А.Н. Трусов CAD-CAM - системы в машиностроении

1

1. ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель курсовой работы – закрепить теоретические знания, полученные студентами при изучении курса "CAD/CAM - системы в машиностроении", и развить практические навыки самостоятельного решения задач конструкторско-технологической подготовки производства с использованием современных информационных технологий.

Курсовая работа является самостоятельной работой студента, поэтому успешное выполнение ее в большой степени зависит от проявленной автором инициативы, самостоятельности и организованности в работе.

Роль руководителя работы состоит в том, чтобы помочь студенту овладеть методикой автоматизированного решения поставленных задач, установить объем работы, указать на допущенные ошибки, рекомендовать необходимые литературные источники.

2. ТЕМАТИКА И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовую работу выполняют студенты в девятом семестре. Задание на курсовую работу формулирует руководитель работы, утверждает на заседании профилирующей кафедры и оформляет на специальном бланке задания.

Темой курсовой работы является автоматизированная конструк- торско-технологическая подготовка отдельных машиностроительных деталей или сборочных единиц средней сложности, которая может быть реализована средствами модулей Solid, Drafting, NC. Рекомендуется использовать студенческие материалы по курсовому проектированию по дисциплине "Технология автоматизированного производства".

Задание на курсовую работу является индивидуальным. В отдельных случаях для подробной разработки тем может быть выдано комплексное задание для группы студентов. Объем в этом случае устанавливается руководителем, исходя из средних объемов графической и текстовой частей на одного студента.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки (основной документ) и графической части.

Пояснительная записка (ПЗ) представляет собой текстовый документ объемом до 25 страниц формата А4 (рукописных или машинописных) без учета приложений. Содержание ПЗ рассмотрено ниже.

2

Графическая часть проекта выполняется на компьютере и включает в себя:

1.Pfm - файл заданной детали, содержащий твердотельную модель (ТТ-модель) детали, необходимые виды и чертежи, рассчитанные траектории движения режущего инструмента для заданных операций обработки.

2.Презентацию к докладу, содержащую 7-9 слайдов. Рекомендуется следующий набор слайдов (примеры приведены в прил. 2):

•сценарий построения модели по шагам;

•иллюстрации к процедурам построения наиболее сложных и интересных компонентов модели;

•различные виды модели (каркасные, закрашенные и пр.);

•отредактированные двухмерные виды модели;

•рабочий чертеж детали, полученный по модели;

•траектории движения режущего инструмента для выбранных операций механической обработки.

Графическую часть заносят на дискету. Дискету подписывают и вставляют в карман, приклеенный на последнем листе ПЗ.

Законченную ПЗ подписывают студент и руководитель.

3. СРОКИ ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Срок выполнения определяют учебным планом и указывают в задании на курсовую работу, выдаваемом студенту (прил. 1). Выполнение работы разделяется на укрупненные этапы (см. табл. 1). Консультации по каждому этапу ведутся в пределах указанных сроков. Если этап не закончен в срок без уважительных причин, консультации по нему могут быть прекращены и студент доделывает его самостоятельно.

Кзащите допускаются студенты, выполнившие курсовую работу

вустановленном объеме и допущенные к защите руководителем. Защита осуществляется в назначенный кафедрой срок перед комиссией, состоящей из преподавателей кафедры. Для доклада по проекту студенту предоставляется 5-7 минут с последующим ответом на вопросы членов комиссии. Доклад должен сопровождаться демонстрацией иллюстративного материала на компьютере.

3

Таблица 1

Примерные сроки выполнения курсовой работы по этапам

4.СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

ВПЗ необходимо описывать команды, процедуры построения, заполненные таблицы модальных параметров и пр., только непосредственно используемые для выполнения поставленной задачи. Не следует приводить известные определения, теоретические положения, выписки из инструкции пользователя по применению той или иной команды и пр. Несмотря на наличие графической части, в ПЗ должны содержаться все необходимые для понимания изложенного рисунки, эскизы, таблицы и пр. Все рисунки и таблицы должны иметь номер и название, в тексте на них должны быть ссылки. Сокращения слов допускаются только общепринятые. Листы ПЗ должны иметь рамки и штампы, установленные стандартом.

4

4.1. Построение твердотельной модели детали

Необходимо проанализировать конструкцию детали и разделить ее на основные простые конструктивные элементы. Исходя из полученного набора элементов и их пространственной взаимосвязи определить сценарий (порядок) построения ТТ-модели. На этом этапе сценарий разработать укрупненно по шагам с указанием на каждом шаге только возможных методов построения компонентов. Если компонент можно получить различными методами, то определить возможный набор процедур построения.

Исходя из намеченного сценария в следующих подразделах подробно рассмотреть процедуры построения отдельных компонент ТТмодели с обоснованием выбора применяемых методов построения, команд и опций. Описание процедур обязательно сопровождать поясняющими рисунками, копиями экрана и пр., позволяющими точно и однозначно понять предлагаемое решение. В ПЗ привести полное описание всех используемых процедур.

После создания очередного компонента необходимо создавать промежуточный независимый вид текущего состояния модели, чтобы в дальнейшем оформить слайд "Сценарий построения ТТ-модели по шагам". Для этого можно использовать следующий алгоритм.

1.Создается первый компонент детали.

2.С помощью меню управления изображением модель детали располагается на экране желаемым образом.

3.Создается основной зависимый вид. Для этого в модуле DRAFTING (Черчение) выбирается команда VIEWS (ВИДЫ), задается внутреннее имя создаваемого вида, например Vn. В появившемся меню выбирается опция "Плоскость экрана", отмечается базовая точка вида (которой он будет координироваться на площади чертежа). На запрос "ENTIRE MODEL? (ВСЯ МОДЕЛЬ)" следует ответить "Да". Будет построен зависимый вид первого компонента модели.

4.Оставаясь в модуле DRAFTING, сразу же создается независимый вид этого же первого компонента. Для этого задается этому виду новое внутреннее имя, например V1. Появится аналогичное меню, только новый вид будет уже создан на основе вида Vn, а не модели. Поэтому будет дополнительный запрос "INDEPENDENT VIEW? (НЕЗАВИСИМЫЙ ВИД)". Следует ответить "Да" - будет создан независимый вид V1 первого компонента.

5

5.Строится следующий компонент детали по выбранному сценарию в модуле SOLID.

6.В модуле DRAFTING открывается ранее созданный вид Vn. Этот вид будет содержать уже два компонента. Создается на его основе независимый вид V2 (см. п. 4).

7.П. 5 и 6 повторяются необходимое число раз до окончания построения детали.

4.2.Построение видов и чертежей

ВПЗ приводят необходимые пояснения по процедурам построения и редактирования видов и чертежей, используемые команды, значения опций и модальных параметров. Редактируемые виды приводят в соответствующем разделе ПЗ, а чертежи выносят в приложения к ПЗ.

4.3.Разработка траекторий инструмента и УП

Вэтом разделе описывается проектирование траектории движения режущего инструмента и управляющих программ (УП) для не менее чем двух различных операций. Операции выбирают так, чтобы они выполнялись при различных установках детали (различных системах координат MACSYS).

Первоначально проектируют процедуру обеспечения требуемой ориентации детали в рабочей зоне станка (создают систему координат станка MACSYS). Рекомендуется выполнить проектирование необходимого режущего инструмента до начала проектирования траекторий его движения. Если для дальнейшей имитации обработки в модуле Simulate требуется спроектировать заготовку, приближенную по форме

кобрабатываемой детали, то она также проектируется заранее.

ВПЗ необходимо обосновать выбранный метод обработки и процедуру обработки. Траектория обработки открывается для выбранного метода обработки и неизменной установки детали. Описание создания траекторий и процедур обработки необходимо сопровождать поясняющими рисунками с указанием обрабатываемых и ограничивающих поверхностей, контуров обработки и пр.; заполненными таблицами модальных параметров; используемыми значениями опций и пр.

Для сверлильных и фрезерных процедур обработки с помощью модуля Simulate имитируется обработка.

6

Заканчивается проектирование в этом разделе получением и анализом текста УП (с помощью команды POSTPR), текст которой приводится в приложении.

4.4.Приложения

Вприложении приводят распечатки слайдов графической части, распечатки управляющих программ, другие материалы вспомогательного характера, помещение которых в основной текст ПЗ нецелесообразно.

5. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ДЛЯ ДЕТАЛИ ТИПА "ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ"

5.1.Построение твердотельной модели "вала-шестерни"

5.1.1.Общий порядок построения модели

К конструктивным компонентам детали "вал-шестерня" относятся следующие элементы:

•большое число основных поверхностей вращения (ступени вала) – 8 штук;

•зубчатый венец с числом зубьев – 14, модуль – 7 мм;

•фаски и круговые канавки;

•шпоночный паз;

•поперечный паз на торце;

•резьбовое отверстие в поперечном пазе.

Исходя из этих конструктивных особенностей, целесообразно выбрать следующий сценарий (прил. 2) построения твердотельной модели:

Шаг 1 – построение основного контура вала с использованием команды CREATE REVOLVE (СОЗДАТЬ ВРАЩАТЬ).

Шаг 2 – с помощью встроенных утилит GEAR и WR2SK подготовить вспомогательный файл библиотеки Sketcher, содержащий профиль впадины зубчатого зацепления.

Шаг 3 – построение одной впадины зубчатого зацепления командой CREATE EXTRUDE (СОЗДАТЬ ВЫДАВИТЬ).

Шаг 4 – построение всего зубчатого венца методом копирования (COPY ROTATE, КОПИРОВАТЬ ПОВОРОТ).

7

Шаг 5 – построение (отдельными компонентами) фасок (DETAILCHAMFER, ДЕТАЛИЗАЦИЯ ФАСКА) и круговых канавок

(CREATE REVOLVE, СОЗДАТЬ ВРАЩАТЬ).

Шаг 6 – построение закрытого шпоночного паза командой

CREATE EXTRUDE (СОЗДАТЬ ВЫДАВИТЬ).

Шаг 7 – построение поперечного паза на торце командой

CREATE EXTRUDE (СОЗДАТЬ ВЫДАВИТЬ).

Шаг 8 – построение отверстия М6 командой CREATE HOLE (СОЗДАТЬ ОТВЕРСТИЕ).

Рассмотрим предлагаемый сценарий по шагам подробнее (в данном примере описаны процедуры построения не всех компонент, в ПЗ необходимо привести процедуры построения всех компонент детали).

5.1.2. Построение контура вала

Функцией DATUM AXIS (СПРАВ_ЭЛЕМ ОСЬ) подготовим справочную ось, вокруг которой будем вращать контур вала.

Задаем опцию "открытый контур" (вместе с осью вращения он будет создавать закрытый контур) и в Sketcher строим и образмериваем основной контур вала (рис. 1).

Вращаемый контур, построенный в

Sketcher

Ось вращения

Рис. 1. Эскиз контура вала

Выходим из Sketcher и выбираем опцию FULL (ПОЛНЫЙ), вращая построенный контур на полный оборот вокруг оси. Компонент построен.

5.1.3. Построение профиля впадины зуба

Профиль зуба образуется эквидистантными и радиусными кривыми. В Sketcher нет средств для построения таких сложных кривых. Воспользуемся внутренней утилитой GEAR, предназначенной для построения профилей зубчатых колес по следующим исходным данным:

8

число зубьев, модуль, угол давления. Исходные данные по чертежу детали:

•число зубьев – 14;

•модуль – 7 мм;

•угол давления - 14°30′.

Расчет остальных размеров и построение полного профиля зубчатого венца выполняется автоматически. Скорректируем до указанного на чертеже (113,58 мм) наружный диаметр.

Полученный профиль может быть использован только для построения каркасной модели, поэтому воспользуемся для дальнейшей подготовки требуемого файла эскиза внутренней утилитой WR2SK, предназначенной для конвертации 2D-контура и его размеров в файл модуля эскизного проектирования (файл с расширением *.skf).

Так как технически полный контур зубчатого венца не конвертируется в файл эскиза, модифицируем его, а именно: замкнем одну из впадин дугой по наружному диаметру и удалим остальные элементы контура. В результате получится замкнутый профиль одной впадины зубчатого зацепления (на рис. 2 полученный профиль выделен жирной линией, удаляемые элементы - тонкой).

Рис. 2. Получение замкнутого 2D-контура впадины зуба

После запуска и выполнения внутренней утилиты WR2SK получаем файл эскиза wr2sk.skf , содержащий контур впадины, выполненный по размерам, переименовываем его в файл zub.skf , который в дальнейшем будет использоваться для построения компонента "впадина зуба". В процессе выполнения утилиты необходимо последователь-

9

но отметить все элементы конвертируемого профиля и выйти из процедуры.

5.1.4. Построение компонента "впадина зуба"

Для построения впадины зуба воспользуемся следующей цепоч-

кой команд: CREATE EXTRUDE REMOVE CLOSED CONTOUR (СОЗДАТЬ ВЫДАВИТЬ УДАЛИТЬ ЗАКРЫТЫЙ КОНТУР).

Построение проводится на торцовой грани соответствующей ступени вала. В Sketcher с помощью опции LINE PLACE (ЛИНИЯ МЕСТО) вызываем контур впадины зуба (файл zub.skf ) и размещаем его правильным образом на торцовой грани. Для этого удобно совместить центр контура с центром торцовой грани (рис. 3). При необходимости все лишние элементы конвертированного контура удаляются. Образмеривание контура не требуется, так как он уже построен по размерам.

Рис. 3. Построение впадины зуба

Завершается построение компонента указанием способа выдавливания объема. Здесь можно использовать способ FROM – TO (ОТ – ДО), указав последовательно обе торцовые плоскости выбранной ступени. Компонент построен.