Совершенствование процессов обработки тел вращения на основе синтеза базовых структур
На правах рукописи
КУТИЛОВА ОКСАНА ИГОРЕВНА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИНТЕЗА БАЗОВЫХ СТРУКТУР 05.02.07 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Н. Новгород – 2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Нижегород ский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Фролова Ирина Николаевна
Официальные оппоненты: Кретинин Олег Васильевич доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», профессор Глебов Владимир Владимирович кандидат технических наук, доцент АПИ НГТУ им. Р.Е. Алексеева, директор
Ведущая организация: ОАО научно-производственное объединение «Наука» (г. Москва)
Защита состоится " 29 " мая 2012 г. в 11-00 часов на заседании дис сертационного совета Д 212.165.09 в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ни жегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» по адресу: 603950 г. Н.Новгород, ул. Минина, 24.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ им. Р.Е. Алек сеева.
Автореферат разослан "" апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Б.В. Устинов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) механической обработки деталей ма шин предназначены для автоматизации работ технолога. При этом предполага ется, что технолог подготавливает и вводит исходные данные, получает и оце нивает описание проектного решения, предложенное системой.
Существующие САПР ТП созданы на алгоритмах, которые предлагают решение из имеющихся на основании сходства осваиваемого и освоенных из делий, то есть методом адресации к аналогу и технолог редактирует его содер жание. Достаточно часто осваиваемые детали конструктивно отличаются от уже освоенных, поэтому решения, принимаемые по аналогам, не могут быть за конченными и верными, а значит, потребуется участие технолога. Известно, что задача построения структуры технологического процесса (ТП) является много вариантной, поэтому технолог рискует принять субъективное решение. Из вы ше изложенного следует, что алгоритмы адресации к аналогу не позволяют полностью реализовать назначение САПР ТП без участия технолога в принятии и оценке решений.
Перспективным направлением в устранении недостатков метода адреса ции к аналогу является метод синтеза технологических решений. Концепция синтеза предполагает формирование структуры ТП из геометрической и точно стной информации о детали. Формализованную модель структуры детали ус ловно можно рассматривать как схему, определяющую базовую структуру ТП.
В базовой структуре ТП определены состав базовых и обрабатываемых поверх ностей на разных этапах обработки резанием, а также последовательность об работки поверхностей с учетом точностных требований. В настоящее время ме тод синтеза реализован частично, потому что не формализовано построение ба зовой структуры ТП.
Таким образом, проблема формализации построения базовых структур ТП для создания основы в алгоритмизации синтеза процессов обработки реза нием заготовок типа тел вращения является актуальной.
Цель работы. Разработка методического, алгоритмического, информаци онного обеспечения САПР для синтеза базовых структур технологических про цессов обработки резанием заготовок типа тел вращения.
Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи:
1. Разработать описание конструкции детали, отражающее взаимное располо жение е геометрических элементов и точностных связей.
2. Формализовать описания детали для определения последовательности об работки резанием.
3. Разработать алгоритм выполнения процедур построения базовой структуры ТП на основе формализованного описания детали.
4. Формализовать построение размерно-точностных связей между геометриче скими элементами детали по этапам обработки.
5. Реализовать алгоритм и провести вычислительный эксперимент для провер ки математической модели построения базовой структуры ТП.
Методы исследований. Теоретические исследования проведены с ис пользованием научных основ технологии машиностроения, размерного анализа, метода теории графов применительно к расчету технологических размерных цепей, теории матриц, теоретических основ САПР.
Объектом исследования является: процесс проектирования технологии механической обработки, конструкторская и технологическая информация.
Предметом исследования служит синтез базовой структуры технологи ческого процесса обработки резанием заготовок типа тел вращения.
Достоверность. Результаты теоретических исследований подтверждены их многократными проверками на соответствие разработанных ТП реально действующим на различных машиностроительных предприятиях. Выявлено, что базовые структуры разработанных и заводских ТП практически полностью совпадают, а основные отличия касаются обработки фасок и канавок.
Научная новизна:
1. Для формализации описания и анализа геометрической и точностной информа ции о детали разработана спецификация поверхностей, которая отражает со став геометрических элементов детали и связи между ними.
2. Разработано информационное и методическое обеспечение решения основ ных проектных задач структурного синтеза ТП, связанных с определением состава базовых и обрабатываемых элементов конструкции заготовки, с опре делением последовательности обработки поверхностей с учетом точностных требований, с построением размерной схемы ТП и выявлением уравнений технологических размерных цепей, в том числе, для расчета допусков распо ложения.
3. Разработанные модели и алгоритмы решения проектных задач полностью формализованы, что обуславливает возможность их применения в условиях автоматизированного проектирования.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методика формализованного описания и анализа конструкции детали и заго товки с назначением технологических функций геометрических элементов заготовки и детали.
2. Методика формализованного построения базовой структуры ТП на основе построения размерных связей согласно этапов обработки.
3. Методика расчета технологических размеров, включающих расчет допусков расположения.
4. Алгоритм построения базовых структур технологических процессов обработки резанием заготовок типа тел вращения.
Практическая ценность работы:
1. Применение результатов работы в качестве основы для формализованного описания деталей и заготовок при технологической подготовке производст ва.
2. Использование разработанного алгоритма для анализа существующих тех процессов обработки резанием заготовок типа тел вращения на предмет реа лизации размерных связей.
3. Возможности применения разработанной методики решения основных про ектных задач структурного синтеза в системах автоматизированного и неав томатизированного проектирования единичных технологий изготовления за готовок типа тел вращения.
Практическая реализация результатов работы.
Результаты работы внедрены в учебный процесс при изучении дисциплин «Математическое моделирование процессов в машиностроении» и «Системы автоматизированного проектирования технологических процессов» на кафедре «Технология и оборудование машиностроения» Нижегородского государствен ного технического университета им. Р.Е. Алексеева при подготовке инженеров по специальности 151001 – «Технология машиностроения» и магистров по на правлению 150900.68 – «Технология, оборудование и автоматизация машино строительных производств».
Получены предложения к внедрению результатов работы на ОАО ПКО «Теплообменник», в группе компаний «NS Labs».
Подготовлена заявка на регистрацию программы «Анализ геометриче ских элементов детали», разработанной на языке программирования Delphi.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и об суждались на Международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» (Н. Новгород, 2007, 2008, 2010), XI Междуна родной научно-практической конференции «Современные технологии в маши ностроении» (Пенза, 2007), Международной научно-практической конференции «Технология, автоматизация производственных систем и управление организа ционно-техническими системами машиностроительного кластера» (Н. Новго род, 2008), Всероссийских научно-технических конференциях «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении» (Арзамас, 2007, 2009).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ, из них две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего наименование и приложений. Работа содержит 193 страницы, в том числе страниц основного текста, содержит 5 таблиц и 14 рисунков, приложения на странице.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы цель и задачи работы, показана научная новизна и практическая ценность результатов, приведены положения, выносимые на защиту.
В первой главе анализируются работы, посвященные исследованиям в области основ технологии машиностроения и разработке методов автоматизи рованного проектирования технологических процессов механической обработ ки деталей машин.
Рассмотрены работы следующих ученых: В.А. Горохова, А.Г. Схиртлад зе, Н.В. Белякова, Е.И. Махаринского, Ю.Е. Махаринского, В.И. Ольшанского, Н.М. Султан-Заде, Ю.М. Соломенцева, Г.К. Горанского, И.П. Норенкова, Б.С.
Падун, В.Д. Цветкова, В.Г. Старостина, Б.Е. Челищева, О.И. Семенкова, В.Г.
Митрофанова, С.П. Митрофанова, Н.М. Капустина, Б.М. Базрова, Б.А. Метел ва, С.Л. Мурашкина, В.Б. Масягина, Д.Д. Куликова, С.Н. Корчака, А.И. Конда кова и другие.
Основной проблемой автоматизированного синтеза, сдерживающей его развитие, является отсутствие строгой формализации процедур проектирования технологических процессов.
К основным процедурам проектирования ТП относятся следующие.
1. Процедура анализа геометрической и точностной информации, полученной автоматизировано из CAD-системы с геометрической 3D-модели детали.
Процедура в большинстве САПР ТП не автоматизирована, этот анализ тех нолог производит вручную. Известен подход к использованию результатов анализа для выявления соответствия геометрического описания детали и за ранее сформированных функциональных модулей, на которые составлены технологические регламенты. В целом такой подход является разновидно стью метода адресации к технологическим процессам-аналогам.
2. Процедура определения этапов обработки каждой поверхности. Обычно реализуется через составление планов обработки.
3. Процедура разделения поверхностей на обрабатываемые и технологические базы в современных САПР и в работах разных авторов реализована через ТП-аналоги.
4. Процедура синтеза последовательности обработки поверхностей в совре менных САПР и в работах разных авторов реализована через ТП-аналоги.
5. Процедура выявления и расчета размерных цепей по ходу технологического процесса. В современных САПР ТП автоматизирована, но выполняется по готовым технологическим решениям. В результате анализа выявлено, что в технологические размерные цепи включаются как размеры, так и допуски расположения. Однако, при расчете размерных цепей, допуски расположе ния не рассчитываются как составные звенья размерных цепей, а назнача ются технологом.
6. Процедура выбора метода обработки и технологического оснащения в со временных САПР и в работах разных авторов реализована через ТП аналоги.
7. Процедура расчетов режимов резания и норм времени достаточно подробно формализована в работах различных авторов и в данной работе не рассмат ривается.
Таким образом, обзор научных трудов и анализ существующих САПР ТП показал, что синтез ТП механической обработки заготовок не реализован до на стоящего времени. На основании выше изложенного сформулированы задачи работы.
Во второй главе показана последовательность построения спецификации поверхностей.
Исходной информацией для построения ТП являются конструкторские и точностные параметры, автоматически получаемые с 3D-модели детали, а именно: количество и виды геометрических элементов в составе детали;
нали чие смежных элементов и характеристика смежности;
простановка размеров, допусков на размеры, шероховатости, допусков формы и расположения.
Описание и анализ конструкции детали формализуем при помощи мат риц, в совокупности образующих спецификацию поверхностей детали. Элемен ты матриц принимают значения при вводе описания детали и в ходе преобразо ваний (рис. 1).
Матрица геометрических элементов (табл.1) детали является бинарной и формируется при автоматизированном вводе данных с 3D-модели детали. Но мер строки матрицы определяет номер элемента в последовательности его вво да, идентифицирует его среди других. Столбцы матрицы соответствуют наиме нованиям элементов. Суммы столбцов образуют элементы списка геометриче ских элементов детали.
1 Геометрическая 3-D модель Квалитеты Изменить квалитет у детали у совмещенных совмещенных поверхностей нет поверхностей одинаковы?
(скорректированная матрица (уточненная матрица Определение вида геометрических элементов и квалитетов СКв) совмещений) поверхностей детали (матрица геометрических элементов и поверхностей детали ГЭП) да 3 12 13 Определение типа поверхностей (матрица типа Анализ Анализ допусков Анализ допусков поверхностей Тп) шероховатости формы (матрица расположения (матрица (матрица допусков допусков формы Дф) шероховатости Ra) расположения Др) Выявление смежности поверхностей (матрица смежности поверхностей СП) 16 Привести в Соответствуют соответствие Ra, нет Выявление внешних углов связи одному уровню Дф, Др одному ОГТ (матрица углов связей УС) ОГТ Выявление вида совмещений да Назначить на (матрица совмещений С) посадочные На нет поверхности Ra, Дф, Др 7 посадочные (скорректированные Выявление линейных размерных связей поверхности назначены матрицы шероховатости (матрица значения линейных размеров ЗЛР) Ra, Дф, Др СRa, допусков формы СДф, допусков расположения СДр) да Определение корня линейных размеров (матрица потенциальных корней линейных размеров ПКЛ) 20 Выявление истинного корня и Выявление значимых значимых линейных размеров диаметральных размеров Выявление диаметральных размерных связей (матрица (матрица значимости (матрица значимости значения диаметральных размеров ЗДР) линейных размеров ЗнЛР) диаметральных размеров ЗнДР) 10 Выявление квалитетов (матрица квалитетов Кв) 1 Спецификация поверхностей Рис. 1. Общий алгоритм формирования спецификации поверхностей Матрица 1. ГЭП (геометрических элементов и поверхностей детали) Форма обозначение элем.
ОЦП ВКП РКП ПП ЦП КП ребро ВКП Пов ось КП № элем.
5’ Списки 1 2 3 4 Матрица смежности поверхностей (табл.2) позволяет выявить конструк торскую концентрацию обработки поверхностей детали, обусловленную точно стью расположения и последовательностью сочетаний поверхностей.
Матрица 2. СП (смежность поверхностей) обозначение пов-тей обозначение пов-тей 1, 2, 3…m количество смежных поверхностей Две поверхности называются смежными, если имеют одно или несколько общих ребер. Любая поверхность на детали может иметь различное число смежных поверхностей.
При вводе описания с 3D-модели детали указывается признак смежности элементов детали, с которым связан внешний угол f связи поверхностей (рис.
2). Поверхности разделяем на следующие группы:
1) элементарные (э), имеющие внешний угол связи f больше 180о;
2) совмещенные (с), имеющие одну смежную поверхность с внешним углом связи f меньше 180о;
3) сильно совмещенные (сс), имеющие несколько смежных поверхностей с внешним углом связи f меньше 180о.
а) элементарные (э) б) совмещенные (с) в) сильно совмещенные (сс) поверхности поверхности поверхности Рис. 2. Примеры поверхностей, классифицируемых по углам связи Последовательно формируется матрица совмещений. Столбцы и строки являются номерами геометрических элементов, которые присвоены им автома тически, начальный геометрический элемент выбирается произвольно.
Элементы матрицы принимают значения:
180o 1, dij cij 180o, (1) 0, dij где dij – элемент матрицы углов связи;
i, j – порядковый номер элемента детали.
Вид совмещения выявляется по сумме элементов в столбцах: совмещен ные поверхности имеют сумму равную 1, элементарные поверхности имеют сумму равную 0, остальные - сильно совмещенные поверхности.
Анализ углов связей и совмещений позволяет определить наличие конст руктивных элементов сложной формы (например, канавки, шпоночные пазы, шлицы).
Размеры с 3D-модели детали являются элементами матриц линейных и диаметральных размеров. Столбцы и строки матриц соответствуют номерам элементов детали. По матрицам размеров строится матрица квалитетов.
Одновременно с матрицами размеров формируются матрицы шерохова тостей, допусков формы и расположения. Строки матриц соответствуют номе рам элементов детали. В столбцах матриц допусков и шероховатостей указы ваются величина и степень точности соответствующего параметра.
В результате составления спецификации поверхностей проводится под робный анализ 3D-модели детали на правильность простановки размеров и тех нических требований (допусков размеров, шероховатости, допусков формы и расположения). В процессе анализа выявленные несоответствия вносятся в 3D модель детали, на основании которой строятся скорректированные для техно логического проектирования матрицы квалитетов, шероховатости, допусков формы и расположения.
Таким образом, получаем спецификацию геометрических элементов де тали, состоящую из взаимосвязанных матриц. 3D-модель детали, представлен ная системой матриц, удобна для формализации процедур построения базовой структуры ТП.
Третья глава посвящена анализу сформированного описания детали и синтезу базовой структуры ТП. Общий алгоритм последовательности построе ния базовой структуры ТП представлен на рис. 3.
Спецификация поверхностей геометрической 3-D модели детали Деление поверхностей по конструктивным и - формирование модуля точностным параметрам детали обрабатываемых поверхностей (МОП) - формирование модуля Формирование матрицы планов обработки потенциальных поверхностей по точнос тным параметрам детали технологических баз (МпТБ) - формирование модуля необрабатываемых Формирование предварительного поверхностей (НП ) технологического процесса по разработанному алгоритму Построение матриц линейных, диаметральных размерных схем и схем допусков расположения и составление уравнений Рис. 3. Последовательность построения базовой структуры ТП Анализируя спецификацию поверхностей детали, необходимо классифи цировать поверхности по их функциям в ТП. Для этого поверхности группиру ются по следующим модулям:
1) модуль обрабатываемых поверхностей (МОП) образуется из совмещенных (с, сс) поверхностей или (и) связанных указанным допуском расположения;
2) модуль необрабатываемых поверхностей (МНП) образуется из поверхно стей, не подвергающихся обработке резанием. Определяется по матрице шероховатости, в которой для таких поверхностей указано значение «-1»;
3) модуль потенциальных технологических баз (МпТБ) образуется из осталь ных поверхностей.
Внешний угол связи смежных поверхностей определяет совмещение об работки во времени и пространстве. Совмещенные поверхности (с) связаны технологически и должны обрабатываться на одном установе. Для трех и более сильно совмещенных поверхностей (сс) должна быть реализована одноинстру ментальная обработка на одном установе. Остальные поверхности могут быть обработаны на разных установах. Поверхности, входящие в МОП, подлежат обработке на одном установе при базировании по поверхностям из МпТБ.
Этапы обработки, которые должны пройти поверхности детали, соответ ствуют квалитетам точности. По номерам квалитетов, указанным при составле нии спецификации поверхностей, формируется бинарная матрица планов обра ботки детали (табл. 3). Столбцы матрицы имеют номера этапов обработки.
Этапы имеют следующие обозначения: Эчр – этап черновой, Эпч – этап полу чистовой, Эч – этап чистовой, Эп – этап повышенной точности, Эв – этап высо кой точности, Эов – этап особо высокой точности. Строки матрицы соответст вуют номерам поверхностей из матрицы геометрических элементов детали. Так как этапы обработки ассоциативны с квалитетами точности размеров, то по матрице этапов обработки составляется матрица припусков и допусков разме ров, получаемых после каждого этапа.
Таблица 3. Матрица планов обработки детали Этапы обработки детали Поверх- Эчр Эпч Эч Эп Эв Эов ности заго- IТ 13…12 IТ 10…9 IТ 8…7 IТ 5… IТ 11 IТ товки Ra12,5…6,3 Ra6,3…3,2 Ra3,2…1,6 Ra1,6…0,8 Ra0,8…0,4 Ra0,4…0, = (2) Для составления уравнений размерных связей образуются следующие тройки имеющихся в спецификации матриц инциденций:
матрица конструкторских размеров и припусков КРП;
матрица технологических размеров и размеров заготовки ТЗР;
матрица указанных и технологических допусков расположения УТДр (от дельно для линейной и для диаметральной размерной схемы).
Связь этапов обработки устанавливается по изменению диаметральных и линейных размеров в последовательности от детали до заготовки наложением припусков. Построение размерных связей начинается с этапа самой высокой точности, когда рассматривается изменение самых точных требований, которые будут достигаться на последнем этапе обработки. Алгоритм построения раз мерных связей этапов обработки поясним на примере размерной схемы (рис. 4), выполненной для детали (рис. 5).
В качестве звеньев размерной цепи принимаются технологические разме ры (диаметральные или линейные), размеры заготовки и технологические до пуски расположения, которые должны быть получены на каждом этапе обра ботки. В данной работе не рассматривается выбор метода обработки и техноло гического оснащения, так как эти элементы не влияют на структуру размерных цепей и для выявления размерных цепей не требуются. Технологическое обо рудование при расчете размерных цепей требуется только для параметризиро ванных расчетов, то есть для того, чтобы определить численные значения за мыкающих звеньев в уравнениях допусков расположения (например, для то карного станка параллельность оси вращения шпинделя и салазок суппорта).
Параметризированные расчеты размерных цепей в работе не производятся.
Рис. 4. Эскиз к пояснению алгоритма построения размерных связей В диаметральной части схемы каждая ось соединяется со своей поверх ностью размерной линией (на рис. 4 не показаны). Допуски расположения (тех нологические или конструкторские) изображают вектором от оси базовой по верхности к оси, обрабатываемой поверхности соответственно. Чтобы обеспе чить однозначное положение оси обрабатываемой поверхности детали необхо димо и достаточно задать на чертеже допуск радиального биения или соосности относительно оси базовой поверхности.
В линейной части размерной схемы допуски расположения изображают вектором, направленным от базовой к обрабатываемой поверхности (на рис. не показаны). Чтобы обеспечить однозначное положение поверхности торца, необходимо задать одно из двух технических требований: допуск перпендику лярности относительно оси базовой цилиндрической поверхности или допуск параллельности относительно базового торца.
Совмещение схем линейных и диаметральных размеров выполняем по их общим измерительным базам.
Замыкающими звеньями являются конструкторские размеры, припуска и указанные допуска расположения.
Предложенное разделение поверхностей по конструкторским и точным параметрам позволяет однозначно сформировать предварительный ТП обра ботки детали. Разработанная методика позволяет формализовать выявление размерных цепей и определить сходимость системы уравнений по сформулиро ванным в работе правилам.
Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям приме нения метода формализации для проектирования предварительного технологи ческого процесса. Приведены примеры проектирования ТП по данной методи ке. Исходными данными для проектирования ТП является деталь «Седло» №5П85ТМ.06-221. Заготовкой является пруток 40Х ГОСТ 4543-71, масса дета ли 0,092 кг, масса заготовки 0,489 кг.
На рис. 5 представлен скорректированный чертеж детали «Седло» после составления спецификации поверхностей и подробного анализа 3D-модели де тали.
После проведения анализа 3D-модели детали и формирования специфи кации поверхностей детали, все поверхности делятся по конструктивным и точностным параметрам на МОП и МпТБ. Составляется матрица планов обра ботки и потенциальный ТП с выбором технологических баз и обрабатываемых поверхностей для каждой операции. Формирование предварительного ТП на чинается с самого точного этапа обработки.
Рис. 5. Скорректированный чертеж детали «Седло» Строится размерная схема, которая включает в себя две основные части:
диаметральную и линейную размерные схемы. Выявляются уравнения размер ных цепей и проверяется сходимость системы уравнений по разработанным в работе правилам, формируется геометрическое представление проведенных расчетов.
В пятой главе произведен сравнительный анализ спроектированных в работе ТП с заводскими ТП, внедренными в производство. В качестве парамет ров сравнения использованы следующие:
технологические размеры и их допуски;
состав базовых поверхностей и последовательность их смены;
состав и последовательность обработки поверхностей.
Из таблицы 4 видно, что различия незначительны. Состав обрабатывае мых поверхностей и состав технологических баз практически по всем операци ям ТП совпадают. Последовательность обработки поверхностей и последова тельность смены базовых поверхностей также совпадают.
В работе формируется предварительный ТП, не учитывающий метод об работки. Поэтому содержание операции в спроектированных ТП записываются условно, не отражая метода обработки.
Таблица 4. Сравнительный анализ ТП ТП спроектированный в работе ТП заводской № уста- Базовые по- № уста- Базовые по содержание содержание нова верхности нова верхности 1 2 3 4 5 А Подрезать торец,, Обработать торец Сверлить сквозное отверстие А Точить с подрезкой торца Обработать поверх в размер ности 24 0,5, выдержи вая R Обработать торец Б Подрезать торец,, Обработать поверх- Точить на ность проход Обработать отвер Б стие Обработать выточку Окончание табл. 1 2 3 4 5 В Точить с,, Обработать поверх- подрезкой торца В ности в размер, 24,5 0,2, выдер живая R2,5max Г Подрезать торец,, Обработать торец Зенкеровать сквозное отвер Обработать поверх- стие с при Г ность пуском под раз вертку, выдерживая Обработать отвер- Развернуть сквоз ное стие стие Обработать торец, Обработать поверх ность Расточить выточку Обработать отвер Д стие Обработать канавку Точить напроход Точить канавку, Обработать отвер Е стие Основные отличия в разработанных и заводских ТП касаются обработки фасок и канавок и объясняются тем, что поверхности канавок и фасок (точно стью до 9 квалитета) допускается выполнять в любом месте заводского ТП на оборудовании нормальной точности. В работе принято поверхности фасок и канавок обрабатывать на соответствующем этапе.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Анализ состояния проблемы в области технологических основ проек тирования технологии механической обработки с применением САПР показал следующее. Не смотря на наличие комплекса сформулированных задач проек тирования и разработанных методов и моделей, остается нерешенной проблема автоматизированного синтеза базовых структур ТП - определения состава ба зовых и обрабатываемых элементов детали, определения последовательности об работки поверхностей с учетом точностных требований, построения размерной схемы ТП и выявления уравнений технологических размерных цепей, в том числе, для определения межоперационных допусков расположения. Поэтому проблема формализации построения базовых структур ТП для создания основы в алгоритмизации синтеза процессов обработки резанием заготовок типа тел вращения остается актуальной.
2. В результате выполнения диссертационной работы предложена струк тура преобразования данных 3D-модели деталей типа тел вращения в матрицы спецификации поверхностей, которые отражают состав геометрических эле ментов детали и связи между ними и являются исходными данными для техно логического проектирования.
3. На основе применения спецификации поверхностей разработана фор мализованная методика определения этапов обработки поверхности, отличаю щаяся одновременным учетом требований к шероховатости поверхности и тре бований к точности размера, связанного с данной поверхностью.
4. Разработан алгоритм синтеза базовой структуры ТП, связанный с опре делением последовательности обработки поверхностей и состава обрабатывае мых и базовых поверхностей на этапах обработки с учетом заданных точност ных требований, который может быть использован как в автоматизированном, так и в неавтоматизированном проектировании технологий изготовления дета лей. Деление поверхностей по конструктивным и точностным параметрам на МОП и МпТБ позволяет формировать предварительный ТП, исключая субъек тивное влияние технолога.
5. Формализовано построение диаметральных и линейных размерных схем с учетом межоперационных допусков расположения, которые не назнача ются, а рассчитываются.
6. Сравнительный анализ разработанных ТП с заводскими ТП показал адекватность разработанного алгоритма синтеза базовой структуры ТП. Соста вы обрабатываемых поверхностей и технологических баз практически по всем операциям ТП совпадают. Последовательность обработки поверхностей совпа дает, а основные отличия касаются обработки фасок и канавок.
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Кутилова, О.И. Способ построения схемы обработки детали на основе размерного синтеза технологического процесса [Текст]/ О.И. Кутилова, С.Ф. Магницкая, И.Н. Фролова // Заготовительные производства в машино строении. – 2011. - №10. - с.28 – 33.
2. Кутилова, О.И. К вопросу выбора метода получения заготовки [Текст]/ О.И. Кутилова, С.Ф. Магницкая, И.Н. Фролова // Заготовительные про изводства в машиностроении. – 2012. - №2. с.22 – 29.
Список опубликованных работ по теме диссертации:
3. Кутилова, О.И. Автоматизированное создание структуры технологи ческого процесса: монография / О.И. Кутилова, И.Н. Фролова, В.В. Крайнов, А.И. Лаптев, Т.В. Горячева. – Н. Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е.
Алексеева, 2011. – 183 с.
4. Кутилова, О.И. Исследование формальных методов построения диа метральных размерных схем технологических процессов [Текст] /О.И. Кутило ва // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении «ПТ – 2007»:
матер. всерос. науч.-технич. конф. – Арзамас, 2007. - с. 160- 5. Кутилова, О.И. Способ формального представления технологических функций поверхностей деталей при формировании технологического процесса [Текст] / О.И. Кутилова, Е.В. Тесленко, И.Н. Фролова // Современные техноло гии в машиностроении: матер. XI междунар. научно-практич. конф. – Пенза, 2007. – с.178-183.
6. Кутилова, О.И. Составление исходных уравнений технологических размерных цепей на основе матриц инциденций графов [Текст] /О.И. Кутилова, И.Н. Фролова, Е.В. Тесленко // Современные проблемы механики и автомати зации в машиностроении и на транспорте: труды нижегород. государственного технического университета, том 67. – Н.Новгород, 2008.- с. 129-133. – ISSN 1816-210Х.
7. Кутилова, О.И. Автоматическое формирование графа допусков распо ложения [Текст] /О.И. Кутилова // Будущее технической науки: матер. VIII ме ждунар. молодежн. науч. конф./НГТУ – Н.Новгород, 2008 - с. 68-69.
8. Кутилова, О.И. Анализ графа смежности поверхностей детали с по мощью матриц [Текст] /О.И. Кутилова, И.Н. Фролова, Т.В. Горячева // Прогрес сивные технологии в машино- и приборостроении «ПТ – 2009»: матер. всерос.
науч.-технич. Конф. – Арзамас, 2009. - с. 154-160.
9. Кутилова, О.И. Сравнение CAD-ситем на предмет формирования чер тежа детали [Текст] /О.И. Кутилова, Т.В. Горячева // Будущее технической нау ки: матер. VIII междунар. молодежн. науч. конф./НГТУ – Н.Новгород, 2010. - с.
89-90.
10. Кутилова, О.И. Анализ основных принципов построения САПР ТП [Текст] /О.И. Кутилова, Т.В. Горячева // Будущее технической науки: матер.
VIII междунар. молодежн. науч. конф./НГТУ – Н.Новгород, 2010. - с. 95-96.
11. Кутилова, О.И. Анализ современных систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) [Текст] /О.И. Кутило ва, И.Н. Фролова // Научный журнал «Труды Нижегородского государственно го технического университета им. Р.Е. Алексеева». - Н.Новгород, 2010. № (80). – с. 91 - 94. – ISSN 1816-210X.
12. Кутилова, О.И. Формализация простановки общих допусков распо ложения [Текст] /О.И. Кутилова // Международный сборник научных трудов «Инновационные технологии в машиностроении: проблемы, задачи, решения».
– Орск, 2012 - с. 95-97– ISВN 978-5-8424-0609-8.
Научное издание КУТИЛОВА Оксана Игоревна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИНТЕЗА БАЗОВЫХ СТРУКТУР Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать 20.04.2012. формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ Нижегородский государственный технический университет.
Типография НГТУ.
Адрес университета и полиграфического предприятия:
603950, ГСП-41, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.