Автоматизация процесса проектирования групповых станочных приспособлений

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

УДК [621.7.07+621.9.07]:658.512.2

Е. А. Серков

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГРУППОВЫХ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Рассмотрен ряд направлений автоматизации проектирования технологической оснастки, в частности, групповых приспособлений. Приведен пример построения станочного силового механизма зажимного устройства с использованием программы приложения SolidWorks. Описан вариант методики проектирования групповых приспособлений в SolidWorks.

Ключевые слова: автоматизация, проектирование, групповое приспособление, методика, SolidWorks.

В настоящее время происходит сокращение жизненного цикла изделий. Поэтому сокращение продолжительности и снижение стоимости технологической подготовки производства (ТПП), в частности, проектирование станочных приспособлений — это один из путей получения преимуществ в конкурентной борьбе.

Современные САВ-системы позволяют проектировать изделия вне зависимости от их функционального назначения. Однако задачи ТПП имеют очень важную особенность — они требуют максимально возможной унификации и могут быть решены путем создания комплексных деталей, для которых проектируются унифицированные (групповые) технологические процессы. Применительно к задачам унификации оснастки таким решением может стать создание комплексной заготовки, используемой при компоновке приспособлений.

Другое направление унификации при проектировании групповых приспособлений — использование инструментов трехмерного параметрического моделирования САВ-систем для решения ряда однотипных задач при разработке сменных элементов групповых приспособлений.

И, наконец, существует еще одно направление унификации при решении задач проектирования приспособлений (в том числе и групповых) — разработка специализированных приложений, адаптированных к условиям конкретного предприятия. В качестве примера разработки специализированного приложения рассмотрим решение задачи проектирования зажимных устройств приспособления. Она состоит из ряда подзадач, в частности выбора типа зажимного устройства и силового механизма, а также определения необходимого исходного усилия, создаваемого приводом зажимного устройства, Q.

В справочной литературе [см. лит.] приведен ряд типовых конструктивных схем силовых механизмов устройств, в которых математическими выражениями задана связь между усилием зажима Р, передаваемым на заготовку, исходным усилием Q и конструктивными параметрами силового механизма, который передает усилие от привода заготовке.

Для типовой схемы задача конструктора является формализованной и, следовательно, легко поддающейся автоматизации.

При расчете зажимного устройства конструктор может сталкиваться с двумя типами задач:

1) прямая — выбор параметров силового механизма и расчет исходного усилия Q;

2) обратная — подбор параметров силового механизма по заданным значениям Q и P . В качестве примера в общих чертах рассмотрим последовательность решения обратной

задачи и построения трехмерной модели прихвата, входящего в силовой механизм, которая принципиально может быть реализована с помощью приложения, разработанного для SolidWorks. Вариант возможного интерфейса такого приложения представлен на рисунках.

На первом этапе происходят выбор схемы силового механизма и ввод значений зажимного усилия и исходного усилия (рис. 1). По этим значениям на следующем этапе производится подбор конструктивных параметров прихвата. При этом возможно использовать группу стандартных прихватов, удовлетворяющих исходным данным, либо подобрать и рассчитать конструктивные параметры прихвата в диалоговом режиме с конструктором (рис. 2).

Рис. 1

готово

Рис. 2

После выбора одного из стандартных прихватов либо расчета параметров специализированного происходит автоматическая генерация его трехмерной модели.

Далее приведем этапы проектирования группового приспособления в SolidWorks:

1) разработка трехмерной модели комплексной заготовки;

2) проектирование базовой части приспособления;

58

Е. А. Серков

3) описание функциональных связей между элементами и параметрами конструкции трехмерной модели сборки приспособления;

4) оформление конструкторской документации на детали комплекта наладки для всех заготовок, входящих в группу.

Разработка трехмерной модели комплексной заготовки выполняется для частного случая — оснащаемая операция находится в конце маршрута обработки деталей (например, сверление и нарезание резьбы), поэтому для создания модели достаточно проанализировать комплект конструкторской документации на детали группы и при этом нет необходимости учитывать при компоновке припуски, снимаемые на дальнейших операциях. Создание модели происходит на основе таблицы параметров, которая представляет собой файл Excel, прикрепленный к файлу трехмерной модели. В столбцах таблицы перечислены группы параметров, относящиеся к каждому конструктивному элементу заготовки: размеры и его состояние визуального отображения (погашен/не погашен), зависящее от наличия этого элемента в заготовке, входящей в группу. В каждой строке таблицы содержатся все необходимые параметры отдельной заготовки.

Проектирование базовой части приспособления принципиально не отличается от традиционного подхода, когда вокруг заготовки располагаются конструктивные элементы приспособления и выполняются необходимые расчеты.

Задание функциональных связей трехмерной модели сборки приспособления заключается в том, что при компоновке определяется функциональная зависимость параметров сборки от параметров обрабатываемой в приспособлении заготовки. Изменять параметры сборки возможно, используя таблицу параметров сборки и управляющего эскиза.

Таблица параметров сборки также является файлом Excel, прикрепленным к трехмерной модели сборки (рис. 3). В ней содержатся все необходимые сведения о свойствах заготовки (взятые из таблицы параметров комплексной заготовки) и описана их связь с параметрами приспособления с помощью функций Excel. Конструктивные параметры для каждой из заготовок, входящих в группу, помещены в соответствующую строку таблицы. Такая строка соответствует отдельной конфигурации сборки приспособления. Используя такую таблицу, возможно быстро добавлять сведения о новых деталях и оперативно рассчитывать параметры сборки для каждой из деталей группы.

Погашение сопряжений и деталей комплекта нападки Палец сменный

г-- гч № Н 1 1 8 О М ГЧ 1 № Н | ! 8 О о. ГЧ 1 к и 1 ! 8 О А V о о 0 CD  CD Г— ш 1 8 О А V гч о 0 CD CD i CD Г— ш 1 8 О и (П и О |Т| © X о (Г| >к >1 © X о (Г| >к >1 © гч X О |Т| л U (П @ 5 СО о |Т| I" и р

Непог Пог Пог Реш Реш 3,50 2,5 1.25 10,5 1,5 3 7,5

Пог Непог Пог Реш Реш 3,50 2,5 1.25 5,0 6,5 9 14,0

Пог Непог Пог Реш Реш 4,25 0.50 3,5 3,5 6 10,0

Непог Пог Пог Реш Реш 2,00 3,0 2.50 14,0 4,5 7 14,0

Непог Пог Пог Реш Реш 2,00 3,0 2.50 14,0 4,5 7 14,0

Рис. 3

Управляющий эскиз используется для задания размеров сменных элементов и отображения размеров комплексной заготовки, на нем условно изображены элементы деталей на-

ладки, которые могут быть изменены в зависимости от исходных данных. Размеры, проставленные на управляющем эскизе, задаются таблицей параметров сборки. Изменение размеров деталей происходит автоматически вслед за изменениями на управляющем эскизе с помощью инструмента SolidWorks „Уравнения".

После задания функциональных связей возможен быстрый выпуск конструкторской документации (КД) на сменные элементы приспособления. Это достигается за счет создания шаблонов чертежей, в которые затем вносятся минимальные изменения для каждой новой конфигурации приспособления, соответствующей обрабатываемой в приспособлении заготовке.

На рис. 4 представлена схема связи исходных данных с результатом проектирования.

Рис. 4

В заключение можно сделать ряд выводов.

1. Рассмотренный подход к автоматизации проектирования зажимного устройства является общим для проектирования различных приспособлений, а не только групповых.

2. Возможно создавать библиотеки (или комплекс приложений) для проектирования типовых элементов приспособлений (например, приводов зажимных устройств).

3. Область наиболее эффективного применения рассмотренного варианта методики — проектирование групповых приспособлений для большой номенклатуры однотипных деталей, зачастую различающихся лишь габаритами.

4. Для рассмотренной методики автоматизации необходимо уточнение границ ее эффективного применения, а также дальнейшее совершенствование (в том числе подробное рассмотрение вопроса проектирования комплексной заготовки).

5. Методика универсальна, поэтому может найти применение в других областях, где требуется многократное решение однотипных задач.

ЛИТЕРАТУРА

Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1979.

Сведения об авторе

Евгений Александрович Серков — аспирант; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, кафедра технологии приборостроения; E-mail: ifmo_serkov@mail.ru

Рекомендована кафедрой Поступила в редакцию

технологии приборостроения 14.12.09 г.