Дипломная (вкр): Автоматизация производства механизма смены увеличения визира оптического устройства

Автоматизация производства механизма смены увеличения визира оптического устройства

Введение

автоматизированный визир оптический

Ускорение научно-технического прогресса и интенсификация производства невозможны без применения средств автоматизации. Характерной особенностью современного этапа автоматизации состоит в том, что она опирается на революцию в вычислительной технике, на самое широкое использование микропроцессорных контроллеров, а также на быстрое развитие робототехники, гибких производственных систем, интегрированных систем проектирования и управления, SCADA-систем. Сегодня без компьютерной автоматизации уже невозможно производить современную сложную технику, требующую высокой точности. Во всем мире происходит резкий рост компьютеризации на производстве и в быту.

Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать следующие задачи:

–       вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов, изменений в окружающей среде, ошибки операторов;

–       управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т.п.;

–       автоматически управлять процессами в условиях вредных или опасных для человека.

–       значительно сократить время разработки проектов конструкций, оснастки и технологических процессов их изготовления, использовав накопленный опыт предприятия, опыт подразделений.

–       упорядочивание документооборота, своевременное получение заданий, оперативность выполнения [16].

В данной выпускной квалификационной работе рассматривается автоматизированное проектирование конструкции и технологии изготовления сборки и деталей механизма смены увеличения визира оптического устройства. Задачей проектирования является увеличение производительности создания конструкторской и технологической документации, а так же создание трехмерных моделей деталей и сборки. Трехмерное твердотельное моделирование выходит на ведущие роли проектирования конструкций в современных условиях.

1. Анализ состояния вопроса. Цели и задачи ВКР

Автоматизация проектирования - новый прогрессивный развивающийся процесс, ведущий к значительному изменению существующей технологии в машиностроительном проектировании. Изменяются существующая последовательность и время выполнения отдельных операций в проектировании, форма представления информации, эффективность при автоматизированном проектировании значительно зависит от организации взаимодействия человека с вычислительной машиной, системы представления справочно-информационного материала.

Основное направление автоматизированного проектирования является применение систем автоматизированного проектирования (САПР), представляющих собой совокупность технических средств (ЭВМ, алфавитно-цифровые и графические дисплеи, кодировщики графической информации и др.), математического, программного и информационного обеспечения.

Современные САПР К и ТП играют важную роль в проектировании конструкций и технологических процессов. В процессе проектирования они обеспечивают значительное повышение эффективности производственного цикла изготовления изделий и увеличение производительности [17].

1.1 Анализ механизма смены увеличения визира оптического устройства

Механизм смены увеличения является частью оптического устройства. Оптические устройства - это приборы, используемые для преобразования оптического излучения. К таким устройствам можно отнести - лупы, кино- и видео - камеры, фотоаппараты, микроскопы, телескопы, прицелы, бинокли. Оптические устройства, в частности прицелы, подразделяются на два основных класса: прицелы с постоянным увеличением и прицелы с переменным увеличением - панкратические [2].

Визир - это оптическая система (приспособление), которая служит для выбора границ снимаемого пространства, а так же для наведения наблюдательного прибора на определенную точку. Механизм смены увеличения является частью системы и помогает регулировать увеличение оптических линз. В оптических устройствах чаще всего встречается два типа линз - линза объектива и линза окуляра. Линза объектива - та, что находится со стороны исследуемого объекта. Линза окуляра - та, что находится со стороны наблюдателя. Объектив - это система, состоящая из двух и более линз. Размер диаметра объектива - важный параметр, так как от него зависит «картинка».

Принцип действия механизма смены увеличения - устройство с переменной кратностью имеет кольцо изменения кратности, которое можно поворачивать, чтобы изменить увеличение охвата. При повороте кольца меняется расстояние внутренней линзы от объектива, поэтому происходит изменение количества света, проходящего через сферу преломляется, таким образом, меняется увеличение.

1.2 Анализ методов и систем автоматизированной конструкторской подготовки производства

Конструкторское проектирование - реализация принципиальных схем проектируемых объектов, компоновка узлов и агрегатов, оформление конструкторской документации.

Основными этапами по разработке конструкторской подготовки производства новых и модернизации производившихся изделий являются:

–       разработка технического задания;

–       разработка технического предложения;

–       составление эскизного проекта;

–       разработка технического проекта;

–       разработка технической документации.

Техническое задание - это документ, содержащий исходные данные для проектирования объекта. Это важный этап, выделяемый из непосредственно конструкторских работ, осуществляется разработчиком на основе исходных требований к продукции.

Техническое задание включает изучение патентов, литературных источников, установление основных параметров нового изделия, планирование конструкторской подготовки производства, составление сметной калькуляции по разрабатываемой теме, предварительный анализ экономической эффективности проектируемой конструкции. Техническое задание в установленном порядке согласуется с заказчиком и предопределяет возможность начала процесса конструирования.

Техническое предложение - совокупность конструкторских документов, отражающих расчеты технических параметров и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки документации изделия на основе технического задания. Расчеты выполняются по различным вариантам возможных решений их оценки с учетом конструкторских и эксплуатационных особенностей разрабатываемого изделия и существующих изделий. Техническое предложение разрабатывается обычно в случаях, когда это предусмотрено техническим заданием. Целью его разработки является выявление дополнительных и уточненных требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.), которые не могли быть указаны в задании, но это целесообразно выполнить на основе предварительной конструкторской проработки и анализа различных вариантов изделия.

В процессе разработки эскизного проекта создается конструкторская документация, в которой содержатся принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а так же данные, определяющие назначение, параметры и габаритные размеры изделия.

Цель его разработки - установление принципиальных (конструктивных, кинематических и др.) решений, дающее общее представление о принципах работы и устройстве нового изделия, когда это целесообразно сделать до разработки технического проекта и рабочей конструкторской документации.

Технический проект должен содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве нового изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. При его разработке уточняется общий вид нового изделия, выполняются чертежи основных узлов и агрегатов, их спецификации, монтажные и сборочные схемы с расчетами на прочность, жесткость, устойчивость, технологичность, а также способы упаковки, возможности транспортировки и монтажа на месте использования, степень сложности изготовления, удобство эксплуатации, способы упаковки, целесообразность и возможность ремонта и др.

Рабочая конструкторская документация составляется после утверждения и на основе технического проекта. В состав рабочей документации входят: чертежи всех деталей и сборочных единиц, схемы сборочных единиц и комплексов, спецификации сборочных единиц, технические условия, документы, регламентирующие условия эксплуатации и ремонта машины.

Обязанность выполнения стадий и этапов разработки конструкторской документации устанавливается техническим заданием на разработку. Выполнение всех стадий конструкторской подготовки производства с обязательным проведением после изготовления опытного образца испытаний нового изделия рекомендуется лишь для более сложных конструкторских работ с высокой степенью новизны. При модернизации существующих конструкций машин, оборудования, приборов объединяются стадии эскизного и технического проектов. Если новая техника разрабатывается по результатам законченной научно-исследовательской работы, то отчет по новой теме может заменить первую стадию разработки конструкторской документации - техническое предложение.

Требования, предъявляемые к проектированию новой и модернизации основной продукции:

–       непрерывное совершенствование качества продукции - повышение ее мощности, надежности, долговечности, прочности легкости, улучшения внешнего вида и т.п.;

–       повышение уровня технологической конструкции, под которой понимается облегчение процесса изготовления продукции и возможность применения прогрессивных методов изготовления при заданном объеме производства.

–       снижение себестоимости новой продукции, достигаемое за счет упрощения и совершенствования конструкции, замены дорогих материалов более экономичными, снижение эксплуатационных затрат, связанных с применением продукции;

–       использование при проектировании продукции существующих стандартов и унифицированных полуфабрикатов [17].

Системы автоматизированного проектирования (САПР) в настоящее время полностью себя оправдывают и являются во многих случаях единственно возможными методами при конструировании новых видов изделий (например, интегральных микросхем).

Под автоматизацией проектирования понимается автоматизированный конструкторский синтез устройства с выпуском необходимой конструкторской документации (КД).

В отличие от проектирования вручную, результаты которого во многом определяются инженерной подготовкой конструкторов, их производственным опытом, профессиональной интуицией и т.п., автоматизированное проектирование позволяет исключить субъективизм при принятии решений, значительно повысить точность расчетов, выбрать варианты для реализации на основе строгого математического анализа, значительно повысить качество конструкторской документации, повысить производительность труда проектировщиков, снизить трудоемкость, существенно сократить сроки конструкторской и технологической подготовки производства в цикле СОНТ, эффективнее использовать технологическое оборудование с ЧПУ.

САПР представляет собой организационно-техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с проектировщиками и подразделениями проектной организации. Проектировщик (конструктор, технолог) входит в состав любой САПР и является ее пользователем, так как без человека автоматизированная система не может функционировать. Объектом автоматизации в САПР являются действия проектировщиков, разрабатывающих изделия или технологические процессы. САПР нельзя создать вне конкретного производства, на котором она будет использована.

Программно-технический комплекс САПР машиностроительных конструкций должен обеспечивать решение следующих задач:

-       интерактивное проектирование конструкций и технологических процессов изготовления деталей общемашиностроительного назначения;

-       формирование исходных данных для обеспечения производства материальными ресурсами;

-       классификация и кодирование деталей и изделий в соответствии с классификатором ЕСКД;

-       создание и ведение машинного архива конструкторской и технологической информации;

-       формирование и выдача необходимой конструкторской и технологической документации;

-       ввод, накопление, модификация и поиск информации, требующейся для решения задач, перечисленных выше.

Общей информационной платформой САПР является информационно-поисковая система. Она включает в себя ГОСТы, классификаторы, нормативы по труду и материалам и другую условно-постоянную и оперативную информацию. САПР объединяет технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования [18].

1.3 Анализ систем автоматизированного проектирования технологического процесса

В данной работе рассмотрена система «ВЕРТИКАЛЬ», которая является наиболее удобной и простой в использовании. Система «ВЕРТИКАЛЬ» предназначена для автоматизации процессов технологической подготовки производства. В системе «ВЕРТИКАЛЬ» реализован новый подход к организации данных о технологических процессах, базирующихся на объектной модели представления и обработки информации. Основным компонентом программного комплекса является «ВЕРТИКАЛЬ-Технология». Система «ВЕРТИКАЛЬ-Технология» позволяет пользователю оперировать конструкторско-технологическими элементами (КТЭ). «Технологическая» часть модели содержит сведения об операциях, переходах, оснастке. «Конструкторская» - отображает состав и структуру обрабатываемых поверхностей деталей.

В системе «ВЕРТИКАЛЬ-Технология» реализованы следующие методы проектирования технологических процессов:

–             диалоговый режим проектирования с использованием баз данных системы;

–             заимствование технологических решений из ранее разработанных технологий;

–             проектирование на основе техпроцесса-аналога;

–             проектирование с использованием библиотеки часто повторяемых технологических решений;

–             проектирование с использованием библиотеки КТЭ.

В системе «ВЕРТИКАЛЬ-Технология» предусмотрена возможность работы с трехмерными моделями изделий и всеми видами графических документов (чертежами, эскизами). Пользователь может подключить к технологическому процессу документы и модели, созданные на этапе конструирования, и использовать их при проектировании ТП.

САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ» позволяет:

–             проектировать технологические процессы в нескольких автоматизированных режимах;

–             рассчитывать материальные и трудовые затраты на производство;

–             рассчитывать режимы резания, сварки и другие технологические параметры;

–             автоматически формировать все необходимые комплекты технологической документации в соответствии с ГОСТ РФ и стандартами, используемыми на предприятии (требуется дополнительная настройка);