Материал: Тезисы региональной научно-технической конференции. Федорков Е.Д., Чекменев А.Н

Координаты точек определены через переменные, значения которых берутся из базы данных. Определим структуру базы данных:

Под каждую сборочную единицу создается отдельная таблица, полями записи в которой являются: переменные вещественного типа, определяющие размеры детали и переменная строкового типа – обозначение или название детали.

Программа содержит пять графических модулей, в которых осуществляется построение всех деталей и три модуля, предназначенных для визуализации входной информации и проект, объединяющий в себе все эти модули. База данных создана средствами SQL.

Программа имеет понятный интерфейс, решает все запланированные задачи, работает надежно, без ошибок.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

Подсистема конструкторско-технологического проектирования отрезной операции интегрированной САПР

Логвинова Д.В., Костылев П.А., Бобров А.И.

Проектирование технического объекта — создание, преобразование и представление в принятой форме образа этого еще не существующего объекта. Образ объекта или его составных частей может создаваться в воображении человека в результате творческого процесса или генерироваться в соответствии с некоторыми алгоритмами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ.

Кроме представления образа модели детали существует и ряд задач: таких, как выбор инструмента, выбор приспособления, выбор оборудования, расчет режимов резания и норм времени – которые необходимы для получения готовой детали. Взаимосвязь этих основных компонентов САПР (подсистема документирования, подсистема кодирования и контроля исходных данных, графика, интерфейс, подсистема технологического проектирования, подсистема нормирования, подсистема выбора оборудования) графически представлена в графической части моего дипломного проекта.

На этапе эскизного проектирования мной ориентировочно была намечена конструкция тихоходных валов, определены диаметры отдельных участков, разработан сборочный чертеж тихоходного вала с коническим колесом и подшипником, который выполнялся в системе Компас-3D 5.11.

Теперь следует уточнить эти размеры, согласовать их с деталями, устанавливаемыми на валу, учесть вид и расположение опор, конструкцию уплотнения, технологию изготовления.

Так как в дипломном проекте предусмотрена конструкторская часть, мною в ней было отмечено – перед отработкой конструкции тихоходного вала должны быть решены такие важные вопросы, как:

1. Способ передачи вращающего момента в соединении;

2. Способ крепления деталей на валу от осевого перемещения.

Валы следует конструировать по возможности гладкими, с минимальным числом уступов. В этом случае существенно сокращается расход металла на изготовление вала, что особенно важно в условиях крупносерийного производства. Колесо с гладким валом собирают в специальном приспособлении, определяющем осевое положение колеса. В индивидуальном и мелкосерийном производстве валы целесообразно снабдить буртами для упора колес.

Так же была создана библиотека построения параметрической 3D–модели инструмента, то есть отрезного резца.

Исходя из входных данных, которые были заданы в виде текстовой информации, библиотека выстраивает трехмерную модель. Данный раздел библиотеки и предназначен для проектирования 3D модели – вала. На вход системы подаются геометрические параметры. На выходе – 3D модель изделия.

В качестве базовой системы трехмерного моделирования была выбрана система Компас-3D 5.11 отечественного разработчика – АО “Аскон”. В качестве технологии разработки были выбраны интерфейсы IDispatch технологии Automation, что более удобно, чем использование стандартных COM-интерфейсов.

Для реализации библиотеки построения трехмерных моделей была выбрана визуальная среда быстрой разработки приложений Borland Delphi 6.0 и, соответственно, язык Object Pascal.

Данный выбор обусловлен следующими факторами:

- удобство работы и широкая распространенность языка, ориентированность языка на решение прикладных задач.

- доступность и обилие справочной информации

- использование платформы win32.

Построение основывается на алгоритмах заданных в программном коде библиотеки. Универсальность средств разработки (API системы Компас-3D) позволила создать библиотеку, рассчитанную на решение практически любых задач твердотельного моделирования. В ней возможна реализация, как отдельных моделей деталей, так и автоматизированных сборок, а также различные расчеты деталей и узлов.

В ходе анализа решаемой задачи к библиотеке предъявлялись следующие требования:

1. Библиотека должна иметь простой дружелюбный графический интерфейс;

2. Входными данными должны служить геометрические параметры поверхности.

3. Библиотека должна иметь возможность построения параметрических 3D моделей.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Разработка подсистемы САПР ТП методом анализа: выбор режущего инструмента при токарной обработке наружных

цилиндрических поверхностей

Митина О.А. Свиридова Н.Н., Федорков Е.Д.

При проектировании подсистемы САПР ТП методом анализа необходимо сформировать модуль выбора инструмента для обработки наружных цилиндрических поверхностей. Он включает в себя технологическую информацию о выборе оборудования, инструмента резания, расчет режимов резания, расчет припусков и определение промышленных размеров. Основные задачи, определяющие условия выполнения переходов: расчет уточнения  и вариантная компоновка планов наращивания точности для поверхностей детали; определение входных и выходных параметров их выполнения; назначение припусков и расчет межоперационных размеров и допусков; выбор условий обеспечения заданной точности обработки и др. В этом комплексе задач необходимо обеспечить получение заданных технических требований к отдельным поверхностям детали (точность их формы, размеров и качество поверхности).

В программе реализованы возможности широкого выбора токарного режущего инструмента - обдирочных, проходных, канавочных, отрезных, расточных и др. резцов. Выбор стандартного инструмента производится из библиотеки, пополняемой пользователем, в которой кроме параметров режущего инструмента, могут быть сохранены параметры и режимы обработки, графика режущего и вспомогательного инструмента, оборудования. Визуализация траектории обработки и процесса резания позволяет моделировать на экране процесс обработки - создать установочную схему заготовки, инструмента и станочного парка, просмотреть траекторию движения инструмента.

Исходными данными для проектирования черновых переходов являются:

форма, размеры, точностные характеристики детали, ее материал и его механические свойства;

форма, размеры, точность и состояние заготовки к моменту выполнения перехода;

основные паспортные данные станка (ряд чисел оборотов n, мощность привода N, максимально допустимые силы резания и подачи);

способы обработки поверхности детали, установленные ранее при проектировании структуры операции;

величины припусков и операционные размеры на операцию и ее переходы;

технологические и организационные возможности производства.

При проектировании технологических процессов достижение поставленной цели определяется техническими характеристиками оборудования и его состоянием на момент выполнения обработки;

выбранной схемой установки детали и структурой построения операции;

свойствами режущей части, размерами и геометрическими параметрами инструмента;

методами размерной наладки и режимами обработки.

Исходными данными при проектировании чистового перехода являются: размеры и конфигурация обрабатываемой поверхности и детали в целом, марка и свойства материала; заданные показатели точности и качества обрабатываемой поверхности;

промежуточное состояние поверхности к моменту выбора инструмента;

схема установки детали и жесткость элементов системы станок — приспособление — инструмент — заготовка;

основные паспортные данные станка и размеры мест закрепления режущего инструмента, технологические и организационные возможности производства.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

Подсистема автоматизированного проектирования фрезерной обработки узлов питательного насоса

О.С. Попов, А.С. Кольцов, Е.Д. Федорков

Подсистема расчета режимов резания при фрезеровании должна на основе поступающих на вход исходных данных организовать процесс расчета режимов резания при фрезеровании на основе эмпирических формул и закономерностей, а также формировать выходной файл с результатами работы модуля для дальнейшего использования этой информации подсистемой документирования. Обмен информационными потоками необходимо осуществлять посредствам базы данных в наиболее удобном формате.

Проведенная работа является важной вследствие того, что все современные предприятия стараются максимально автоматизировать труд инженерного персонала в целях экономии финансовых и временных затрат и повышения качества продукции. Особая роль отводится применению ЭВМ в системах автоматизированного проектирования (САПР).

В ходе дипломного проектирования были реализованы следующие этапы:

С помощью функционального проектирования для САПР технологических процессов механообработки методом синтеза была составлена структурно-функциональная модель. Определено, что подсистема расчета режимов резания при фрезеровании будет состоять из четырех взаимосвязанных модулей, обрабатывающих информацию о детали, станке, материале и инструменте, а также модуле, производящем расчетные операции. Были определены требования, предъявляемые к проектированию САПР ТП МО методом синтеза.

В дальнейшем на этапе анализа были рассмотрены вопросы, касающиеся функций подсистемы расчета режимов резания при фрезеровании, а также определена совокупность входных и выходных данных.

Целью этого этапа было определение входных и выходных данных, а также выделение функций разрабатываемой подсистемы

При выделении функций подсистемы, также как и при выделений функций системы был использован метод функционального проектирования.

В результате мы определились с теми функциями, которые необходимо реализовать в процессе разработки программного средства что бы связать входные данные с конечным результатом.

На этапе проектирования были определены требования к подсистеме расчета режимов резания при фрезеровании, проведен анализ токарных операций, спроектирован алгоритм подсистемы.

После выделения функций подсистемы, определения знаний для реализации и входных и выходных данных подсистемы, необходимо описать действия, которые должна выполнять подсистема. Это и является основной целью проектирования

Проектирование подсистемы расчета режимов резания при фрезеровании проводилось методом синтеза.

Получены следующие результаты: разработан алгоритм, подготовлены требования к подсистеме, которые необходимо удовлетворить в процессе реализации

На этапе реализации были рассмотрены вопросы создания интерфейса подсистемы, разработки базы данных, создания вычислительной среды и тестирования работы программы.

Целью этапа реализации была разработка программного средства

Были использованы следующие методы: алгоритмизация и визуальное программирование

Получены следующие результаты: разработанное программное средство удовлетворяет требованиям эргономичности, имеет доступный и дружественный интерфейс, информационные потоки передаются с использованием разработанной базы данных. Тестирование показало надежность и корректность функционирования программного средства.

Были разработаны следующие виды обеспечения

1 Математическое, включающее формулировку основных математических зависимостей, необходимых для расчета режимов резания

2 Лингвистическое, включающее описание входного, выходного и базового языков проектирования

3 Информационное, включающее описание структуры базы данных

4 Техническое, включающее описание совокупности технических средств, необходимых для корректного функционирования подсистемы

5 Программное, включающее описание необходимых программных средств, а также использованного программного обеспечения

6 Методическое, включающее руководство пользователя и описание встраиваемости подсистемы в систему.

Процесс расчета режимов резания был автоматизирован, то есть, создана подсистема, позволяющая получить в качестве результата своей работы массив технологического процесса, содержащий всю необходимую информацию о оптимальных режимах резания для заполнения технологической документации. При разработке программы были учтены следующие моменты:

3. диалоговый режим между проектировщиком и ЭВМ происходит на естественном (неформализованном) языке общения;

4. пользовательский интерфейс оснащен визуальными объектами, позволяющими воспринимать информацию на интуитивном уровне.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Разработка подсистемы расчета режимов резания при фрезеровании

А.А. Попов, В.А. Рыжков, Е.Д. Федорков

Система предназначена для расчета оптимальных режимов резания при фрезеровании. В качестве информационного обеспечения системы выбрана СУБД Microsoft Access XP. Данный выбор объясняется удобством работы с данной СУБД, ее надежностью, распространенностью и хорошей адаптированностью к использованию совместно с современными языками высокого уровня, например с Delphi. Основная база данных “Программы расчета оптимальных режимов резания при фрезеровании состоит из 4 файлов (такое деление было сделано из соображений удобства доступа к данным):

- первая таблица содержит сведения о коэффициентах, применяемых в эмпирических формулах, для расчета момента силы и силы, действующих на инструмент при фрезерных операциях;

- вторая таблица содержит сведения о коэффициентах, применяемых в эмпирических формулах, для расчета скорости резания при фрезерных операциях;

• третья таблица содержит сведения о моделях станков;

- четвертая содержит сведения о стойкости инструмента.

База данных подключается к программе, написанной на языке Borland Delphi 6.0, через BDE Administrator. Это позволяет использовать базу, как для записи, так и на чтения, обеспечивая при этом хорошую скорость обмена информацией между программой и базой данных, а также высокую надежность и сохранность информации.

Входные параметры подразделяются на управляемые и неуправляемые. Управляемыми являются скорость резания и подача. Неуправляемыми же являются ширина фрезерования, марка материала и т.д. Поиск оптимальных решений в технологии машиностроения затруднен в связи с низким уровнем формализации, поэтому главным вопросом является разработка математических моделей и их информационное обеспечение. В основе оптимизации режимов резания лежит построение математической модели (ММ), которая включает совокупность технических ограничений, приведённых к линейному виду логарифмированием, и упрощенный вид целевой функции. Следует отметить, что качество ММ процесса резания металлов, и в первую очередь её достоверность, зависит от выбора технических ограничений, которые в наибольшей степени определяют описываемый процесс.

Ниже рассмотрены технические ограничения, влияющие на режимы обработки металлов при торцевом фрезеровании.

1. Режущие возможности инструмента.

Устанавливает взаимосвязь между скоростью резания, обусловленной принятой стойкостью инструмента, материалом режущей части инструмента, его геометрией, глубиной резания, подачей, механическими свойствами обрабатываемого материала, с одной стороны и скоростью резания, определяемой кинематикой станка, с другой стороны.

2. Мощность электродвигателя главного движения станка.

Этим ограничением устанавливается взаимосвязь между эффективной мощностью, затрачиваемой на процесс резания, и мощностью электропривода главного движения станка.

3. Наименьшая скорость резания.

4. Наибольшая скорости резания.

Эти ограничения устанавливают взаимосвязь расчётной скорости резания с кинематикой станка. Скорость резания не может быть меньше, чем возможная при наименьших оборотах станка и больше, чем наибольшая возможная.

7. Прочность режущего инструмента.

Это ограничение устанавливает взаимосвязь между расчетными значениями скорости резания и подачи и допустимыми по прочности режущего инструмента. В основу построения этого ограничения закладывают условия нагружения режущего инструмента, например цилиндрической фрезы, как консольной балки.

8. Ограничение по наибольшей подаче, допускаемой прочностью механизма подачи станка.

Усилие подачи, действующее при резании на инструмент, должно быть меньше усилия подачи, допускаемого прочностью механизма подачи станка. Таким образом, для решения задачи по расчету оптимальных режимов резания, необходимо составить уравнения технических ограничений и критерии оптимальности. Далее прологарифмировав, правые и левые части полученных уравнений и неравенств, получаем в линейном виде зависимости для всех технических ограничений.

Далее задача решается методом линейной оптимизации.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

ПОДГОТОВКА ОПЕРАЦИОННОЙ КАРТЫ К ПЕЧАТИ

Русяев М.Е. Свиридова Н.Н., Федорков Е.Д.

Наиболее трудоемким этапом технологического проектирования является разработка содержания и состава операций, направленных на выполнение различных видов работ по обработке поверхностей заготовки. Состав и содержание операции изготовления одних и тех же деталей может быть различным, что приводит к необходимости решения многовариантных задач.

Операционная карта содержит описание операций с расчленением их по переходам и с указанием режимов обработки и данных о режущем, вспомогательном, измерительном инструменте, оснастке и т. д.

При разработке операции необходимо знать маршрут обработки заготовки, качество ее изготовления на предшествующей операции (точность, шероховатость, физико-химические свойства). На вид и содержание операции оказывают влияние следующие факторы (параметры):

конструкция детали (размеры, конфигурация, масса);

технические требования на ее изготовление (допуски на размеры, форма и взаимное расположение поверхностей, их шероховатость и др); вид заготовки; программа выпуска

Операция является основным элементом технологического процесса. Операция – законченная часть ТП, выполняемая на одном рабочем месте. Она характеризуется единством оборудования и непрерывностью выполнения. Разработка содержания и состава технологических операций является наиболее трудоемким этапом технологического проектирования.

Исходными данными для проектирования технологической операции служит набор переходов {a₁, a₂, …,a_n}, выполняемых в операции, требуемая форма, межоперационные размеры и их точность, которые необходимо обеспечить после обработки детали.

Таким образом процесс формирования технологической операции для конкретной детали сводится к сравнению конструкторско-технологических признаков детали а_ij с одноименными признаками A_i k-той строки таблицы соответствия. Если условие А_i=a_ij не выполняется для какого-либо признака, то происходит переход к следующей (к+1)-ой строке. При выполнении вышеописанного условия соответствия строки признаков детали и строки рассматриваемого перехода код последнего запоминается.

Процесс выбора кодов переходов выполняется до тех пор, пока не будут рассмотрены все строки таблицы соответствия для рассматриваемой операции. Далее по кодам переходов выбираются их формулировки, которые выводятся на экран дисплея для анализа результатов проектирования и передаются в модуль проектирования переходов для интерпретации системно-языковых кодов. Анализ содержания отдельных переходов, включаемых в обобщенную операцию, показывает, что все эти переходы связаны с определенными сочетаниями конструктивных и технологических признаков деталей.

Алгоритм проектирования технологических операций может быть разбит на несколько частных алгоритмов:

1. Определение формы и межоперационных размеров детали, поступающей на операцию, т. е. назначение припусков, напусков, расчет межоперационных размеров и допусков на них.