Система автоматизированного проектирования организации производства

 

   Основную группу  технологической оснастки составляют  приспособления механосборочного  производства. Приспособлениями в  машиностроении называют вспомогательные  устройства к технологическому  оборудованию, используемые при  выполнении операций обработки,  сборки и контроля.

 

Применение приспособлений позволяет:

 

- устранить разметку заготовок  перед обработкой, повысить ее  точность;

 

- увеличить производительность  труда на операции;

 

- снизить себестоимость  продукции; 

 

- облегчить условия работы  и обеспечить ее безопасность;

 

- расширить технологические  возможности оборудования;

 

- организовать многостаночное  обслуживание;

 

- применить технически  обоснованные нормы времени и  сократить число рабочих, необходимых  для выпуска продукции. 

 

 Частая смена объектов  производства, связанная с нарастанием  темпов технического прогресса,  требует создания конструкций  приспособлений, методов их расчета,  проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение  сроков подготовки производства.

 

 Затраты на изготовление  технологической оснастки составляют 15... 20 % от затрат на оборудование  для технологического процесса  обработки деталей машин или  10-24 % от стоимости машины. Станочные  приспособления занимают наибольший  удельный вес по стоимости  и трудоемкости изготовления  в общем количестве различных  типов технологической оснастки.

 

2.1.1. Классификация  приспособлений .

 

 Классификацию приспособлений  проводят по следующим признакам: 

 

1. По целевому назначению  приспособления делят на пять  групп: 

 

- станочные приспособления  для установки и закрепления  обрабатываемых заготовок на  станках. В зависимости от вида  обработки различают токарные, фрезерные, сверлильные, расточные, шлифовальные и другие приспособления;

 

- приспособления для  крепления режущего инструмента.  Они характеризуются большим  числом нормализованных деталей  и конструкций, что объясняется  нормализацией и стандартизацией  самих режущих инструментов;

 

- сборочные приспособления  используют при выполнении сборочных  операций, требующих большой точности  сборки и приложения больших  усилий;

 

- контрольно-измерительные  приспособления применяют для  контроля заготовок, промежуточного  и окончательного контроля, а  также для проверки собранных  узлов и машин. Контрольные  приспособления служат для установки  мерительного инструмента; 

 

- приспособления для  захвата, перемещения и перевертывания  обрабатываемых заготовок, а также  отдельных деталей и узлов  при сборке.

 

2. По степени специализации  приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные.

 

 Универсальные приспособления (УП) используют для расширения  технологических возможностей металлорежущих  станков. К ним относятся универсальные, поворотные, делительные столы; самоцентрирующие патроны.

 

 Универсальные безналадочные  приспособления (УБП) применяются  для базирования и закрепления  однотипных заготовок в условиях  единичного и мелкосерийного  производства. К этому типу принадлежат  универсальные патроны с неразъемными  кулачками, универсальные фрезерные  и слесарные тиски. 

 

 Универсально-наладочные  приспособления (УНП) используют  для базирования и закрепления  заготовок в условиях многономенклатурного  производства. К ним относятся  универсальные патроны со сменными  кулачками, универсальные тиски,  скальчатые кондукторы.

 

 Специализированные безналадочные  приспособления (СБП) используют  для базирования и закрепления  заготовок, близких по конструктивным  признакам и требующих одинаковой  обработки. К таким приспособлениям  принадлежат приспособления для  обработки ступенчатых валиков,  втулок, фланцев, дисков, корпусных  деталей и др.

 

 Специализированные наладочные  приспособления (СНП) применяют для  базирования и закрепления заготовок,  близких по конструктивно-технологическим  признакам и требующих для  их обработки выполнения однотипных  операций и специальных наладок. 

 

 Универсально-сборные  приспособления (УСП) применяют для  базирования и закрепления конкретной  детали. Из комплекта УСП собирают  специальное приспособление, которое  затем разбирают, а элементы  УСП многократно используют для  сборки других приспособлений.

 

 Специальные приспособления (СП) используют для выполнения  определенной операции и при  обработке конкретной детали. Такие  приспособления называются одноцелевыми. Их применяют в крупносерийном  и массовом производстве.

 

3. По функциональному  назначению элементы приспособлений  делят на установочные, зажимные, силовые приводы, элементы для  направления режущего инструмента,  вспомогательные механизмы, а  также вспомогательные и крепежные  детали (рукоятки, сухари, шпонки). Все  эти элементы соединяются корпусными  деталями.

 

4. По степени механизации  и автоматизации приспособления  подразделяют на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

 

 Современные  приспособления - это большой класс технологических  объектов, отличающихся многообразием  конструкций, многокомпонентностью  и иерархичностью структуры, сложной  геометрией составляющих и широким  диапазоном изменения размеров, различной степенью универсальности  и типовности.

 

 Для авиапроизводства  характерным является то, что  среди большого объёма создавамых  конструкций удельный вес типовых  приспособлений весьма невысок.  Поэтому проектирование невозможно  свести только к размерным  и некоторым другим расчётам. В принципе, это цельный комплекс  серьёзных проблем и задач,  к решению которых необходимо  привлекать современные методы  и средства автоматизации.

 

1.2. CAD/CAM СИСТЕМЫ – ЧТО  ЭТО?

 

  CAD/CAM системами на  западе называют то, что в странах  бывшего СССР принято было  называть аббре-виатурой САПР, то есть Системы Автоматизированного ПРоектирования. Впервые термин СAD прозвучал в конце 50-х гг прошлого века в Массачусетском технологическом институте в США. Распространение эта аббревиатура получила уже в 70-х гг как между-народное обозначение технологии конструкторских работ. С началом примения вычислительной техники под словом CAD подразумевалась обработка данных средствами машинной графики. Однако этот один

 

термин не отражает всего  того, что им иногда называют. Например,САПР могут предназначаться для: черчения,для прочерчивания (эскизирования) или и для того, и для другого сразу. Сама же аббревиату-ра CAD может расшифровываться так: Computer Aided Design,или Computer Aided Drafting (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью ЭВМ).Понятия «конструирование» и «черчение с помощью ЭВМ» - всего лишь малая часть функций, выполняемых САПР. Многие из систем выполняют су-щественно больше функций, чем просто черчение и конструирование. И существует их более точное обозначение :

 

 САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные  расчёты с помощью ЭВМ, исключая  автоматизирование чертёжных работ).Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня– для обозначения

 

всех видов деятельности, которую инженер может выполнять  с помощью компьютера.

 

CAM - Computer Aided Manufacturing. Программирование  устройств ЧПУ станков с помощью  CAD-систем отождествляют с понятием CAM (так называемые CAD/CAM системы).В иных случаях под САМ понимают применение ЭВМ в управлении производством и движением материалов.

 

CAQ - Computer Aided Quality Assurance.Определяет  поддерживаемое компьютером обеспечение  качества, прежде всего программирование  измерительных машин.

 

 САР - Computer Aided Planning –  автономное проектирование технологических  процессов, например, при подготовке  производства.

 

 

 

CIM - Computer Integrated Manufacturing –  взаимадействие всех названных  отдельных сфер деятельности  производственного предприятия,  поддерживаемого ЭВМ.

 

 

 

 При традиционном проектировании  оснастки трудоём-кость работ  составляет от 50 нормо-часов до нес-

 

кольких тысяч, а в общем – несколько миллионов. Испольование систем автоматизированного проекти-рования и изготовления оснастки позволяет не только снизить трудоёмкость, временные и денежные затраты, но освободить человека от большого коли-чества однообразной работы, например, от оформле-ния большей части документопотока.

 

 СAD/CAM-системы находят  применение в широком ди-апазоне  инженерной деятельности,начиная с решения сравнительно простых задач проектирования и изго-товления конструкторско-технологической докумен-тации и, кончая, задачами объёмного геометричес-кого моделирования, ведением проекта, управления распределенным процессом проектирования и т.п. Современные изделия можно создать только с ис-пользованием CAD/CAM-систем на всех стадиях про-ектирования, изготовления и эксплуатации.

 

 Разработка и создание CAD/CAM-систем является достаточно  сложным и длительным процессом,  тре-бует значительных затрат материальных и людских ресурсов. К сожалению, за последние годы государ-ственная политика по отношению к коллективам, создающим CAD/CAM-системы, резко изменилась. Из -за отсутствия централизованного финансирования практически прекращены новые разработки в этой области. Значительное количество коллективов –разработчиков распалось. В результате, например, среди отечественных машиностроительных CAD-систем   поставляемых на рынок, продавалось не более пяти 2D-систем и не более одной-двух 3D-систем. Пол-ностью отсутствовали системы для проектирования в радиоэлектронике, строительстве и архитектуре. В то же время значительные средства расходуются организациями на закупку дорогостоящих зарубежных CAD/CAM-систем.Пользователи на местах оказываются неподготовленными к применению этих систем,и иногда случается,что в одной организации скапли-ваются несколько типов дублирующих друг друга систем,порой практически неэксплуатируемых.

 

 Развитие отечественных CAD/CAM-систем и их широ-кое использование в промышленности позволит су-щественно сократить затраты на закупку таких сис-тем за рубежом и тем самым поддержать собственные

 

научные разработки в этой области.

 

2. Методология  проектирования  станочной  оснастки .

 

2.1. ТРАДИЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ .

 

2.1.1. Исходные данные .

 

 Разработка конструкции  приспособления заключается в  постепенном построении эскиза, выражающего идею приспособления, по контуру обрабатываемой детали. При конструировании приспособлений  тщательному изучению и анализу  подвергают обрабатываемую деталь, станок, на котором планируется  оснащаемая операция, способ подвода  режущего инструмента и охлаждающей  жидкости, средства обеспечения  установки детали, удаления стружки  и др. Учитывают положение станочника  относительно проектируемого приспособления  и оборудования, размер партии  деталей и планируемую производительность  обработки, структуру технологической  операции и режимы резания,  вес заготовки,способ её загрузки и выгрузки.

 

 В процессе анализа  обрабатываемой детали выделяют  поверхности, подлежащие обработке  в проектируемом приспособлении, поверхности, назаначенные технологическими  базами и под зажимы. Изучают  геометрическую форму, размеры,  координаты взаимного расположения  поверхностей, а также требования  точности обработки.  

 

2.1.2. Порядок проектирования .

 

 Конструирование функциональных  элементов приспо-собления создаётся постепенно по мере аналитичес-кого рассмотрения функциональных поверхностей обрабатываемой детали. При этом на стадии констру-

 

ирования каждой очередной  фукциональной группы элементов  осуществляется их увязка с решениями, полученными на более ранних стадиях.

 

 Наиболее общие методические  указания по конструи-рованию приспособлений приведены в следующих пунктах:

 

1. Конструирование установочных  элементов.

 

При анализе технологических  баз (установочной,

 

направляющей, опорной) принимают  решения о типах, размерах, пространственном положении и точностном исполнении установочных элементов станочного приспособления. Эти решения фиксирут на чертеже, содержащем изоборажение обрабатываемой детали. Конструкция установочных элементов  приспособления зависит от формы, размеров, расположения и точности баз обрабатываемой детали.