Автоматизирование проектирование конструкции и технологического процесса изготовления детали “Ролик” в среде SPRUT

Свариваемость:	без ограничений.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной  хрупкости:	не склонна.

Литейно-технологические  свойства материала сталь 20 .

Температура плавления, °C:	1.1 - 2.2
Температура горячей обработки,°C:	3.3 - 4.4
Температура отжига, °C:	5.5 - 66

Обозначения:

Механические  свойства материала сталь 20:
sв	- Предел кратковременной  прочности , [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной  деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение  при разрыве , [ % ]
y	- Относительное сужение  , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж  / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства материала сталь 20:
T	- Температура, при которой  получены данные свойства , [Град]
E	- Модуль упругости первого  рода , [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала  , [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость  материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость материала  сталь 20:
без ограничений	- сварка производится  без подогрева и без последующей  термообработки
ограниченно свариваемая	- сварка возможна при  подогреве до 100-120 град. и последующей  термообработке
трудносвариваемая		- для получения качественных  сварных соединений требуются  дополнительные операции: подогрев  до 200-300 град. при сварке, термообработка  после сварки - отжиг

Аналоги стали 20 в  классификациях зарубежных сталей

Россия (ГОСТ)	Евронормы (EN)	Германия (DIN)	США (AISI)	Китай (GB)
20	1.1151	1.0402	1020	20

 

 

1.6 Чертеж заготовки

Эскиз получаемой заготовки представлен на Рисунке 1.

Рисунок 1– Эскиз заготовки детали

2 Автоматизированное  проектирование детали

2.1 Характеристика  и возможности системы SprutCAD

SprutCAD является  открытой конструкторской средой  для автоматизации труда конструкторов  и разработчиков систем проектирования.

SprutCAD в  полной мере поддерживает стандарт  ЕСКД и имеет расширяемый пользователем  набор сервисных функций. Это  позволяет создать на его основе  рабочее место конструктора, реально  автоматизирующее типовые проектные  операции, выполняемые конкретным  специалистом. Система имеет библиотеку  стандартных параметрических элементов,  работает с широким набором  шрифтов, позволяет создавать  иерархические графические базы  данных, компоновать новый чертеж  из имеющихся фрагментов, пополнять  в процессе эксплуатации пользовательскую  базу типовых решений. Реализована  возможность "интеллектуального  редактирования" - система автоматически  откорректирует чертеж при изменении  значения любого численного параметра. 

Параметризация: все геометрические объекты имеют  в системе двоякое представление: графическое и текстовое. Между  этими представлениями существует однозначная связь. Каждому изображенному  в графическом окне объекту соответствует  строка в программе и наоборот. При интерактивном выборе геометрического  элемента, автоматически выделяется строка программы, ему соответствующая, при выборе же строки, подсвечивается соответствующий графический элемент. Доступ к текстовому представлению  проектируемой модели позволяет  реализовать мощный потенциал качественной параметризации. Таким образом, в  поведение модели может быть заложена любая логика и изменяемость. Другими  словами, в зависимости от текущих  значений параметров модель может изменяться количественно и качественно  в той мере в которой это  Вы это предусмотрели при ее разработке. SprutCAD может быть использован в  качестве инструмента для автоматической генерации параметризованных программ на языке СПРУТ. Система так же обеспечивает возможность подключения  программ проектирования реализованных  средствами пакета СПРУТ, причем все  штатные функции определения  и редактирования графических элементов  чертежа реализованы средствами инструментального пакета СПРУТ  и поставляются в виде библиотеки в исходных текстах, что позволяет  конечному пользователю изменять и  дополнять набор используемых функций  по своему усмотрению.

Все это  позволяет создавать на базе системы SprutCAD проблемно-ориентированные графические  редакторы с высокой степенью автоматизации выполняемых как  расчетных, так и чертежных функций.

 

3 Автоматизированное  проектирование технологии изготовления детали в системе SprutTP

3.1 Характеристика  и возможности системы SprutTP

Отличительные особенности СПРУТ-ТП:

1) Работа  непосредственно с комплектом  активных документов, т.е. проектирование  ведется в бланке документа.  Система СПРУТ-ТП является единственной  технологической системой из  представленных на рынке, работающей  по этому принципу.

Подобная  организация работы максимально  приближена к привычной работе технолога, что позволяет снизить трудоемкость разработки ТП и максимально сократить  время освоения (дает возможность  получать результат сразу после  установки системы).

2) Наиболее  полный расчет технически обоснованных  норм времени. 

3) Самая  полная комплектность документов  по ЕСТД:

- около  200 форм бланков ЕСТД;

- простота  подключения собственных бланков. 

4) Системе  не требуется дополнительных  лицензий сторонних программных  продуктов для работы с документами  и их печати.

Решаемые  задачи:

1) Управление  проектами (Менеджер проектов):

- работа  на уровне заказа или изделия; 

- встроенная  система технологического документооборота;

- интеграция  с ведущими PDM/PLM системами: Лоцман, SWR-PDM, SWE-PDM, T-Flex Docs.

2) Ведение  конструкторских спецификаций (состав  изделий, заказы):

- создание  конструкторских спецификаций;

- импорт  из внешних систем: Компас, T-Flex, AVS и др.

3) Разузлование. Применение (заимствование):

- автоматическое  разузлование с подсчетом общего  количества ДСЕ на изделие; 

- поиск  и автоматическое применение  технологических процессов по  базе данных;

- поддержка  цеховых маршрутов (расцеховка).

4) Материальное  нормирование:

- встроенный  классификатор марок материалов  и сортаментов; 

- расчет  массы заготовки, коэффициента  использования материала (КИМ), нормы  расхода материала с учетом  длины проката или размеров  листа, ширины реза, учет минимальной  длины на зажим, подсчет числа  заготовок из проката. 

Проектирование  техпроцессов:

1) Маршрутное  и операционное проектирование.

2) Способы  разработки технологических процессов: 

- применение  ТП;

- интерактивное  заполнение техпроцессов с использованием  БД нормативно-справочной информации (НСИ);

- на  основе аналога копирование техпроцессов  из других проектов;

- автоматизированное  проектирование операций на основе  встроенных технологических знаний;

- на  основе шаблонов: параметризованных  техпроцессов с условиями выбора  операций, оборудования и др. данных;

- формирование  единичных ТП из типовых. 

3) Расчет  режимов обработки и трудовое  нормирование.

4) Формирование  сводных ведомостей и производственных документов.

5) Управление  нормативно-справочной информацией. 

 

3.2 Выдача технологической  документации

Разработка  технологического процесса изготовления ролика в системе SprutTP начинается с создания сборочной единицы и детали «Ролик» в ее составе. Для оформления технологической документации необходимо выбрать деталь и создать объект: «ТП обобщенной и механообработки». Состав полученной сборочной единицы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Менеджер проектов – состав сборочной  единицы

Далее с  использованием встроенных мастеров прямого  проектирования при создании маршрутных и операционных карт задаем параметры  детали (материал, заготовка и т.д.). Итоговые параметры детали и заготовки  показаны на рисунке 3.

Рисунок 3 – Параметры детали и заготовки

Добавление  нового перехода – установка детали, показано на рисунке 4. Также проектируем  переходы. Для переходов из базы данных выбираем инструмент (режущий, измерительный, вспомогательный), вносим необходимые параметры (например, диаметр  поверхности, длина). Получаем готовую  операционную карту: ОК: Токарная.

Рисунок 4 – Добавление нового перехода –  установка детали

Оформленная технологическая документация в  полном объеме представлена в приложении Б.

 

4 Разработка управляющей программы

4.1 Характеристика  и возможности системы SprutCAM

Система SprutCAM является пакетом программ для  работы под управлением семейства  операционных систем Windows. Назначение системы – разработка управляющих  программ для обработки деталей  различной сложности на двух, двух с половиной, трех и четырех координатных станках с ЧПУ. SprutCAM используется при изготовлении штампов, пресс-форм, литейных форм, прототипов изделий, мастер-моделей, деталей машин и конструкций, оригинальных изделий, шаблонов; при  гравировке надписей и изображений.

Геометрическая  модель может быть подготовлена в  любой CAD-системе и передана в SprutCAM при помощи импорта файлов проектов формата IGES, DXF, STL, VRML, PostScript, 3dm или SGM.

Система имеет три основных режима работы: подготовка геометрической модели, двумерные  построения и формирование процесса обработки. Управление режимами работы производится выбором соответствующих  закладок на панели главного окна системы (3D Модель, 2D Геометрия, Технология).

В режиме подготовки геометрической модели производится импорт из файлов передачи геометрической информации, корректировка структуры  геометрической модели, пространственные преобразования объектов, генерация  новых элементов из существующих, а также управление визуальными  свойствами объектов.

Встроенная  среда двумерных геометрических построений позволяет создавать  двумерные геометрические объекты  в произвольных плоскостях. Среда  имеет мощные средства построения параметризованных  геометрических моделей и возможность  их привязки к координатам трехмерной модели.

В режиме Технология формируется процесс  обработки детали, который представляет собой последовательность технологических  операций различных типов. Изменение  их очередности и редактирование параметров возможны на любом этапе  проектирования техпроцесса. При создании новой технологической операции система автоматически устанавливает  весь набор параметров операции в значения 'по умолчанию' с учетом метода обработки и геометрических параметров детали. Имеется возможность доработки остаточного материала, обработки по заданной высоте гребешка, оптимизации обработки пологих и крутых участков, оптимизации по направлению уклона поверхности и прочие средства для получения оптимальной траектории движения инструмента. [4]

С закладки Технология осуществляется доступ к  постпроцессору для генерации управляющих  программ.

4.2 Разработка  управляющей программы в системе  «SprutCAM»

Для создания управляющей программы в системе  «SprutCAM» нужно выполнить следующие  действия:

1) импортировать  трёхмерное представление модели, созданной в пакете 3D-моделирования  SolidWorks 2009, как это показано на Рисунках 5,6.

Рисунок 5 – Кнопка «Импорт»

Рисунок 6 – Импортированная трёхмерная модель

1) выбрать  вкладку «Технология» и задать  вид и размеры заготовки, как  показано на Рисунке 7;

Рисунок 7 – Создание заготовки