Автоматизированное проектирование конструкции и технологического процесса изготовления вала в среде «СПРУТ» и «Техно-Про»

Введение 

     CAD/CAM -системы занимают особое положение среди других приложений, поскольку представляют индустриальные технологии, непосредственно направленные в наиболее важные области материального производства. В настоящее время общепризнанным фактом является невозможность изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, танков, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения CAD/CAM-систем. За последние годы CAD/CAM-системы прошли путь от сравнительно простых чертежных приложений до интегрированных программных комплексов, обеспечивающих единую поддержку всего цикла разработки, начиная от эскизного проектирования и заканчивая технологической подготовкой производства, испытаниями и сопровождением. Современные CAD/CAM/CAE-системы не только дают возможность сократить срок внедрения новых изделий, но и оказывают существенное влияние на технологию производства, позволяя повысить качество и надежность выпускаемой продукции (повышая, тем самым, ее конкурентоспособность). В частности, путем компьютерного моделирования сложных изделий проектировщик может зафиксировать нестыковку и экономит на стоимости изготовления физического прототипа. Даже для такого относительно несложного изделия, как телефон, стоимость прототипа может составлять несколько тысяч долларов, создание модели двигателя обойдется в полмиллиона долларов, а полномасштабный прототип самолета будет стоить уже десятки миллионов долларов.

     Целью данного курсового проекта является автоматизированное проектирование конструкции и технологического процесса изготовления вала в среде  SprutCAM 2007 и ТехноПро5+.

     Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. создать модель вала, определить необходимые параметры  производства детали;
2. разработать технологию изготовления детали в среде ТехноПро5+, сформировать технологическую документацию;
3. разработать управляющую программу для токарной обработки вала на станке с ЧПУ в среде SprutCAM2007.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     

     

     1 Исходные данные

1. Чертёж детали

 
---

       Для создания чертежа детали использовалась система КОМПАС – 3D V12. Чертёж представлен на рисунке 1.

     Рисунок 1 – Чертёж детали

     Подробный чертёж отображён в Приложении А.

     Характеристики  детали:

     Материал  – Сталь 40Х, ГОСТ 4543-71

     Масса – 2,09 кг. 

     1.2 Программа выпуска

     Программа выпуска изделия 5000 штук в год. 
 
 

     Тип производства деталей – серийный. Характеризуется одновременным  изготовлением на предприятии сравнительно широкой номенклатуры однородной продукции, выпуск которой повторяется в  течение продолжительного времени. Наибольшее распространение имеет  в машиностроении и металлообработке.

     Серийное  производство является основным типом  современного производства и предприятиями  этого типа выпускается в настоящее  время 75-80% всей продукции машиностроительной продукции.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Метод получения заготовки 

       Поскольку выбор метода получения заготовки определяется следующими факторами:

1. технологическими свойствами материалов, его пластичностью;
2. конструктивными формами и размерами детали;
3. требуемой точностью размеров и качеством ее поверхности (шероховатость, остаточные напряжения и т.д.);
4. величиной программного задания, то есть объемом продукции или типом производства;
5. производственными возможностями оборудования;
6. временем, затрачиваемым на подготовку производства (изготовление моделей, штампов, пресс-форм и т.д.);
7. гибкостью производства, то есть возможностью быстрой переналадки оборудования и оснастки в условиях автоматизированного производства, -

       то  для изготовления требуемой заготовки  был выбран метод литья.

       Литье металлов - это процесс получения  металлических изделий способом заливки (литья) расплавленного горячего металла в специальную форму. Такая форма, из которой родится  будущая «отливка» (так называют полученное при литье металлов металлическое  изделие), получила название «литейной  формы». Рабочая часть литейной формы  представляет собой полость, в которой  металл при литье, охлаждаясь, затвердевает и получает вид конечного изделия. Чаще всего используется метод статической заливки, когда осуществляется заливка металла в неподвижную литейную форму. Чертёж заготовки представлен на рисунке 2.

       

       

     Рисунок 2 – Чертёж заготовки

     Подробный чертёж отображён в Приложении А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     3 Автоматизированное проектирование  конструкции

     3.1 Характеристика возможностей современных  CAD  систем  

     На  сегодняшний день существуют различные  CAD пакеты. К CAD пакетам, которые используют для построения твердотельной модели, можно отнести: «SolidWorks», «AutoCAD», «UnigraphiCS», «Inventor», КОМПАС – 3D V12.

       Основными особенностями большинства вышеперечисленных CAD пакетов являются:

• твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;
• полная ассоциативность между деталями, сборками и чертежами;
• богатый интерфейс импорта/экспорта геометрии;
• экспресс-анализ прочности деталей и кинематики механизмов;
• специальные средства по работе с большими сборками;
• простота в освоении и высокая функциональность;
• гибкость и масштабируемость;
• 100% соблюдение требований ЕСКД при оформлении чертежей;

–  русскоязычный пользовательский интерфейс и документация. 

     3.2 Система для построения чертежа  и конструкции 

     Из  всех представленных выше программных  пакетов был выбран  КОМПАС – 3D V12  – продукт компании ЗАО АСКОН. Так как он сочетает   очень продуманный CAD-пакет с простым и понятным интерфейсом.

     Система позволяет реализовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования — от идеи к ассоциативной  объемной модели, от модели к конструкторской  документации.

     

     Основные  компоненты «КОМПАС-3D» — собственно система трехмерного твердотельного моделирования, универсальная система  автоматизированного проектирования КОМПАС-График и модуль проектирования спецификаций.

     Система «КОМПАС-3D» предназначена для  создания трехмерных ассоциативных  моделей отдельных деталей и  сборочных единиц, содержащих как  оригинальные, так и стандартизованные  конструктивные элементы. Параметрическая  технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции  облегчают решение вспомогательных  задач проектирования и обслуживания производства.

     Ключевой  особенностью «КОМПАС-3D» является использование  собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных  специалистами АСКОН.

     Трёхмерная  модель детали представлена на рисунке 3.

     

     Рисунок 3 – 3D модель детали 
 
 

     4 Автоматизированное проектирование  технологии изготовления детали

     4.1 Характеристика возможностей CAPP системы 

       В качестве CAPP системы в рамках курсовой работы была использована система ТехноПро5+.

       Система ТехноПро предназначена для проектирования техпроцесса в электронном виде: операционных, маршрутно-операционных и маршрутных технологических процессов (ТП), включая формирование маршрута, операций и переходов, с выбором  оборудования, приспособлений, подбором инструментов, формированием текстов  переходов, расчетом технологических  размерных цепей, режимов обработки  и норм изготовления.

       ТехноПро  позволяет:

1. назначать операции;
2. подбирать необходимое оборудование, оснастку и т.д.;
3. назначать переходы, для которых назначать инструмент, приспособления, рассчитывать режимы резания;
4. формировать технологическую документацию;
5. использовать базы данных типовых элементов, оборудования, операция и переходов;
6. параметризировать технологический процесс;
7. назначать условия, оптимизирующие разработку техпроцесса.

 

     4.2 Разработка технологического процесса  изготовления детали в системе  ТехноПро 

     Все поверхности, где указана точность,  должны обрабатываться: валы (h) по 14 квалитету, отверстия(H) по 14 квалитету, допуск на все остальные поверхности  ±IT14/2.  

     

     

     Для получения детали «вал»  необходимы следующие операции:

     - токарная

     - сверлильная

     - фрезерная.

     Необходимо  выполнить следующее:

     Токарная  обработка:

• Установить заготовку в трехкулачковом патроне с поджатием задней бабкой;
• Подрезание торца;
• Точить поверхность  до диаметра 30 мм на длине 58 мм;
• Точить поверхность  до диаметра 32 мм на длине 20 мм;
• Точить поверхность  до диаметра 35 мм на длине 29 мм;
• Точить поверхность  до диаметра 42 мм на длине 93 мм;
• Точить поверхность  до диаметра 36 мм на длине 32 мм;
• Сверлить отверстие  диаметром 6 мм на глубину 24 м;
• Нарезать резьбу  М8-7Н на длине 20 мм;
• Расточить фаску   в размер 1,6 x 45 град. на диаметре 30 мм;
• Расточить фаску радиусом 1,6мм на диаметре 32 мм;
• Расточить фаску радиусом 1,6мм на диаметре 35 мм;
• Расточить фаску радиусом 1мм на диаметре 42 мм;

  Переустановить  и закрепить;

• Точить поверхность  до диаметра 35 мм на длине 25 мм;
• Расточить фаску радиусом 1мм на диаметре 42 мм;
• Подрезание торца;
• Расточить фаску в размер 1,6 x 45 град. на диаметре 35 мм.

Фрезерная обработка:

• Закрепить по внутреннему отверстию;
• Фрезеровать паз  шириной 8 мм, высотой 4 мм , на длине 50мм;
• Фрезеровать паз  шириной 10 мм, высотой 5 мм , на длине 32мм.

     

     

     Оборудование: токарно-револьверный станок, концевая фреза.

       Разработка  технологического процесса изготовления вала в системе ТехноПро начинается с выбора пункта Конкретные Тех. Процессы основного меню программы. Далее создаём новую деталь «Вал» и заносим в базу системы соответствующие данные (обозначение детали, наименование, материал, заготовка и др.) в соответствии с рисунком 4.