Разработка технологии изготовления изделий ракетно-космической техники с применением CAD/CAM-систем

Секция «Технологияпроизводства ракетно-космической техники»

УДК 621.95

П. С. Попов, А. Ю. Литвинчук, К. Г. Пасечник, М. Н. Амельченко Научный руководитель - Н. А. Амельченко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЛБ/СЛМ-СИСТЕМ

Проведена оценка возможности применения САПР при разработке технологии изготовления изделий РКТ на примере использования комплекта программных средств. Рассмотрены основные этапы создания управляющих программ для станков с ЧПУ с применением СЛБ/СЛМ-систем.

Повышение производительности в машиностроении в настоящее время обеспечивается за счет широкого применения в производстве станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Однако внедрение станков с ЧПУ нового поколения связано с проблемами в технологической подготовке производства, и в первую очередь, с разработкой управляющих программ для изготовления деталей сложной пространственной формы, вызывающих необходимость применения многоосевой или высокоскоростной обработки.

Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) при разработке конструкций и технологии изготовления деталей сложной формы и конфигурации значительно упрощает решение производственных задач.

Использование возможностей CAD систем, например, SolidWorks, КОМПАС, Autodesk Inventor и др., позволяет создавать электронный чертеж или SD-модель детали любой конфигурации. При этом появляется возможность объемного изображения объекта разработки, что упрощает процесс редактирования и исправления ошибок в конструкции.

Наиболее перспективным направлением при разработке технологии изготовления сложных деталей в настоящее время является применение современных CAM систем: например, CATIA, Mastercam, Pro/Engineer, Delcam, SprutCAM и др., которые отличаются интерфейсом и техническими возможностями [1]. Процедура работы с CAM системами упрощается, если созданы SD-модели детали и заготовки с применением совместимых CAD систем. Сохранение SD-модели заготовки, например, при работе с системой Mastercam, SprutCAM или Delcam, производится в формате .STL, а модели деталей - с расширениями: .igs, .SLDPRT и других форматах. Далее файл напрямую конвертируется в САМ систему.

Возможности реального применения CAD/CAM систем при разработке технологии изготовления и управляющих программ рассмотрены на примере изготовления изделий РКТ. В качестве объекта разработки в настоящей работе выбраны наиболее сложные детали ракетного двигателя, например, шнек или турбина турбонасосного агрегата (см. рисунок).

Последовательность разработки технологии изготовления деталей с применением SolidWorks и

Mastercam разделяется на ряд последовательно выполняемых этапов [2].

Образцы изделий ракетно-космической техники

На первом этапе в CAD системе создается электронный чертеж или SD-модель детали, которая служит базой для расчета траекторий.

Основными элементами при плоском проектировании являются линии, дуги и кривые. При помощи операций продления, обрезки и соединения происходит создание электронного чертежа. Для более полного представления о глубине геометрии детали создается каркасная модель (SD-модель), описывающая положение ее контуров и граней.

Далее из базы данных САМ системы подбирается аналог оборудования, потребного для выполнения операции и которым располагает производитель. В зависимости от системы ЧПУ данного станка выбирается постпроцессор, с помощью которого в последующем файл траектории движения инструмента и технологических команд, сформированный CAD/CAM системой, будет преобразован в файл управляющей программы.

На втором этапе назначается стратегия обработки. Современные САМ системы имеют достаточно большой набор стратегий, что позволяет выполнить обработку одной и той же детали разными способами.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Среди них можно выделить плоскую и объемную обработку, стратегию радиальной обработки, вертикальную обработку (плунжерное фрезерование), карандашную стратегию и др. Стратегии обработки делятся на черновую и чистовую. На черновых операциях, при объемном фрезеровании, осуществляется выборка материала заготовки, а на чистовых, при малом съеме материала, обеспечивается требуемое качество обрабатываемых поверхностей.

После выбора стратегии и определения основных параметров обработки необходимо назначить режущий инструмент, либо выбрать его из библиотеки инструментов. Далее следует определить режимы резания: скорость рабочей подачи, обороты шпинделя, указать необходимость применения СОЖ.

Результатом второго этапа является сформированная траектория движения инструмента. В дереве операций САМ системы появляется новая технологическая операция.

Следующий этап - генерация траектории и ее верификация. В зависимости от выбранных режимов и стратегии обработки CAM система сгенерирует вариант траектории движения инструмента. Функция бэкплота (Backplot) позволяет технологу-программисту визуально отследить движение инструмента по рассчитанной траектории. Этот контроль осуществляется лишь для предварительной проверки траекторий и правильности настройки технологических параметров. Окончательная проверка проводится с помощью верификации. Для проведения верификации необходимо задать фор-

му заготовки, которая может являться либо пространственным примитивом, либо заранее созданной трехмерной твердотельной моделью. Mastercam визуально обозначит места на заготовке, где обработка не была произведена или где произошел зарез или ошибка.

На последнем этапе, после проведения верификации и исправления всех недочетов технологом-программистом, производится поспроцессирование промежуточного файла, называемого CL-файлом, в файл управляющей программы (УП) в строгом соответствии с форматом программирования конкретного станка. Математическая модель обработки CAM системы проходит через постпроцессор для конкретного оборудования и создается NC файл управляющей программы, который переносится на выбранный станок с помощью флешкарты или через СОМ-порт передается по сети прямо на станок. Для передачи УП, размер которых превышает свободный объем памяти СЧПУ, используется режим DNC.

Библиографические ссылки

1. Каталог САПР. Программы и производители. М. : СОЛОН-ПРЕСС, 2006.

2. Ловыгин А. А., Васильев А. В., Кривцов С. Ю. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система. М. : Эльф ИПР, 2006.

© Попов П. С., Литвинчук А. Ю., Пасечник К. Г., Амельченко М. Н., Амельченко Н. А., 2010

УДК 621.9.06

А. А. Солусенко, А. В. Чумакова, Т. В. Скулкина Научный руководитель - Е. В. Раменская Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ВЛИЯНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНСТРУМЕНТА И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ

Рассмотрено влияние технических характеристик инструмента и металлорежущих станков, используемых в технологическом процессе производства ракетно-космической техники, на качество обрабатываемого поверхностного слоя детали.

В производстве космических аппаратов широко применяется механическая обработка деталей и узлов. Трудоемкость ее составляет 25-35 % от общей трудоемкости изготовления изделий [1]. Снижение трудоемкости механической обработки может быть осуществлено за счет рационального применения технологического оборудования и технических характеристик режущего инструмента, что обеспечит необходимые эксплуатационные качества обрабатываемого поверхностного слоя детали.

В связи с этим был проведен анализ влияния числа зубьев и материала фрезы, с учетом норм вибрации фрезерных станков [2] на шероховатость обработанной детали (рис. 1). Анализ проводился с

использованием первичной модели для оценки шероховатости поверхности детали [3]:

Яг = 2 -V -к

п • гх

где Уу - пиковая виброскорость, мкм/с; к - коэффициент динамичности, зависящий от режимов обработки, материала и конструкции режущего инструмента к = 1,12^1,76; п - частота вращения шпинделя с инструментом, мин-1; г - число зубьев в инструменте; х - показатель, характеризующий качество подготовки режущего инструмента; х = 3 - для прецизионного; х = 2 твердосплавного; х = 1 быстрорежущего инструмента.