Проектирование технологии изготовления деталей и

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Самарского
государственного технического университета
БУКАТИН АНТОН ВАЛЕРЬЕВИЧ
Проектирование технологии изготовления деталей и
технологической оснастки в условиях учебно-лабораторного
комплекса (УЛК)
Научный руководитель
кандидат технических наук, доцент
Дмитриев Владимир Александрович
(магистерская диссертация)
Направление 150900 – Технология машиностроения
Защита магистерской диссертации состоится 30 июня 2009 года в 09:00
часов в аудитории 57 корпуса 3 на заседании специализированного совета
Самарского государственного технического университета по адресу г.
Самара, ул. Молодогвардейская, 133.
Автореферат
Магистерской диссертации на соискание степени магистра техники и
технологии
Самара 2009 г.
Ученый секретарь совета Карлова М.Д.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Современные темпы развития техники,
постоянное совершенствование конструкции изделий вынуждают
производителя организовывать производственную линию, а также
систему конструкторско-технологической подготовки производства
(КТПП) таким образом, чтобы максимально быстро и с наименьшими
затратами можно было переналадить её на выпуск новых модификаций
изделий, или даже принципиально иных изделий, т.е. максимально
гибким образом.
Поиск способов экономичного и легко
перестраиваемого под новые конструкции изделий производства –
важнейшая задача для любого предприятия, стремящегося добиться
успеха в конкурентной борьбе. Другая, не менее важная задача –
сокращение времени таких этапов жизненного цикла изделия, как
конструкторская и технологическая проработка. Решение этой задачи
видится в первую очередь во внедрении в эти этапы современных
информационных технологий, а именно использование систем
автоматизированного проектирования (САПР). Для каждого этапа КТПП
существует множество программных решений. CAD-системы для
конструкторской проработки, CAE-системы для инженерных расчетов и
анализов, CAM-системы для технолога. По части производства –
наиболее эффективной мерой, снижающее время на подготовку
производства видится выбор оптимального способа получения заготовок.
Современные методы литья по газифицируемым моделям не требуют
сложной
оснастки и позволяют получать отливки любой
сложности, с высокой точностью и качеством. Применение
вышеупомянутых методов оптимизации КТПП и заготовительной стадии
диктует повышенные требования к инженерному составу предприятия.
Задача технических ВУЗов – подготовка кадров, обладающими
актуальными знаниями и навыками и знакомых с передовыми
технологиями.
В настоящее время в Самаре создаются производственные
предприятия, специализирующиеся на литье по газифицируемым
моделям. В связи с этим возникает проблема адекватной подготовки
специалистов для подобных производств. Разработка учебнолабораторного комплекса «Технологическая подготовка производства
отливок по газифицируемым моделям на основе CAD/CAM/CAE систем
проектирования и анализа» позволит повысить качество подготовки
специалистов для предприятий.
Предметная
область
исследования:
Конструкторскотехнологическая подготовка производства на базе CAD/CAM/CAE систем
и решение задач:




Обеспечение технологичности конструкции изделия;
Проектирование технологических процессов;
Изготовление средств технологического оснащения
Методика обучения студентов прикладным САПР.
Цель работы: Разработка модели современной конструкторскотехнологической подготовки производства на базе CAD/CAM/CAE
систем для её последующей реализации в рамках учебно-лабораторного
комплекса СамГТУ.
Проведенная работа послужит основой для написания серии
методических пособий и разработки комплекса лабораторных работ для
студентов
инженерных
специальностей
151000
«Технология
машиностроения», 150204 «Машины и технология литейного
производства» и 150104 «Литейное производство черных и цветных
металлов».
Объект исследования: 3D модели делали, пресс-формы, процесс
кристаллизации расплава, технология механической обработки
формообразующих элементов. Предмет исследования – конструкторская
и технологическая информация.
Методы исследования: Теоретические исследования проведены с
использованием
научных
основ
технологии
машиностроения,
теоретических основ САПР. Моделирование, инженерный анализ и
разработка управляющих программ выполнялись в системах Solid Works,
ПОЛИГОН и Siemens NX соответственно.
Задачи исследования: Для достижения поставленной цели
необходимо решить ряд задач:
 Разработать
структуру
сквозной
конструкторскотехнологической подготовки производства деталей;



Разработать информационно-связанных моделей деталей,
заготовок,
технологических
процессов
литья
и
механической обработки на основе CAD/CAE/CAM систем;
Разработка технологии обработки формообразующих
элементов и управляющей программы для станков с
числовым программным управлением;
Разработать модель сквозной УНИРС в рамках
межкафедральнгого учебно-лабораторного комплекса.
Практическое значение работы: Результаты, полученные в ходе
проведенного исследования, имеют определенное практическое значение.
Они могут быть использованы сотрудниками СамГТУ, задействованными
в создании УЛК, согласно техническому заданию, при подготовке
комплектов методических пособий и указаний для студентов инженерных
специальностей 151000 «Технология машиностроения», 150204 «Машины
и технология литейного производства» и 150104 «Литейное производство
черных и цветных металлов» в ходе их профессиональной подготовки.
Рис.1 Модель межкафедрального УЛК
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:
Магистерская диссертация состоит из введения и четырех основных
разделов.
Во введении содержится обоснование актуальности темы
диссертации, изложены основные положения, выносимые на защиту,
показана научная и практическая ценность результатов работы.
Во втором разделе изложен первый этап КТПП – конструкторская
проработка отливок обоих изделий, а также проектирование пресс-форм
для изготовления пеномоделей,
используемых в дальнейшем при
производстве самих деталей. Моделирование произведено в системе
трехмерного
твердотельного
параметрического
моделирования
SolidWorks 2007.
В первом разделе изложена модель
межкафедрального учебнолабораторного комплекса, организуемого на базе кафедр СамГТУ
«Технология машиностроения» и «Технология литейных процессов».
Приведен его состав. Представлен план использования УЛК в учебном
процессе кафедр ТМ и ТЛП.
Рис.2 Модель детали «корпус»
Рис.3 Пресс-форма
Рис.4 Модель детали «Кронштейн»
Рис.5 Пресс-форма
Третий раздел содержит исследование процесса кристаллизации
расплава в форме. Анализ произведен в системе ПОЛИГОН 12.1. Модели
отливок исследуются на предмет возможного появления в них литейных
дефектов – раковин, пористости.
Рис.6 Конечно-элементная сетка «куста» отливок детали «Корпус»
Рис. 7 Температурные поля модели
Рис.8 Картина пористости
Рис.9 Конечно-элементная сетка «куста» отливок детали «Кронштейн»
Четвертый раздел содержит технологию обработки одного из
формообразующих элементов каждой прессформы прессформы – детали
«Полуформа нижняя» в первом случае и «Основание» во втором.
Обработка ведется на вертикально-фрезерном обрабатывающем центре
MCV 1060 за два установа. Обработка выполняется в системе Siemens
NX-6.
Рис.11 Концевая фреза
Рис.10 Результаты переходов
Название перехода
Выборка
Сверление
Обработка внутренности по
профилю
Донное скругление
Доработка радиусов
Выборка (2-й установ)
Машинное
время,мин
03:02
00:32
04:21
Инструмент
MILL_D9_R0.5
DRILL_D4
MILL_D9_R0.5
00:21
01:08
06:49
MILL_D9_R0.5
BALL_MILL_D2
MILL_D9_R0.5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:
В данной работе представлена модель современной конструкторскотехнологической подготовки производства на примере разработки
технологии изготовления деталей в рамках учебно-лабораторного
комплекса.
Разработаны
математические
модели
отливок,
вспомогательной оснастки (пресс-форм для производства пеномоделей,
используемых при литье заготовок), смоделирован и исследован процесс
кристаллизации металлического расплава в литейной форме
(исследование проводилось с целью выявления возможных литейных
дефектов), разработаны управляющие программы, необходимые для
изготовления формообразующих элементов оснастки. Разработана модель
межкафедрального учебно-лабораторного комплекса, для подготовки
студентов специальностей 151000 «Технология машиностроения», 150204
«Машины и технология литейного производства» и 150104 «Литейное
производство черных и цветных металлов».
ПУБЛИКАЦИИ ПО РАБОТЕ:

Проблемы организации и проведения предметных олимпиад по
компьютерным технологиям в машиностроении. Материалы
всероссийского научно-исследовательского семинара / под
редакцией Ю.П. Шевелева; А.В.
. – Рыбинск: РГАТА
2008, - с. 22-26. Дмитриев В.А., Подкругляк Л.Ю., Букатин А.В.

Технологическая подготовка производства изделий на базе CADCAE-CAM систем. Часть I. Компьютерное моделирование
изделий: Метод. указ. к лабораторной работе / Сост. В.А.
Дмитриев, Д.С. Горяинов, А. В. Букатин. – Самара; Самар. гос.
техн. ун-т, 2009. – 26с.: ил.