ил.

41. Шпур Г., Ф. JI. Краузе Автоматизированное проектирование в машиностроении/ Пер. с нем. Т.Д. Волковой и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева, В.П. Диденко. - М.: Машиностроение, 1988.-648 е.: ил.

42. Мазурин A. OLE for D&M: обмен данными без потерь. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 3. - С. 73 - 76.

43. Бикулов С., Талдыкин В. T-FLEX CAD современные тенденции в проектировании. САПР и графика// Компьютер пресс. -2000.-№4. -С. 58-62.

44. Бикулов С. Машиностроительные САПР: мифы и реальность. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 12. - С.41 -43.

45. Жигулин В. О том, как твердое тело может быть слишком твердым, или Взгляд на параметризацию сбоку. САПР и графика// Компьютер пресс. 2000. - № 1. - С. 87 - 90.

46. Антонов А., Мурованная Е. Твердотельное моделирование? Нет! Проектирование. САПР и графика// Компьютер пресс. - 2000. -№5.-С. 30-35.

47. Евгенев Г. САПР XXI века: проблемы соотношения формы и содержания. САПР и графика// Компьютер пресс. 1999. - № 12. - С. 50-54.

48. Математическое моделирование технологический процессов: Метод, указ. к выполнению курсовой работы./ Сост. В.В. Кузьмин. М.: МГТУ «СТАНКИН»; 1996. - 17 с.

49. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов: метод, указ. к выполнению лаб. раб./ Сост. В.В. Кузьмин. М.: МГТУ «СТАНКИН»; 1997. - 20 с.

50. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении. Под ред. чл.-кор. АН БССР Г.К.Горанского. М., «Машиностроение», 1976. 240 с.

51. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М., «Машиностроение», 1976. 288 с.

52. Размерный анализ технологических процессов/ В.В. Матвеев, М.М. Тверской, Ф.И. Бойков и др. М.: Машиностроение, 1982.-264 е., ил.

53. Бирбраер Р., Гаршин О., Зеленко В., Васин М. Анализ и оптимизация размерных цепей при комплексном автоматизированном проектировании в Pro/Engineer. САПР и графика// Компьютер пресс. -1999.-№4.-С. 8-13.

54. Размерный анализ технологических процессов обработки/ И.Г. Фридлендер, В.А. Иванов, М.Ф. Барсуков и В.А. Слуцкер; Под общ. ред. И.Г. Фридлендера. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. 141 с.

55. Мордвинов Б.С., Огурцов Е.С. Расчет технологических размеров и допусков при проектировании технологических процессов механической обработки: Учебное пособие. Омск, 1975. 160 с.

56. Митрофанов В.Г., Калачев О.Н., Схиртладзе А.Г., Басин A.M., Балаболин В.Н., Крюков В.В., Кузьменков П.Б., Платонов B.JI. САПР в технологии машиностроения: Учебное пособие. Ярославль; Яросл. гос. техн. ун-т, 1995. - 298 с.

57. Цветков В.Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов. М., «Машиностроение», 1972, 240 с.

58. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении/ Б.Е. Челищев, И.В. Боброва, А. Гонсалес Сабатер; Под ред. акад. Н.Г. Бруевича. - М.: Машиностроение, 1987. - 264 е.: ил.

59. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении/ B.C. Корсаков, Н.М. Капустин, К. X. Темпельгоф, X. Лихтенберг; Под общ. ред. Н.М. Капустина. - М.: Машиностроение, 1985. - 304 е., ил.

60. Горанский Г.К., Бендерева Э.И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М.: Машиностроение, 1981. - 456 е., ил.

61. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства/ В.М. Зарубин, Н.М. Капустин, В.В. Павлов, Г.П. Старовойтов, В.Д. Цветков. М.: Машиностроение, 1979. - 247 е., ил.

62. Технологические основы ГПС: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/В.А. Медведев, В.П. Вороненко, В.Н. Брюханов и др.; Под ред. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1991. - 240 е., ил.

63. Базров Б.М. Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984. -256 е., ил.

64. Иващенко И.А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. М.: Машиностроение, 1975. 222 с.

65. Солонин И.С., Солонин С.И. Расчет сборочных и технологических размерных цепей. М.: Машиностроение, 1980. -110с.

66. Математическое моделирование технологический процессов: метод, указ. к выполнению лаб. раб./ Сост. В.В. Кузьмин. -М.: МГТУ «СТАНКИН»; 1997. 24 с.

67. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.; Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1999. - 416 е.: ил.

68. Старостин В.Г., Лелюхин В.Е. Формализация проектирования процессов обработки резанием. М.: Машиностроение, 1986. - 136 е., ил.