Спруткам. Курсовая_Семочкина К.А_410Б. Курсовой проект по дисциплине Механизация и автоматизация двигателей летательных ап паратов на тему Проектирование технологических процессов в системе Sprutcam
 Скачать 2.39 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» Кафедра «Технология производства двигателей летательных аппаратов» Курсовой проект по дисциплине «Механизация и автоматизация двигателей летательных ап- паратов» на тему: «Проектирование технологических процессов в системе SprutCAM» Выполнила: студентка гр. М2О-410Б ________Семочкина К.А. Проверил: д.т.н. проф. ________Болохвитин М.С. МОСКВА 2022 2 Оглавление Введение ................................................................................................................... 3 1. Общие сведения ................................................................................................... 6 1.1. Главное окно системы ..................................................................................... 6 1.2. Структура геометрической модели ................................................................ 8 1.3 Импорт геометрических объектов ................................................................... 9 2. Создание технологии обработки ..................................................................... 11 2.1. Общие принципы формирования технологии обработки .......................... 11 2.2. Поэтапное создание фрезерной обработки .................................................. 14 2.4. Поэтапное создание токарной обработки .................................................... 24 3. Вывод .................................................................................................................. 31 3 Введение SprutCAM – современная полнофункциональная CAM-система, предна- значенная для разработки управляющих программ для обработки деталей раз- личной сложности на фрезерных, токарных, режущих станках, роботах, то- карно-фрезерных обрабатывающих центрах с ЧПУ c количеством непрерыв- ных осей до 5 и электроэрозионных станков с 2-x и 4-х координатной обработ- кой. SprutCAM используется при изготовлении штампов, пресс-форм, литей- ных форм, прототипов изделий, мастер-моделей, деталей машин и конструк- ций, оригинальных изделий, шаблонов; при гравировке и вырезке надписей и изображений. SprutCAM работает непосредственно с геометрическими объектами ис- ходной модели без предварительной аппроксимации или триангуляции. Это позволяет, во-первых, максимально экономно использовать ресурсы компью- тера, а, во-вторых, производить расчет траектории инструмента с любой необ- ходимой точностью. Важными отличительными особенностями системы явля- ются: Развитые средства импорта и преобразования геометриче- ской модели; Корректная обработка разрывов и перехлестов между фор- мообразующими поверхностями; Сквозная передача состояния заготовки между этапами и различными видами обработки; Расширенный набор функций управления параметрами тех- нологических операций; Множество методов оптимизации обработки; Обязательный контроль на подрезание на всех стадиях рас- чета траектории; 4 Реалистичное моделирование обработки; Полный контроль столкновений узлов станка с обрабатыва- емой деталью; Редактор схем станков; Простота в освоении и использовании; Современный и удобный интерфейс Геометрическая модель изготавливаемой детали, заготовки, оснастки и т.п. может быть подготовлена в любой CAD-системе и передана в SprutCAM через файл формата IGES, DXF, STL, VRML, Postscript, 3dm, SGM, STEP или Parasolid. SprutCAM имеет множество функций для последующего преоб- разования модели, а также встроенную среду двумерных параметрических по- строений для создания и редактирования 2D-элементов. При формировании моделей детали, заготовки и оснастки можно сшивать в тела поверхностные модели и создавать различными способами объёмные модели на базе имею- щихся кривых. Широкий набор типов технологических операций и функции управления их параметрами позволяют формировать оптимальные процессы изготовления деталей различных видов. Контроль полученной траектории ин- струмента может производиться во встроенной среде моделирования обра- ботки. Для генерации управляющих программ имеется множество файлов настройки на распространенные системы ЧПУ. Коррекция имеющихся файлов настройки и создание новых производится в < Генераторе постпроцессоров >. Система имеет четыре основных режима работы: подготовка геометрической модели , дополнительные двумерные построения , формирование процесса обработки и моделирование обработки . Управление режимами работы про- изводится выбором соответствующих закладок на панели главного окна си- стемы (< 3D Модель >, < 2D Геометрия >, < Технология >, < Моделирова- ние >). 5 В режиме < Подготовки геометрической модели > производится импорт из файлов передачи геометрической информации, корректировка структуры геометрической модели, пространственные преобразования объектов, генера- ция новых элементов из существующих, управление визуальными свойствами объектов. Встроенная < Среда двумерных геометрических построений > позво- ляет создавать двумерные геометрические объекты в главных плоскостях си- стем координат. Среда имеет мощные средства построения параметризован- ных геометрических моделей и возможность их привязки к координатам трех- мерной модели. В режиме < Технология > задаётся изготавливаемая деталь, исходная за- готовка, применяемая оснастка и формируется процесс обработки детали, ко- торый представляет собой последовательность технологических операций раз- личных типов. Изменение их очередности и редактирование параметров воз- можны на любом этапе проектирования техпроцесса. При создании новой тех- нологической операции система автоматически устанавливает весь набор па- раметров операции в значения 'по умолчанию' с учетом метода обработки и геометрических параметров детали. Набор доступных технологических опера- ций определяется конфигурацией SprutCAM и от выбранного типа оборудова- ния (из списка удаляются те типы операций, которые невозможно выполнить на указанном станке). С закладки < Технология > осуществляется доступ к постпроцессору для генерации управляющих программ. Файлы настройки на различные системы ЧПУ формируются < Генератором постпроцессоров >. Режим < Моделирования > предназначен для эмуляции процесса обра- ботки, спроектированного в режиме < Технология >. Кроме реалистичного 6 отображения процесса обработки производится контроль на столкновение ин- струмента и оправки с деталью и оснасткой и контроль на превышение допу- стимых значений технологических параметров. 1. Общие сведения 1.1. Главное окно системы Главное окно системы имеет вид: Рис.1.1.1. Главное окно системы Большую часть экрана занимает графическое окно. В нем могут отобра- жаться такие объекты как геометрические модели, станок, обрабатываемая за- готовка, траектории операций и др. По краям экрана расположены основные панели инструментов. Со мно- гими кнопками этих панелей связаны выпадающие меню. Достаточно задер- жать указатель мыши над кнопкой либо кликнуть по ней чтобы выпадающее меню отобразилось. 7 В левом верхнем углу находится панель инструментов приложения. Здесь находятся кнопки настройки приложения, загрузки и сохранения теку- щего проекта, кнопки управления глобальными функциями и прочие. В левой части окна расположена панель текущего режима работы. Ее со- держимое меняется в зависимости от выбранного режима: Модель, Техноло- гия или Моделирование. Для выбора одного из режимов нужно щелкнуть на соответствующую вкладку. С активным режимом работы также связано и содержимое панели ин- струментов, расположенной в середине самой верхней панели окна. В правой части верхней панели также находятся кнопки с выпадающими меню: Утилиты и Помощь. Панель инструментов управления видом расположена в правой панели вверху. То какие объекты должны отображаться в графическом окне, а какие нет определяется состоянием кнопок на панели управления видимостью в правой части. Панель инструментов Фильтр выбора определяет должны ли объекты соответствующего типа выбираться с экрана. Панель управления геометрическими системами координат располо- жена в нижней правой части окна. Индикатор процессора в правом нижнем углу позволяет отслеживать те- кущую загруженность компьютера. Какой именно процесс выполняется в дан- ный момент приложением и степень его завершенности показывает индикатор процесса. Иногда в правом нижнем углу могут появляться "всплывающие уведом- ления". Панель с общим списком таких уведомлений может быть открыта щелчком мыши по соответствующей иконке. 8 1.2. Структура геометрической модели Геометрическая модель в SprutCAM представляет собой дерево катало- гов, или папок, внутри которых сгруппированы геометрические объекты. Ра- бота со структурой геометрической модели напоминает работу с файловой си- стемой в среде Windows. Рис.1.2.1. Структура геометрической модели В окне структуры геометрической модели сосредоточено большинство функций для корректировки структуры модели. При создании нового проекта автоматически генерируется главная группа геометрической модели – < Вся Модель >, которая содержит внутри предопределенные группы: < Деталь >, < Заготовка >, < Оснастка >. Группа < Деталь > по умолчанию принимается в качестве изготавливае- мой детали для всего технологического процесса. Поэтому рекомендуется им- портировать и переносить в группу < Деталь > те геометрические объекты, ко- торые описывают получаемую деталь. 9 В группу < Заготовка > следует, при необходимости, заносить модель заготовки. При использовании заготовок простых форм папку лучше остав- лять пустой. Группа < Оснастка > предназначена для размещения моделей прихва- тов, упоров, тисков, патронов и другой технологической оснастки. 1.3 Импорт геометрических объектов Импорт моделей из файлов передачи геометрической информации осу- ществляется нажатием кнопки <Импорт> либо обычным «перетаскиванием» файла модели в рабочее окно приложения. Функция продублирована в главной панели программы, которое также может быть вызвано сочетанием клавиш [Ctrl+I]. В процессе импорта в окне отображается текущая информация о ходе процесса чтения файла и создания геометрических объектов. Индикатор про- цесса отображает процент выполненных работ. При импорте из файлов с про- стой внутренней структурой используется однопроходный алгоритм. Чтение файла и формирование геометрической модели происходят одновременно. При импорте из файлов со сложной структурой данных используется двухпро- ходный алгоритм. На первом этапе происходит чтение файла и анализ струк- туры модели, а на втором – формирование геометрической модели. Рис.1.3.1 Окно с информацией о чтении файла 10 Панель <Загружено из файла> показывает статистические данные по чтению файла: <Элементов> – счётчик загруженных объектов; <Тел>– счётчик загруженных твёрдых тел; <Поверхностей> – счётчик загруженных ограниченных поверхностей; <Неогр. поверхн.> – счётчик загруженных поверхностей; <Кривых> – счётчик загруженных кривых; <Игнорировано.> – счётчик пропущенных объектов (незначащих, не- корректных или неподдерживаемых объектов); <Всего> – общее количество объектов. Панель <Конвертировано в модель> отображает статистические данные по преобразованию прочитанных данных во внутреннюю модель: <Анализировано> – счётчик преобразованных объектов; <Тел> – счётчик преобразованных твёрдых тел; <Поверхностей> – счётчик преобразованных ограниченных поверхно- стей; <Кривых> – счётчик преобразованных кривых; <Игнорировано> – счётчик пропущенных объектов. Все топологические связи между объектами анализируются именно на этапе преобразования во внутреннюю модель, здесь же из большого числа со- ставляющих формируются сложные объекты – тела, поверхности (Solids, Faces). Все простые объекты, входящие в состав более сложных, дополни- тельно не дублируются в виде самостоятельных объектов. Поэтому зачастую количество считанных из файла объектов больше переведенных в модель. 11 В процессе импорта система анализирует импортируемую модель и, в случае обнаружения в ней ошибок, некорректных записей или неподдержива- емых типов данных, выдает соответствующие сообщения. Сообщения об ошибках выводятся во вспомогательное окно. Для его открытия следует нажать кнопку <Ошибки>. Кнопка доступна лишь при наличии ошибок при импорте из файла. В случае возникновения фатальных ошибок загрузка файла прекращается. В случае возникновения ошибок следует подробнее ознако- миться с особенностями импорта из файла этого формата и выполнить реко- мендации по устранению ошибок. Для автоматического закрытия окна после завершения процесса им- порта следует включить флаг <Закрыть окно автоматически>. Если флаг не установлен или возникли ошибки при импорте, то для продолжения работы следует нажать кнопку <Да>. 2. Создание технологии обработки 2.1. Общие принципы формирования технологии обработки Для расчета траектории движения инструмента и получения управляю- щей программы в SprutCAM необходимо задать требуемые исходные данные и параметры обработки. Такими базовыми параметрами является станок, на котором будет производиться обработка, геометрические модели детали, заго- товки и оснастки, а также последовательность технологических операций, описывающих основные этапы обработки. Затем система рассчитывает траек- торию движения инструмента и добавляет необходимые технологические ко- манды для получения управляющей программы, удовлетворяющей всем за- данным требованиям. 12 Последовательность операций обработки детали на станке с ЧПУ пред- ставляется в виде иерархической структуры. В системе SprutCAM базовым уз- лом дерева техпроцесса является <Операция>. Именно операция определяет стратегию обработки детали и объединяет в себе набор параметров, индиви- дуальный для каждого типа обработки. Для структурирования последователь- ности обработки используются группы операций, которые могут содержать внутри себя другие операции. Глубина декомпозиции последовательности операций может быть про- извольной в каждом конкретном случае. Процесс обработки может иметь, например, следующую структуру: Рис.2.1.1. Структура процесса обработки Под <Установом> понимается совокупность действий при неизменном положении заготовки. Под <Позицией> понимается совокупность действий одним инструментом. <Переход> определяет движения инструмента для об- работки конкретной поверхности. 13 Для любой операции можно задать систему координат, рабочее задание, инструмент и т.д. То есть, операция может включать в себя и установ, и пози- цию, и переходы одновременно. Это позволяет избежать искусственного усложнения структуры технологического процесса в простых случаях. С дру- гой стороны, использование групп операций даёт возможность создавать иерархический технологический процесс с учётом всех этапов сложной обра- ботки. Таким образом, задачей технолога является формирование последова- тельности обработки до уровня перехода. Дальнейшая детализация осуществ- ляется автоматически, путем расчета траектории перемещения инструмента для каждой операции. Траектория является атрибутом операции. Она зависит от типа и параметров операции. Тип операции выбирается при ее создании, он определяет стратегию обработки. Параметры операции могут быть изменены в любой момент времени. Их изменение влечет за собой необходимость пере- расчета траектории. Рис.2.1.2. Структура черновой построчной операции 14 При окончательной детализации траектория перемещения инструмента является последовательностью технологических команд в формате Задание всех параметров, необходимых для генерации траектории, осу- ществляется на закладке <Технология> в главном окне системы. 2.2. Поэтапное создание фрезерной обработки 1. Импорт 3D модели Перейдите на вкладку Модель. Нажмите Импорт для добавления 3D модели в проект. Рис. 2.2.1. Импорт 3D модели 15 2. Выбор схемы станка На вкладке Технология дважды щелкните на наименовании станка. В открывшемся окне перейдите на закладку Станки. Выберите из списка оборудования необходимый станок. Рис.2.2.2. Выбор схемы станка 16 3. Установ: Задание заготовки Выберите вкладку Заготовка для задания размера и формы заготовки и нажмите Примитив. Введите значения. Рис.2.2.3. Окно параметров заготовки 17 4. Установ: Позиционирование заготовки После задания заготовки нам необходимо расположить её на станке. На закладке Технология выбираем вкладку Наладка. Нажимаем на 3 точки рядом с Установ. В новом окне изменяем позицию заготовки. Также можно передвинуть заготовку используя указатель мышки. Вы увидите изме- няющиеся значения. Нажав на них, вы сможете ввести точное значение. Эти методы могут быть использованы для перемещения или поворота заготовки по любой из осей. Рис.2.2.4. Позиционирование заготовки 18 5. Установ: Изменение позиции Глобальной СК Для изменения позиции глобальной СК, нажмите 3 точки рядом с СК Заготовки. Либо используйте указатель мышки и перетащите изначальную СК в угол заготовки. При этом, координаты СК будут изменены автоматиче- ски. Рис.2.2.5. Изменение позиции глобальной СК Для использования этого метода необходимо, чтобы была включена функция Новая'>Умные привязки. Рис.2.2.6. Умные привязки 19 6. Создание операции "Черновая послойная" Для создания новой операции нажмите Новая и выберите Черновая по- слойная. Рис.2.2.7. Создание новой операции 6.1 Задание параметров операции "Черновая послойная" Выбираем Черновая послойная Потом задайте оправку, выбрав необходимую из выпадающего списка. На вкладке Стратегия задайте стратегию обработки и глубину ре- зания. 20 Рис.2.2.8. Задание параметров операции 21 6.2 Расчет операции "Черновая послойная" Нажмите на кнопку Пуск, чтобы сгенерировать траекторию для создан- ной операции. Галочка рядом показывает, что операция рассчитана без оши- бок. Рис.2.2.9. Генерирование траектории Траектория движения инструмента будет выглядеть так же, как на кар- тинке: Рис.2.2.10. Траектория движения инструмента 22 2.3. Поэтапное создание операции "Обработка отверстий" Дважды кликаем на одно из отверстий. Все подобные отверстия должны быть выбраны. Рис.2.3.1. Выборка отверстий Нажмите Новая и создайте операцию Обработка отверстий. Выберите Обработка отверстий и нажмите на Инструмент. За- дайте оправку и параметры сверла. Также сверло можно выбрать из библиотеки программы. Нажмите на кнопку Пуск, чтобы сгенерировать траекторию для созданной операции. Галочка рядом показывает, что операция рас- считана без ошибок. 23 Рис.2.3.1. Задание оправки и параметров сверла Рис.2.3.2. Траектория движения инструмента 24 2.4. Поэтапное создание токарной обработки 1. Выбор схемы токарного станка На вкладке технология дважды щелкните на наименовании станка. В открывшемся окне перейдите на закладку Станки. Выберите из списка оборудования необходимый станок Рис.2.4.1. Выбор схемы токарного станка 25 2. Импорт токарной 3D модели Перейдите на вкладку Модель. Нажмите Импорт для добавления 3D модели в проект. Рис.2.4.2. Импорт токарной 3D модели 3. Задание заготовки Выберите вкладку Заготовка для задания размера и формы заготовки и нажмите Примитив. Введите нужные значения и нажмите Добавить. Затем нажмите Закрыть. Рис.2.4.3. Задание заготовки 26 Перейдите на вкладку Настройка и задайте диаметр раскрытия губок равным диаметру заготовки. Рис.2.4.4. Настройка диаметра раскрытия губок 4. Токарный установ Перейдите на вкладку Технология. На вкладке Технология нажмите на кнопку с тремя точками в графе Установ, чтобы разместить модель на станке. В этом уроке зададим смещение по Z. Рис.2.4.5. Токарный установ 27 5. Создание операции «Обработка торца» Нажмите новая для создания новой операции, в нашем случае, это опе- рация Обработка торца. Рис.2.4.6. Создание операции «Обработка торца» 5.1 Задание параметров операции На вкладке Настройка у операции Обработка торца задайте номер ин- струментального узла Рис.2.4.6. Задание параметров операции и пуск расчета 28 Нажмите на кнопку Пуск для расчета операции. Галочка рядом с опера- цией означает о том, что операция рассчитана без ошибок. Рис.2.4.7. Токарная обработка торца 6. Создание операции «Наружное черновое точение» Нажмите на кнопку Новая и выберите Наружное черновое точение Рис.2.4.8. Создание операции «Наружное черновое точение» 29 6.1 Задание параметров операции На вкладке Настройка задайте номер инструментальный узел. Рис.2.4.9. Задание параметров операции и пуск расчета Нажмите на кнопку Пуск для расчета операции. Галочка рядом с опера- цией говорит о том, что операция рассчитана без ошибок. Все остальные операции (чистовое точение, отрезка детали, точение ка- навок и.т.д) выполняются по такому же алгоритму, что и показанные раннее с соответствующими параметрами. 30 7. Генерирование управляющей программы Перейдите на вкладку Технология и нажмите на кнопку Постпроцессор. В появившемся окне выберите из списка нужный постпроцессор и укажите папку, в которой хотите сохранить файл управляющей программы. После этого нажмите кнопку Пуск для генерирования управляющей программы. Рис.2.4.10. . Генерирование управляющей программы 31 3. Вывод Таким образом, сделав множество операций в системе SprutCAM, и разо- бравшись в ее функционале и интерфейсе, можно отметить следующие досто- инства: Импорт. В SprutCAM реализована удачная интеграция с любой CAD-си- стемой. Устойчивый импорт из различных форматов позволяет избежать по- тери информации при передаче геометрической модели. Модель для обра- ботки задается любым количеством элементов в произвольном сочетании. От- сутствуют ограничения по сложности модели, по «сшиваемости» поверхно- стей внутри модели; одинаково устойчиво производится работа с твердотель- ными, поверхностными, сеточными моделями, причем в любом сочетании. Простота в освоении и использовании. Система осваивается легко и быстро, не требует от технолога переквалификации, хотя абсолютное боль- шинство аналогичных по возможностям систем требуют длительного обуче- ния и работы с документацией. Рисунки, иллюстрирующие назначение пара- метров, структурно параметризированы и изменяются при выборе тех или иных параметров. Функциональность. Большой набор функций по работе с геометриче- ской моделью детали, задание заготовки, инструмента, типов и параметров операций, моделирование обработки составляют достоинства системы. Интеллектуальность. Под интеллектуальностью SprutCAM понимается то, что система сама принимает решения о технологии обработки. Можно, например, обрабатывать участки детали с углом наклона, близким к боковому углу конической фрезы, или обработать только горизонтальные области. При этом технолог может не заботиться о поиске таких участков — система опре- делит их автоматически. В системе реализованы комплексные чистовые опе- рации для оптимизации обработки пологих и крутых участков модели, а также построчные оптимизированные операции, позволяющие обрабатывать модель несколькими построчными операциями. В таких операциях используются 32 сразу несколько типов обработки, каждый из типов работает лишь на том участке, где его применение оптимально. В результате вся поверхность мо- дели обрабатывается лишь однажды и каждый ее участок фрезеруется опти- мальным образом. Недоработанные зоны автоматически определяются системой, а их до- работка возможна любым из чистовых способов, в том числе комплексным и построчным оптимизированным. Автоматический расчет параметров вновь создаваемых операций позво- ляет избежать рутинного ввода большого количества значений: выбрав только операцию, можно запускать на расчет траектории инструмента. Постпроцессор. Возможность построения постпроцессора — отдельное достоинство системы SprutCAM. При помощи инвариантного постпроцессора разрабатываются файлы настройки постпроцессора на различные системы ЧПУ. В файле настройки постпроцессора содержится описание всех особен- ностей составления управляющих программ для указанной системы ЧПУ. Это описание используется исполняющей системой постпроцессора при формиро- вании управляющей программы. Отечественная разработка. По функциональным возможностям и надеж- ности система SprutCAM не уступает лучшим зарубежным аналогам. Кроме того, русскоязычный интерфейс и документация, а также доступность службы поддержки и непосредственно разработчика являются безусловными плю- сами. В программном продукте быстрое освоение и хорошая поддержка очень много значат — это значительное снижение затрат на обучение персонала и на решение текущих проблем. 33 |