Разработка методики построения комплексной детали при применении группового технологического процесса с использованием САПР "T-Flex"

В современных условиях эффективность развития производства зависит не только от умения коллективов предприятий мобилизовать свои внутренние резервы, но и от внедрения последних достижений науки и техники, прогрессивных форм организации и управления, передовых методов труда.

Одной из характеристик организации технологического процесса является технологическая унификация – типизация технологических операций и процессов, технологической документации, унификация и стандартизация технологической оснастки. Типизация предполагает установление для технологических операций и процессов общих технических характеристик и разработку на их основе типовых технологических процессов и операций [1]. Высшей формой типизации является метод групповой обработки.

На большинстве машиностроительных предприятий изготавливается мно- жество однотипных деталей, периодически повторяющихся в производстве небольшими партиями. Считаем рациональным группировать такие детали по принципу обработки, используемого оборудования, приспособлений, т. е. применяя метод групповой обработки деталей [1–6].

Обзор литературы

Метод групповой обработки деталей – это унификация технологии производства, при которой к группе деталей, однородной по тем или иным конструкторско-технологическим признакам продукции, применяются однотипные высокопроизводительные методы обработки с использованием однородных и быстропереналаживаемых орудий производства. При этом обеспечивается экономическая эффективность производства, необходимая быстрота его подготовки и переналадки [1]. К преимуществам группового технологического процесса можно отнести также снижение затрат на разработку индивидуальных технологических процессов, что позволяет сокращать сроки технологической подготовки производства [1–5].

Объединение деталей в классы по общности их обработки или видам используемого оборудования позволяет составить такой технологический процесс, при котором изготовление детали осуществляется более рационально и экономично. Решение данной задачи было представлено С. П. Митрофановым [1]. Внедрение данной технологии создает предпосылки для механизации и автоматизации производства [2].

Целью исследования является разработка методики построения комплексной детали при применении группового технологического процесса с использованием САПР «T-Flex».

Материалы и методы

При построении группового технологического процесса за основу необходимо принять комплексную деталь , т. е. реальную или условную (искусственно созданную) деталь, содержащую в своей конструкции все основные элементы, характерные для деталей данной группы, и являющуюся ее конструкторско-технологическим представителем [1].

Под основными элементами поверхности понимаются поверхности, определяющие конфигурацию детали и технологические задачи, решаемые в процессе обработки. Данные элементы служат главным признаком для классификации деталей.

Разработка условной комплексной детали производится методом наложения: в результате анализа чертежей из ряда подобных деталей выбирается одна, наиболее характерная, затем рассматриваются детали, отличающиеся от нее наличием других обрабатываемых поверхностей [1; 3]. Эти новые поверхности наносятся на чертеж исходной детали. Для упрощения разработки комплексной детали и, соответственно, группового технологического процесса между элементарными поверхностями и размерами деталей группы устанавливаются соответствия, которые сводятся в специальные таблицы соответствия [3].

При заполнении такой таблицы для поверхностей деталей группы необходимо указать их шероховатость, а для размеров – их номинальное значение и поля допусков (при этом поля допусков фасок и угловых размеров не учитываются).

В качестве примера рассмотрим создание комплексной детали для группы деталей (рис. 1–6).

Р и с. 1. Эскиз детали «корпус»

F i g. 1. Sketch of the part “case”

Р и с. 2. Эскиз детали «гайка»

F i g. 2. Sketch of the part “nut”

Р и с. 3. Эскиз детали «пробка»

F i g. 3. Sketch of the part “threaded plug”

Р и с. 4. Эскиз детали «цилиндр»

F i g. 4. Sketch of the part “cylinder”

Р и с. 5. Эскиз детали «втулка плавающая» турбокомпрессора CZ K27

F i g. 5. Sketch of the part “floating bush” of turbocompressor CZ K27

Р и с. 6. Эскиз детали «подшипник» турбокомпрессора CZ K27

F i g. 6. Sketch of the part “bearing” of turbocompressor CZ K27

Выделим общие признаки для деталей данной группы: все они принадлежат группе типа «тела вращения»; при обработке поверхностей применяется в основном токарная обработка; в ходе технологического процесса используют- ся однотипные оснастка и способы настройки технологической системы.

После анализа данной группы деталей была создана комплексная деталь, включающая в себя все необходимые элементы (рис. 7–9).

Р и с. 7. Эскиз комплексной детали F i g. 7. Sketch of the complex part

Р и с. 8. Эскиз комплексной детали в разрезе F i g. 8. Sketch of the complex part in section

Р и с. 9. Эскиз параметрической модели

F i g. 9. Sketch of the parametric model

Для проектирования группового технологического процесса использовались возможности компьютерного моделирования, в данном случае – система параметрического автоматизированного проектирования и черчения «T-Flex CAD» [6].

Данная система обеспечивает возможность изменения изображения при сохранении соотношений между элементами, предусмотренных разработчиком. Уникальный механизм параметризации и полный набор профессиональных инструментов компьютерного проектирования позволяют существенно упростить процесс конструирования и оформления графической документации.

Под параметризацией подразумевается, прежде всего, многократное использование чертежа с возможностью изменения его параметров. Почти все разработчики CAD-систем заявляют о средствах параметризации, предлагают построение геометриче- ской модели детали с помощью переменных, позволяющих задать любой параметр линии построения, в том числе расстояние, на котором находится параллельная прямая, или отношение, в котором данная линия построения делит отрезок, заданный двумя узлами.

Для построения параметрической модели была выбрана следующая последовательность.

• 1.    Анализ эскиза комплексной детали и таблицы соответствий группы деталей на предмет необходимого количества параметров (переменных). Для удобства пользования все переменные были разделены на группы: D _x - диаметральные размеры; L _x – линейные размеры; R _x – радиальные размеры; A _x – угловые размеры; F _x – размеры фаски, М _x – размеры резьбы (где x – любое действительное число).

• 2.    Формирование таблицы параметров (рис. 10) на основании таблицы соответствий (рис. 11) в редакторе переменных системы «T-Flex».

  
  
  

  Р и с. 10. Таблица переменных F i g. 10. Table variables

  
  

  Параметр/ Parameter	Номер детали/Part numbers						Параметр/ Parameter	Номер детали/Part numbers
  	1	2	3	4	5	6		1	2	3	4	5	6
  Of мм/mm	M60x3	-	M60x4	M80x4	-	-	L	140h14	50M4	55M4	180h14	102M4	45MO
  0^ мм/тт	4OH14	72H14	M30-6H	-	-	-	И	36 ±1114/2	-	32 ±lT14/2	6OM4	-	-
  Dj MM	-	-	14H14	-	52H14	-	Ь	28h14	-	-	20 ±U14/2	-	-
  D^ мм	25h14	-	-	-	-	-	11	20 ±U14/2	-	-	-	-	-
  0$ MM	4OH14	-	22H14	7OH14	-	-	1i	48 HT14/2	-	-	-	48Ы4	36Ы4
  D6 MM	-	-	30.5H14	-	8OH14	-	Is	15 ±H14/2	-	17 ±U14/2	-	-	-
  Dy мм	-	-	-	-	-	-	Ц	90 ±1114/2	35 ±1114/2	8± ГТ14/2	-	-	30 ±!T14/2
  Dg мм	UH14	7OH14	-	-	36H14	-	1?	40 ±1114/2	-	35 ±1114/2	100 ±U14/2	8 ±1114/2	60 ±!T14/2
  Oy мм	-	-	5431*	74.3h14	-	-	и	-	-	12 ±lT14/2	-	-	-
  Ощ MM	86h 11	Ю4М4	75M4	109M4	-	-	Lg	2 ±U14/2	-	-	-	-	-
  D^ мм	56H14	-	-	9OM4	M95x4	-	1®	-	10 ±1114/2	-	5Ы4	-	-
  0^2 MM	65H14	9Oh 14	60h14	95h14	-	-	Ln	-	-	-	32 ±!T14/2	-	-
  Oq mm	-	-	-	-	-	-	i-Q	90 HT14/2	25 ±1114/2	-	-	34 ±1114/2	-
  D^ MM	-	9ОЫ4	-	115M4	-	-	1ц	-	-	-	-	35 ±!Т14/2	22.5M4
  D^ MM	-	-	-	60M4	-	-	L14	-	-	-	35 ±IT14/2	36 ±U14/2	-
  D^6 мм	-	66H14	-	-	M30x2	-	Ai, град/deg	45	-	-	45	-	45
  D^y MM	-	-	-	55h14	52H14	-	A2.град/deg	45	45	45	45	45	-
  							A3,град/deg	30	30	30	30	45	-
  D^ мм	16H14	6OH14	-	36H14	3OH14	-
  							A 4 .град/deg	30	-	-	45	-	-
  D^ мм	-	-	-	-	45H14	-
  							A5.град/deg	45	-	45	-	-	45
  D2Q MM		-	-	-	8OM4	35M4
  							Аб ,град/deg	-	-	45	-	-	-
  Rj мм	-	-	16	2	-	-
  							A 7,град/deg	-	-	-	20	-	-
  Rg мн	1.6	-	-	-	-	-
  							A g. град/deg	45	-	45	45	-	-
  Rg MM	1.6	-	-	-	-	-
  							A9. град/deg	-	-	45	-	-	-
  R(, мм		3		-	-	-
  							Aiq, град/deg	-	-	-	-	-	-
  Rg MM	-	5	-	-	-	-
  							A11. град/deg	-	-	-	-	-	-
  s,		-	-	-	32h14
  							Ay,град/deg	-	-	-	-	-	-
  S2		-		95h14	-		Ay, град/deg	-	-	-	-	-	60
  Ft	1.5	-		-	1.5	2	A14,град/deg	-	-	-	-	-	-
  Fz	1.5	-	-	-	15	2

• 3.    Построение наглядной геометрической модели с помощью таблицы параметров, сформированной выше.

Р и с. 11. Таблица соответствий деталей группы

F i g. 11. Correspondence table details of the group

Данная операция происходит в 6 этапов:

• 1)    создание базовых линий, в качестве которых определены оси симметрии и левый торец детали (пов. 1);

• 2)    создание диаметральных размеров, которое осуществляется от оси симметрии детали;

• 3)    создание линейных размеров (взаиморасположение линий построения определяется расположением соответствующих размерных линий на чертежах конкретных деталей);

• 4)    создание остальных размеров (фаски, радиусы закруглений, угловые размеры);

• 5)    создание контура комплексной детали;

• 6)    ввод в таблицу переменных информации о конкретной детали из таблицы соответствий и сохранение информации в файле с расширением «.par».

Результаты исследования

В результате работы была создана параметрическая модель комплексной детали, сформированной для группы деталей типа «тела вращения» с помощью системы автоматизированного проектирования «T-Flex CAD». Данная модель позволяет путем изменения параметров получать различные геометрические конфигурации деталей группы, а также других деталей, которые можно отнести к рассматриваемому типу. К преимуществам данной параметрической модели относятся возможность ее использования при составлении как группового технологического процесса, так и индивидуального процесса механической обработки детали, а также возможность проектирования процесса и формирования технологической документации с помощью системы «ТехноПро».

Обсуждение и заключения

Использование параметризации в групповой технологии позволяет осуществлять:

• -    проверку правильности построения комплексной детали;

• -    отсутствие сложностей при добавлении деталей, соответствующих этой группе;

• -    автоматическое формирование эскизов маршрута технологического процесса для конкретной детали из маршрута обработки группового технологического процесса;

• -    сокращение общего времени на конструкторско-технологическую подготовку.

Данная методика может быть применима при проектировании, изготовлении и ремонте множества деталей, например, подшипниковых узлов турбокомпрессора [8]. В группу рассматриваемых в статье деталей были включены втулки подшипниковых узлов современных турбокомпрессоров (рис. 5–6) [9–10]. Использование высокопроизводительного оборудования и группового технологического процесса позволяет снизить их себестоимость и повысить качество.