Технологічна підготовка валу веденого та деталі № 5 в системі автоматизованого проектування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Курсова робота

з дисципліни «Інформаційні технології у виробництві»

Технологічна підготовка валу веденого та деталі № 5 в системі автоматизованого проектування

Студента (ки) 4 курсу 41 КН групи

спеціальності 122

Комп'ютерні науки та інформаційні технології

І.І. Іванов

Керівник старший викладач

Ю.О. Дмітрієв

Мелітополь - 2020 рік



Реферат

Курсовий проект з дисципліни «Інформаційні технології в виробництві» (2-га частина) на тему «Технологічна підготовка виробництва редуктора» складається з розрахунково-пояснювальної записки, текстів керуючих програм та технологічних процесів на деталі. Пояснювальна записка виконана на 17 сторінках і містить 3 розділи, 5 рисунків, 2 таблиці, 6 джерел використаної літератури та 5 додатків. При виконанні технологічної підготовки створено 3D-модель веденого валу, створено NC-файли для обробки валу та деталі № 5 згідно із завданням курсового проекту, написана керуюча програма для обробки валу. Керуючі програми представлені фрагментами тексту NC-файлів валу веденого та деталі № 5, повні лістинги керуючих програм обробки деталей «Вал», «Деталь № 5». Розроблено постпроцесор для пристрою з числовим програмним керуванням моделі FANUC. Курсовий проект виконано по індивідуальному завданню із застосуванням рекомендованої навчальної, спеціальної та довідкової літератури. САПР, ЧПК, ПРОЕКТУВАННЯ, СИСТЕМА, ВЕРТИКАЛЬ, NC, POWERMILL, ОБРОБКА, ВАЛ, МАТРИЦЯ, ПОСТПРОЦЕСОР, MASTERCAM, CNC SWANSOFT SIMULATOR



Вступ

технологічний поопераційний верстат проектування

Дана курсова робота є продовженням комплексного курсового проекту з дисципліни «Інженерна механіка (Деталі машин)». На відміну від першої частини, в якій виконувались розрахунки та конструкторське проектування, цей курсовий проект включає в себе технологічну підготовку виробництва валу, який був частиною редуктора, спроектованого в попередній курсовій роботі.

Технологічна підготовка виробництва являє собою сукупність взаємозв'язаних робіт, що гарантують технологічну готовність компанії до виробництва виробів відповідної якості за певні терміни, на певний об'єм та при певних затратах.

До процесу технологічної підготовки виробництва входять:

Обробка конструкції виробу та деталей на технологічність

Зазначення поопераційних норм часу

Розробка технологічних маршрутів

Написання керуючої програми для верстатів з ЧПУ

Зазначення норм витрат матеріалу

Проектування та виготовлення технічного оснащення для виробництва

Впровадження у виробництво розроблених технологічних процесів

У сучасному світі досить поширеною є технологічна підготовка виробництва під обладнання с числовим програмним забезпеченням та управляючими програмами. Сучасні верстати з ЧПУ можуть ефективно забезпечити оброблення складних профільних поверхонь, які описуються рівняннями аналітичної геометрії, що дозволяє за досить короткі терміни підготувати всю необхідну технічну документацію та запустити багатосерійне виробництво у автоматизованому режимі.



1. Розробка технологічних процесів

1.1 Розробка ескізу заготовки та обґрунтування методу її одержання

Тип виробництва - це класифікаційна категорія виробництва, яка залежить від рівня спеціалізації, обсягу випуску продукції, стабільності, номенклатури виробів в умовах ринкової економіки тощо. У нинішніх умовах господарювання розрізняють такі типи виробництва: одиничне, серійне, масове і змішане [1]. Тип виробництва по ГОСТ 3.1107-84 характеризується коефіцієнтом закріплення операцій Кз.., який є відношенням всіх різноманітних технологічних операцій, що виконуються на одному робочому місці:

[2].

Вал -- деталь, що обертається навколо своєї осі, призначена для передачі руху зв'язаним з нею частинам машини чи механізму, складовою яких вона є. При цьому вал передає крутний момент вздовж своєї осі та забезпечує підтримання обертових деталей машин, котрі на ньому розміщені. Крутні моменти передаються за допомогою сил, що діють на вали з боку механічних передач (наприклад, у зачепленні зубчастих або черв'ячних передач, натягу приводних пасів тощо). Тому на вали діють також згинальні моменти і осьові навантаження [3]. Згідно з методичними вказівками, у даній курсовій роботі умовно приймаємо тип виробництва даної деталі як малосерійний.

Для виготовлення цієї деталі необхідно використовувати токарний верстат та фрезерувальний верстат. На токарному верстаті валу буде надана форма згідно з ескізом, а на фрезерувальному будуть зроблені шпоночці пази. В якості заготовки буде використовуватись сталевий круг необхідного діаметру. Матеріал «сталь» вибраний завдяки можливості його подальшого загартовування й високотемпературної відпустки, що дозволить валу сприймати великі ударні навантаження та мінімізувати злизування.

1.2 Вибір технологічного встаткування

Відштовхуючись від малосерійного типу виробництва, розміру кінцевої деталі, маси заготовки та способу її закріплення, кількості необхідних для обробки інструментів, вихідної геометричної точності та швидкості робочих переміщень в якості технологічного встаткування обираємо наявні на підприємстві токарний та фрезерувальний верстати з ЧПУ Fanuc. Ескіз валу веденого розміщено у додатку 1.

1.3 Вибір пристрою ЧПУ

Оскільки виробництво проектуємої деталі малосерійне, немає необхідності використовувати більш доскональне УЧПУ, та у якості верстату використовується токарний тип верстату доцільно вибрати контурний пристрій, що дозволить не завищувати собівартість готової деталі.

1.4 Вибір інструменту

В якості інструменту для чорнової та чистової обробки валу використовуємо прохідний підрізний різець з багатогранною ріжучою пластиною (j = 95°, = 5°) згідно ТУ 2-035-892-82.



Рисунок 1. Ескіз прохідного різця

Для фрезерування шпоночних пазів використовуємо відповідну фрезу із інструментальної сталі P6M5 згідно ГОСТ 17025-71 діаметром 12 мм.

Рисунок 2. Ескіз шпоночної фрези

1.5 Розрахунок режимів обробки

Виконуємо розрахунок режимів різання для токарної та фрезерувальної операції згідно специфіки обробки на токарному верстаті ЧПУ 16К20Ф3С32 та фрезерувальному верстаті ЧПУ 654Ф3 відповідно.

Для розрахунку був використаний відповідний модуль «Розрахунок режимів різання» у пакеті програм «ВЕРТИКАЛЬ-ТЕХНОЛОГІЯ».

Результат розрахунку режимів обробки відображений у таблиці 1.



Таблиця 1. Режими різання для токарної і фрезерної операцій

Токарна операція
Перехід	Припуск	Подача (S)	Швидкість різання (V)	Кількість оборотів
Точити зовнішню поверхню, витримуючі розмір Ш68	10	0,01	70	325
Точити зовнішню поверхню, витримуючи розмір Ш50	18	0,01	51	325
Точити зовнішню поверхню, витримуючи розмір Ш45	5	0,01	45	325
Точити зовнішню поверхню, витримуючи розмір Ш42	3	0,01	118	900
Точити фаску, витримуючи розмір 1.6х45°	1,6	0,01	42	325
Точити зовнішню поверхню, витримуючи розмір Ш52	16	0,01	76	900
Точити зовнішню поверхню, витримуючи розмір Ш45	7	0,01	127	900
Точити фаску, витримуючи розмір 1.6х45°	1,6	0,01	127	900
Фрезерувальна операція
Фрезерувати пази, витримуючи розміри згідно ескізу	5	45	4	125

1.6 Визначення технологічного маршруту обробки

Таблиця 2. Технологічний маршрут обробки

Номер операції та переходу	Назва операції
	Склад переходу	Обладнання	Ріжучий інструмент
010	Заготівельна
010.1	Встановити заготовку, закріпити у самоцентруючому трьох-кулачковому патроні. Піджати центром задньої бабки	Токарний верстат з ЧПУ 16К20Ф3С32
020	Токарна
020.1	Точити основні поверхні згідно з ескізом, залишивши припуск під чистову обробку	Токарний верстат з ЧПУ 16К20Ф3С32	Прохідний різець з багатогранною ріжучою пластиною (j = 95°, = 5°) згідно ГОСТ Т5К10.
Номер операції та переходу	Назва операції	Номер операції та переходу	Назва операції
020.2	Точити основні поверхні начисто з витриманням необхідної шорохуватості відповідно розмірам з ескізу
030	Фрезерувальна
030.1	Попереднє фрезерування пазів під шпонку згідно ескізу	Фрезерувальний верстат з ЧПУ 654Ф3	Фреза Р5М5 згідно ГОСТ 9140-78 діаметром 12 мм
030.2	Остаточне фрезерування пазів із розсвердлюванням пазів під необхідний розмір згідно з ескізом
040	Термічна
040.1	Загартувати заготовку, нагрів до 840°С, охолодження у воді	Термічна піч

1.7 Оформлення операційного процесу в системі «ВЕРТИКАЛЬ»

Розробка технологічного процесу для виготовлення деталі є трудомісткім процесом. Для облегшення роботи технолога використовуються пакети прикладних програмних забезпечень для автоматизації розробки технологічного процесу в режимі діалогу технолога з програмним забезпеченням. В даній курсовій роботі мною був використаний пакет прикладних програм «ВЕРТИКАЛЬ-ТЕХНОЛОГИЯ 2018 SP1 Учбова версія» від АСКОН.

Пакет прикладних програм «ВЕРТИКАЛЬ-ТЕХНОЛОГІЯ» дозволяє проектувати технологічні процеси механічної обробки та технологічні процеси зборки.

Можливості систем:

Проектування технологічних процесів

Формування замовлень на проектування СТО і створення УП для верстатів з ЧПУ

Технологічні розрахунки

Формування документації згідно ГОСТ і стандартів підприємств

Підтримка єдиного інформаційного простору між всіма програмними продуктами компанії.

Етапи розробки технологічного процесу в пакеті програм «ВЕРТИКАЛЬ-ТЕХНОЛОГІЯ»:

Вносимо всю технічну інформацію про проектований виріб

Обирається матеріал і форма заготовки, з якої буде формуватись виріб

Створюються поетапні операції, в яких створюються відповідні переходи, зазначається обладнання, встаткування та виконавці операцій.

На базі внесеної інформації формуються карти - фінальний комплект конструкторської документації згідно ГОСТ.

Розроблені технологічні процеси «валу веденого» та «матриці 2» наведені у додатках 4 та 5 відповідно.



2. Розробка керуючих програм

2.1 Обґрунтування вибору автоматизованих систем проектування керуючих програм

Написання керуючої програми для станків з ЧПУ власноруч для складних деталей (В особливості для фрезерної обробки) є досить складним процесом. На допомогу наладчикам станків ЧПУ приходять автоматизовані CAM системи. На ринку CAM-програмного забезпечення існує безліч систем для автоматизованої підготовки управляючих програм під токарні та фрезерні операції спираючись на ескіз або 3Д модель, але лідируючу позицію займають програмні продукти MasterCAM та PowerMILL.

PowerMILL - CAM система, яку обирають тисячі компаній зі всього світу. Дана система призначена для створення 2.5, 3-х та 5-ти координатних керуючих програм для фрезерних верстатів з ЧПУ. Базою для створення УП є математичні моделі, що імпортуються в PowerMILL з інших CAD систем. Розробники цієї CAM системи активно працюють над її вдосконаленням, що дозволяє отримувати на виході більш сучасні та економічно обґрунтовані УП. Саме тому PowerMILL є моїм вибором для створення УП для деталі, що задана в якості завдання цього курсового проекту.

2.2 Етапи проектування керуючих програм

Розробка керуючої програми в PowerMILL виконується за наступним алгоритмом. На першому етапі 3D модель, розроблену у будь-якій CAD системі, через проміжуточні формати конвертують в PowerMILL. По моделі разраховують заготівлю. Виходячи з розмірів заготівлі та обробляємих поверхонь формують ріжучій інструмент. На наступному етапі розраховують безпечні висоти руху ріжучого інструменту. Виходячи з особливостей обробляємих поверхонь вибирають стратегії обробки і додають технологічні параметри з раніше спроектованого техпроцесу. Таким чином формуються траєкторії руху для кожного інструменту. Контроль спроектованих траєкторій відбувається на єтапі верифікації. На заключному єтапі виконується постпроцесування керуючої програми за допомогою постпроцесора.

Рисунок 3. Веріфікація деталі Матріца2

Для проектування керуючої програми для валу веденего вибираємо програму MasterCAM. Ця програма має модульною структуру, що включає в себе процеси розрахунку і формування УП для верстатів фрезерної групи, токарної, токарно-фрезерної та деревообробного обладнання. Найбільшого поширення набрав модуль токарної обробки, що вважається найбільш вдалим і зручним серед конкуруючих CAM систем. Саме тому MasterCAM буде доцільно використовувати при формуванні УП для створення валу веденого відповідно до завдання курсового проекту.

Для створення УП валу веденого в програмі MasterCAM дозволяє імпортувати 3D модель і на її базі створити УП, але мною було вирішено використати інший спосіб створення УП програми для покрокового контролю створення деталі та уникнення програмних помилок, що можуть виникати при переведенні 3D моделі у траєкторію для обробки. Для цього в програмі MasterCAM була створена траєкторія обробки за допомогою вбудованих інструментів. На заключному етапі виконується веріфікація та формування екруючої програми за рахунок вбудованого постпроцесору. Цей постпроцесор дуже легко настроювати на різні пристрої числового програмного керування.

Рисунок 4. Верифікація валу веденого

2.3 Моделювання процесу обробки

Для моделювання процесу обробки деталі вал ведений на токарному верстаті з ЧПК задіяли симулятор Swansoft CNC Simulator. Цей симулятор дозволяє змоделювати усі процеси роботи реального верстата. На першому етапі вибираємо заготівлю з реальними геометричними параметрами, формуємо різальні інструменти, вибираємо методи закріплення заготівлі. За допомогою оптичного датчика торкання ОР-20 виконуємо «прив'язку» інструменту до системи відліку. Завантажуємо в оперативну пам'ять керуючу програму і розпочинаємо обробку валу.



Рисунок 5. Моделювання обробки валу на симуляторі Swansoft CNC Simulator

До курсової роботи надається CD-носій з симуляцією виконання розроблених управляючих обробки деталей у програмах MasterCAM, Swansoft CNC Simulator та PowerMILL.



Висновки

В рамках курсової роботи була проведена технологічна підготовка підприємства для двох виробів з використанням багатьох програмних продуктів, що прискорюють роботу в декілька разів: вал ведений та матриця 2. Технологічна підготовка валу веденого була виконана під токарний верстат з ЧПУ. Технологічна підготовка матриці 2 - під фрезерувальний верстат з ЧПУ. Обидві управляючі програми були виконані під систему ЧПУ FANUC. Результат роботи управавляючих програм надано у вигляді коду УП та візуалізацією роботи на відороликах, доданих до курсового проекту.

Окрім цього було розроблено два технологічних процеси виробництва за допомогою пакету прикладних программ «ВЕРТИКАЛЬ-ТЕХНОЛОГІЯ», які були сформовані згідно ГОСТ та надаються у додатках до курсової роботи.



Список використаної літератури

1. web.posibnyky.vntu.edu.ua Типи організації виробничого процесу на підприємстві та їх характеристика [Електронний ресурс], - Режим доступу: https://web.posibnyky.vntu.edu.ua/fmib/17nebava_ekonomika_organizaciya_virobnichoyi_diyalnosti/102.htm.

2. studfile.net Розробка технологічного процесу виготовлення оптичної деталі [Електронний ресурс], - Режим доступу: https://studfile.net/preview/3757937/page:25/.

3. uk.wikipedia.org Розробка технологічного процесу виготовлення оптичної деталі [Електронний ресурс], - Режим доступу: https://uk.wikipedia.org/wiki/Вал_(техніка).

4. Мещерякова, В.Б. Металлорежущие станки с ЧПУ: Учебное пособие. Гриф МО РФ / В.Б. Мещерякова. - М.: ИНФРА-М, 2017. - 959 c.

5. Босинзон, М.А. Современные системы ЧПУ и их эксплуатация: учебник / М.А. Босинзон, под ред. Б.И. Черпакова. - Москва: Академия, 2006. - 192 с.

6. Дмітрієв, Ю.О. Методичні вказівки для виконання курсового проекту / Дмітрієв Ю.О. - Мелітополь: ТДАТУ, 2014. - 48 с.



Додаток 1

Креслення деталі вал ведений



Додаток 2

Фрагмент управляючої програми для станків з ЧПУ для виготовлення валу веденого згідно ескізу

%

O7777

G21

(TOOL - 0 OFFSET - 0)

(OD ROUGH RIGHT - 80 DEG. INSERT - CNMG 12 04 08)

G28U0.V0.W0.

G0T0101

G18

G97S1357M03

G0X64.511Z4.5M8

G50S3600

G96S275

G99G1Z2.5F.25

Z-83.8

X66.4

G18G3X68.4Z-84.8K-1.

G1Z-92.8

X71.228Z-91.386

G0Z4.5

X60.622

G1Z2.5F.25

Z-83.8

X64.911

X67.74Z-82.386

G0Z4.5

X56.733

G1Z2.5F.25

Z-83.8

X61.022

X63.851Z-82.386

G0Z4.5

X52.844

G1Z2.5F.25

Z-83.8

X57.133

X59.962Z-82.386

G0Z4.5

X48.956

G1Z2.5F.25

Z-24.8

X50.4

G3X52.4Z-25.8K-1.

G1Z-83.8

X53.244

X56.073Z-82.386

G0Z4.5

X45.067

G1Z2.5F.25

Z-1.847

G3X45.4Z-2.4I-.834K-.553

G1Z-24.8

X49.356

X52.184Z-23.386

M9

G28U0.V0.W0.M05

T0101

M01

(TOOL - 1 OFFSET - 1)

(OD RIGHT 55 DEG INSERT - DNMG 15 06 08)

G28U0.V0.W0.

G0T0202

G18

G97S3600M03

G0X0.Z2.M8

G50S3600

G96S550

G1Z0.F.5

X40.2

G18G3X41.331Z-.234K-.8

G1X44.531Z-1.834

G3X45.Z-2.4I-.566K-.565

G1Z-25.

X50.4

G3X52.Z-25.8K-.8

G1Z-84.

X66.4

G3X68.Z-84.8K-.8

G1Z-92.

X70.828Z-90.586

M9

G28U0.V0.W0.M05

T0100

M01

M00

(Flip Stock)

(TOOL - 0 OFFSET - 0)

(OD ROUGH RIGHT - 80 DEG. INSERT - CNMG 12 04 08)

G28U0.V0.W0.

…

G1X41.531Z-1.834

G3X42.Z-2.4I-.566K-.565

G1Z-80.

X43.4

G3X45.Z-80.8K-.8

G1Z-142.

X48.4

G3X50.Z-142.8K-.8

G1Z-222.

X66.4

G3X68.Z-222.8K-.8

G1Z-230.

X70.828Z-228.586

M9

G28U0.V0.W0.M05

T0100

M30

%



Додаток 3

Фрагмент управляючої програми для станків з ЧПУ для виготовлення матриці 2 згідно 3D-моделі

%

O0001

N10( DATE: 06.04.20 & TIME: 18:53:43)

N11G90G53G00G49G98Z0.

N13CODEBASE 1212103

N15( TOOLPATH : основна¤ часть )

N16( TOOL DIA.: 30 ; TIP RAD.: 0 & LENGTH : 255 ; MIN Z :-97)

N17G49Z0.

N18T1M6

N19G54X0Y0

N20S1500M3

N21M8

N22G0X-6.029Y0

N23G43Z245.H1

N24X186.843Y-216.513

N25Z240.

N26G1Z-4.85F500

N27X186.85Y-216.518F1000

N28X186.858Y-216.52

N29X206.344

N30G2G17X217.239Y-223.646Z-4.85I0J-11.891

N31G3X230.031Y-226.06Z-4.85I7.22J3.158

N32X227.616Y-213.268Z-4.85I-5.572J5.572

N33G2X220.491Y-202.374Z-4.85I4.765J10.894

N34G1Y-182.137

N35X220.489Y-182.128

N36X220.483Y-182.121

N37G0Z10.001

N38G1Y182.108F3000

N39G0Z5.001

N40G1Z-4.85F500

N41X220.489Y182.115F1000

N42X220.491Y182.124

N43Y202.374

N44G2X227.616Y213.268Z-4.85I11.891J0

N45G3X230.031Y226.06Z-4.85I-3.158J7.22

N46X217.239Y223.646Z-4.85I-5.572J-5.572

N47G2X206.344Y216.52Z-4.85I-10.894J4.765

N48G1X186.812

N49X186.804Y216.518

N50X186.797Y216.513

N51G0Z10.001

N52G1X146.593Y246.044F3000

N53G0Z5.001

N54G1Z-4.85F500

N55X146.562Y245.968F1000

N56G3X146.969Y245.Z-4.85I.688J-.28

N57G1X148.103Y244.538

N58X149.252Y243.953

N59X156.588Y239.313

N60X163.924Y234.348

N61X168.815Y230.825

N62X176.151Y225.293

N63X183.488Y219.377

...

N2210X-235.706Y63.731

N2211X-234.449Y63.986

N2212X-226.Y64.001

N2213Y154.607

N2214X-225.943Y155.864

N2215X-225.578Y157.121

N2216X-224.806Y158.378

N2217X-220.247Y164.663

N2218X-214.397Y172.205

N2219X-209.202Y178.49

N2220X-203.674Y184.774

N2221X-197.789Y191.059

N2222X-191.52Y197.344

N2223X-184.823Y203.629

N2224X-176.629Y210.774

N2225X-169.087Y216.875

N2226X-165.032Y219.969

N2227X-157.774Y225.238

N2228X-150.232Y230.324

N2229X-144.547Y233.938

N2230G0Z-51.284

N2231G1X-144.553Y233.934F3000

N2232Z-56.284F500

N2233X-152.611Y228.768F1000

N2234X-160.288Y223.443

N2235X-166.669Y218.713

N2236X-172.858Y213.866

N2237X-179.143Y208.638

N2238X-184.823Y203.629

N2239X-191.52Y197.344

N2240X-198.998Y189.802

N2241X-205.539Y182.692

N2242X-210.246Y177.233

N2243X-214.397Y172.205

N2244X-221.182Y163.406

N2245X-224.808Y158.378

N2246X-225.65Y156.946

N2247X-225.943Y155.864

N2248X-226.Y154.607

N2249Y64.001

N2250X-234.449Y63.992

N2251X-235.706Y63.766

N2252X-236.963Y63.178

N2253X-237.416Y62.848

N2254X-238.22Y62.016

N2255X-238.516Y61.591

N2256X-239.067Y60.334

N2257X-239.249Y59.

N2258G0Z194.614

N2259M9

N2260G49Z0

N2261M9

N2262M30

%

Размещено на Allbest.ru