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

–             вести параллельное проектирование сложных и сквозных техпроцессов группой технологов, в реальном режиме времени;

–             осуществлять проверку данных в техпроцессе (на актуальность справочных данных, а также нормоконтроль);

–             формировать заказы на проектирование специальных средств технологического оснащения и создание управляющих программ;

–             поддерживать актуальность технологической информации с помощью процессов управления изменениями;

–             поддерживать процесс построения на предприятии единого информационного пространства для управления жизненным циклом изделия от разработки до утилизации.

Одним из основных преимуществ «ВЕРТИКАЛЬ» является возможность модернизации системы без участия разработчика. Корректируется состав и структура всех баз данных, настраиваются формы технологических документов, подключаются новые программные модули. Гибкость программного и информационного обеспечения позволяет быстро адаптировать систему к любым производственным условиям [12].В приложении 3 представлен технологический процесс из САПР ТП «Вертикаль».

1.4 Основные требования, предъявляемые к системам автоматизированного проектирования

Основные требования к САПР связаны в основном с их эксплуатационными характеристиками, универсальностью САПР, а также возможностью адаптации к быстроменяющимся условиям проектирования и производства. К основным требованиям относятся:

-       Простой доступ пользователя к САПР. Под простым доступом понимается возможность реализации проектной процедуры, необходимой пользователю, на основе специальных языковых средств, ориентированных на пользователя. Система автоматизированного проектирования снимает с пользователя трудоемкие задачи создания математического описания и программирования модели. Чем выше «интеллект» системы, тем более прост и лаконичен язык общения пользователя с САПР. Основой простоты взаимодействия пользователя с системой САПР является программное обеспечение. Внешне эта простота проявляется в виде соответствующих языков, ориентированных на взаимодействие пользователя с САПР.

-       Прямой доступ пользователя к САПР. Под прямым доступом понимается возможность непосредственного обращения пользователя к программно-информационным средствам САПР, иначе говоря, возможность оперативного ввода данных и отображение результатов проектирования. В подобном режиме прямого доступа пользователь может формировать и отлаживать программу, вводить новые данные, получать в виде распечаток и графических результатов проектные и расчетные операции.

Интерфейс пользователя является важнейшим параметром системы, определяющий ее производительность, привлекательность и влияющий на утомляемость пользователя и длительность периода освоения системы. Нередко привлекательность интерфейса может вступать в конфликт с его эргономичностью. Так, при использовании многоуровневых ниспадающих меню пользователь быстро утомляется. Использование пиктограмм вместо текстовых меню значительно упрощает освоение системы и ускоряет работу с системой.

-       Инженерные расчеты. Необходимость оперативных инженерных расчетов в процессе проектирования является очевидной. Наиболее часто требуется производить расчет геометрических характеристик площадей, моментов инерции и сопротивления, координат центра тяжести, периметров. Разумно, когда более сложные расчеты, связанные со специализацией пользователя, возложены на узконаправленные прикладные программы [18].

1.5 Цели и задачи выпускной квалификационной работы

Цель выпускной квалификационной работы - автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства механизма смены увеличения визира оптического устройства.

Исходя из заданной цели, необходимо решить ряд следующих задач:

-       разработка методики автоматизированной разработки конструкции и технологии изготовления механизма смены увеличения визира оптического устройства;

-       автоматизированная разработка конструкции механизма смены увеличения визира оптического устройства;

-       автоматизированный инженерный анализ элементов конструкции механизма смены увеличения визира оптического устройства;

-       автоматизированная разработка технологии изготовления и сборки механизма смены увеличения визира;

-       автоматизированная разработка программы обработки детали на станке с ЧПУ.

1.6 Выбор систем автоматизированного проектирования для выполнения выпускной квалификационной работы

Заданием является - автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства механизма смены увеличения визира оптического устройства.

На основании анализа для выполнения задач проектирования были выбраны следующие системы автоматизированного проектирования:

–       «КОМПАС-3D» - создание трехмерных моделей деталей, оформление конструкторской документации согласно ЕСКД и ГОСТ (чертежи, спецификации);

–       SolidWorks - исследование напряженно-деформированного состояния деталей и узлов;

–       SprutCAM - разработка программы обработки детали на станке с ЧПУ.

В результате анализа методов и систем автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов, был определён необходимый и достаточный набор САПР для успешного выполнения поставленных задач.

2. Разработка методики автоматизированной разработки конструкции и технологии изготовления механизма смены увеличения визира оптического устройства

Рассмотрим методику проектирования с использованием САПР. На выбор методики влияет возможности выбранных систем и приемы работы в них.

2.1 Способы создания графических изображений в САПР К и ТП

Графические изображения с САПР создаются проектировщиком с использованием специальных программных систем, так называемых, графических редакторов. В процессе выполнения данного дипломного проекта использовались системы «КОМПАС-3D» и «SolidWorks» для создания трехмерных геометрических моделей деталей, сборочных единиц и чертежей.

В настоящее время рассматривают три основных способа автоматизированного создания графических изображений в САПР К и ТП:

-  графическое редактирование;

-       графическое программирование;

-       параметризация изображений.

При проектировании данной ВКР использовалось сочетание способов[18].

2.2 Создание трехмерных моделей деталей

Графические изображения деталей осуществляется способом графического редактирования. Основу этого способа составляет графический редактор, обеспечивающий создание графических изображений методом синтеза из элементов и фрагментов.

Элементами выступают так называемые графические примитивы. Для того чтобы построить двумерные изображения применяются такие примитивы: точка, отрезок, окружность, дуга, кольцо, эллипс, многоугольник и т.д. Для построения трехмерных изображений используются следующие примитивы: параллелепипед, конус, вогнутая полусфера, клин и другие.

Создание геометрической модели начинается с основания. Выбирается базовая плоскость, на которой строится эскиз основания. Эскиз должен быть полностью определен, т.е. проставлены все размеры, взаимосвязи и ограничения элементов эскиза (состояние эскиза определяется по его цвету).

При создании контура нет необходимости точно выдерживать требуемые размеры. Самое главное на этом этапе - задать положение его элементов, затем, благодаря тому, что создаваемый эскиз полностью параметризован, можно установить для каждого элемента требуемый размер.

Трёхмерные твёрдотельные геометрические модели проектируемых деталей создаются с помощью операций выдавливания, вращения, построение за счет листового тела.

Построение тела начинается с создания его основания путемвыполнения операции над эскизом (или несколькими эскизами). При этом доступны следующие типы операций:

выдавливание эскиза (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Выдавливание эскиза

–       вращение эскиза вокруг оси, лежащей в его плоскости (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Вращение эскиза

кинематическая операция по заданному контуру (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Кинематика по заданному контуру

Режимы визуализации полученной модели позволяют просматривать ее каркасное или реалистичное изображение. Для повышения качества тонированных изображений могут быть изменены физические характеристики поверхности детали (текстуры) и назначены дополнительные источники света.

Таким образом, при помощи системы «КОМПАС 3D» были построены трехмерные твердотельные модели всех необходимых деталей, на основе которых в дальнейшем можно создавать виды, разрезы и сечения для последующего использования их на чертежах, эскизах и т.д.

Рассмотрим создание модели «Штанга». Создание модели начинается с создания эскиза (рисунок 2.4). Как правило, эскиз представляет собой сечение объемного элемента.

Рисунок 2.4 - Эскиз

Команда «Операция выдавливания» позволяет выдавливать контур, которым является эскиз (рисунок 2.4), в определенном направлении на заданное расстояние (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 - Операция выдавливания

Следующим шагом нужно создать следующий эскиз для последующего вырезания выдавливанием (рисунок 2.6)

Рисунок 2.6 - Эскиз на плоскости детали 2

Используем операция «вырезать выдавливанием». Выдавливаем эскиз (рисунок 2.6), в определенном направлении на заданное расстояние (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - Вырезать элемент выдавливания

Затем выполняем последовательные операции «вырезать выдавливаем» и формируем деталь.

Завершающим этапом в построении является снятие фаски. Для этого выделяем ту грань, где планируется снять фаску.

Параметры всех созданных конструктивных элементов доступны для изменения, так что в любой момент работы можно изменить произвольный параметр эскиза или базового тела и выполнить затем полную перестройку модели.

2.3 Создание трехмерной модели сборки

Средства САПР позволяют объединять в одной сборке большое количество разнотипных деталей и подсборок.

Виртуальные сборки создаются с целью проверки созданной конструкторской документации (сборочных и деталировочных чертежей и спецификаций) путем создания контрольных сборок или непосредственно в процессе проектирования конструкций.

Существует два способа создания трехмерных моделей сборочных единиц.

«Снизу - вверх» - модели деталей создаются независимо от сборки, после чего осуществляется сборка их в изделие. Этот способ используется при создании контрольных сборок и разнесенных сборок - для создания каталогов изделий и графических изображений для инструкций по их эксплуатации.

«Сверху - вниз» - когда возможно создание деталей непосредственно в среде сборки, осуществляя привязку к элементам соседних деталей. В любой момент структура сборки доступна для изменения, при этом непосредственно в режиме сборки могут быть изменены любые параметры отдельных деталей.

Такой тип проектирования позволяет инженеру-конструктору проектировать сборку, используя компоновочные эскизы, которые часто используются при традиционном проектировании. Можно построить один или несколько эскизов, показывающих, где находится каждый компонент сборки. Затем можно создать и изменить проект перед созданием деталей. Кроме этого, можно в любое время использовать компоновочный эскиз для внесения изменений в сборку.

Модель сборочной единицы создается в следующем порядке:

-       добавление компонентов;

-       размещение компонентов;

-       взаимная ориентация деталей.

При добавлении компонента в сборку (либо отдельной детали, либо узла сборки) в сборку файл детали связывается с файлом сборки. Компонент появляется в сборке, однако данные о компоненте остаются в его исходном файле.

Как только компонент добавлен, то можно фиксировать его положение, перемещать, вращать. Это полезно для приблизительного расположения компонентов в сборке. Затем можно точно расположить компоненты, используя взаимосвязи сопряжения.

Когда добавляются взаимосвязи сопряжения, компоненты можно перемещать в пределах неограниченных степеней свободыи наблюдать за поведением механизма. Взаимосвязи сопряжения позволяют точно расположить компоненты в сборке относительно друг друга. Они позволяют определить, как компоненты перемещаются и вращаются относительно других деталей. Можно перемещать компоненты в нужное положение, последовательно добавляя взаимосвязи сопряжения [17].

Сопряжение создает геометрические взаимосвязи, такие как совпадение, перпендикулярность, касательность, и т.д. Каждая взаимосвязь сопряжения действительна для определенных сочетаний геометрических форм.

Основные виды сопряжений:

-       параллельность элементов;

-       совпадение элементов;

-       перпендикулярность элементов;

-       расположение элементов под заданным углом;

-       расположение элементов на заданном расстоянии;

-       касание элементов;

-       соосность элементов.

Рассмотрим создание сборки винта.

Сборка создается в следующем порядке:

–       вставка компонентов в сборку;

–       размещение компонентов в сборке;

–       условия сопряжения деталей в сборке.

После того, как разработаны модели всех деталей сборочных единиц визира, создается контрольная сборка методом «Снизу-вверх». Этот способ используется для создания контрольных сборок и разнесенных сборок - для создания каталогов изделий и графических изображений для инструкций по их эксплуатации.

Выбирается режим «новая сборка». В окно сборки последовательно вставляем собранные детали и узлы, причем одну из них фиксируем. С помощью команд поворота и перемещения «свободные детали» устанавливаем в необходимое для сборки положение, выбираем соответствующие поверхности для сопряжения и выполняем команды, обеспечивающие требуемые взаимосвязи этих поверхностей в сборке (параллельность, концентричность, расстояние и др.).

Затем создаем новый файл трехмерной модели сборки, вызывая из меню Файл команду «Создать - Сборку» или нажимая кнопку «Новая сборка» на Панели управления.

Вызываем из меню Операции команду «Добавить компонент из файла» или можно нажать соответствующую кнопку на Инструментальной панели для того, чтобы добавить в сборку деталь «Ось», существующий в файле на диске. После вызова команды на экране появляется диалог выбора файлов. Выбираем в нем нужный каталог и указываем имя файла, содержащего компонент. Изображение указанного компонента появится в окне просмотра диалога.