Расчет обработки вала средствами ADEM

Введение.

Целью курсового проектирования является изучение всех возможностей CAD/CAM/CAPP программы ADEM для конструкторско-технологической подготовки производства.

ADEM (англ. Automated Design Engineering Manufacturing) — российская интегрированная CAD/CAM/CAPP система, предназначенная для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства.

САРР (Computer Aided Process Planning) – автоматизированные системы для проектирования техпроцессов и оформления технологической документации. Продукт является интерактивной средой, наполненной базами данных по материалам, сортаменту, оборудованию, технологическому оснащению и прочей справочной информацией. Современные САРР включают расчетные модули по технологическим режимам и нормированию, а также настройку под специализированные формы документов.

САМ (Computer Aided Manufacturing) - автоматизированные системы программирования оборудования с ЧПУ. САМ системы пришли на смену ручным методам программирования, которые не в состоянии поддерживать обработку деталей сложной формы с необходимым качеством поверхности. Принцип действия состоит в автоматической генерации траектории движения инструмента на основе математической модели изделия и заданных технологических параметров. Современные САМ системы содержат модули для контроля геометрических конфликтов и виртуального контроля процесса обработки до выхода на станок и инструментарий для адаптации к оборудованию.

В курсовой работе необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать 3D - модель детали средствами ADEM CAD;

2. На основе 3D - модели, используя средства автоматизации модуля CAD, создать рабочий чертёж детали;

3. Разработать вариант УП обработки детали на оборудовании с ЧПУ устройствами ADEM САМ;

4. Создать комплект технологической  документации средствами ADEM CAPP.

 

1. Описание детали и анализ технических требований

В качестве детали для курсовой работы был выбран ступенчатый вал для испытательного стенда.

Валы различны по служебному назначению, конструктивной форме, размерам и материалу. В зависимости от вида испытываемой деформации условно различают:

-     простые валы – работают в условиях кручения, изгиба, как, например, вал воздушного винта самолета, нагруженный силой веса винта и вращающим моментом, или вал привода агрегатов двигателя, несущий зубчатые колеса. Зубчатые колеса могут быть насажены на вал или изготовлены с ним как одно целое;

-     торсионные валы – работают лишь в условиях кручения, т.е. передают только вращающий момент (валы приводов управления закрылками ВС);

-     оси – поддерживающие невращающиеся валы, работающие лишь в условиях изгиба. Например, оси тормозных колес шасси, оси роликов тросовой системы управления, оси шарнирных соединений стоек шасси, элеронов, рулей, управляемых стабилизаторов не вращаются.

По геометрической форме валы бывают прямыми, коленчатыми (в поршневых двигателях и компрессорах) гибкими, а оси только прямыми. Гибкие валы дают возможность передавать вращение с изменяющейся геометрией оси, их используют в переносных механизированных инструментах, в приборах и др.

В зависимости от расположения, быстроходности и назначения валы называют входными, промежуточными, выходными, тихо- или  быстроходными, распределительными и  т.п.

Несмотря на это, при разработке технологического процесса изготовления валов приходится решать многие однотипные задачи, поэтому целесообразно пользоваться типовыми процессами, которые созданы на основе проведенной классификации.

Вал имеет 4 ступени. На одной из ступени находится шпоночный паз, куда будет надеваться шпонка с фторопластовыми пластинами, которые мы и собираемся исследовать в будущем.

Технические условия на изготовление валов зависят от требований к  конструкции. Наиболее жесткие требования по точности и шероховатости поверхности  предъявляются к шейкам валов, на которые устанавливают подшипники качения.

В качестве материала применяется  углеродистая сталь 45 ГОСТ 1050-188. Требуемая  твердость изделия HB 285, следовательно, требуется термическая обработка.

Основные технические требования представлены на рабочем чертеже. К  ним относятся:

1. 260…285 HB
2. H14; h14; ±IT14/2

 

2. Расчет показателей технологичности.

Деталь – ступенчатый вал. Назначение ступенчатых валов – передача крутящего момента от привода  к другим частям механизма. Валы находят  свое применение в широкой области  механизмов, от тяжелого машиностроения до бытовой техники.

 

2.1 Обеспечение технологичности деталей изготовляемых механической обработкой.

Одно из наиболее сложных и трудоемких функций технологической подготовки производства является обеспечение технологичности изделий машиностроения. Практически без дополнительных материальных затрат в производстве на данном этапе решаются задачи снижения трудоемкости, повышения качества и экономичности новых изделий.

Технологичность – это совокупность свойств конструкций изделия, определяющая ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Стандартами системы ЕСТП предусмотрено два вида оценки технологичности: качественная и количественная. Качественная оценка предшествует количественной и используется для выбора конструктивных решений и не требует определения степени различия технологичности сравниваемых вариантов. Однако неопределенность и бессистемность оценки технологичности конструкций деталей, связанные с исключением какой – либо степени различий в качественной оценке, затрудняет ее использование, и делают в значительной мере субъективной. Что касается количественной оценки технологичности конструкций деталей, то она выражается целым рядом показателей, регламентированных стандартами, методиками и другими нормативными документами.

В данной работе воспользуемся элементами функционального подхода для качественной оценки технологичности и экспертной оценки отдельных показателей.

2.2 Качественная оценка технологичности в механообрабатывающем производстве.

Для качественной оценки технологичности  используют функциональные признаки, обеспечивающие требуемый уровень качества продукции  и снижение материальных и трудовых затрат (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7).

Качественная оценка технологичности  практически не может опираться  на определение производственных затрат. Но, тем не менее, необходимо получить четкое представление, на сколько качественно реализованы технологические функции в конструкции детали. Для этой цели воспользуемся понятием качества исполнения функции (КИФ). Под КИФ понимается отработанность (качество) конструкции детали с точки зрения обеспечения данной функции.

В процессе анализа  КИФ решаются следующие задачи:

• Устанавливается степень соответствия анализируемой конструкции детали требованиям технологичности по рассматриваемым технологическим функциям;
• Выявляются  “слабые места”, которые лимитируют качество объекта с позиции исполнения данной функции;
• Разрабатываются предложения по модификации конструкции.

 

1. Функция F1. Обеспечение свободного врезания и выхода режущего инструмента.

• Использование открытых обрабатываемых поверхностей: 3 (Удовлетворительно);

• Расположение соосных отверстий по убыванию диаметров: 4 (Хорошо);
• Обеспечение свободного доступа к обрабатываемой поверхности: 3 (Удовлетворительно);
• Согласование формы дна отверстия с формой инструмента: 4 (Хорошо);
• Увеличение глубины отверстия для сбега резьбы: 4 (Хорошо);
• Применение сквозных резьбовых отверстий: 2 (Плохо);
• Использование плоскостей на входе и выходе инструмента, расположенных перпендикулярно осям отверстий: 4 (Хорошо);

 

Следовательно:

 

2. Функция F2. Обеспечение точности.
1. F2.1 – посредством рациональных условий базирования.

• Обеспечение единства конструкторских и технологических баз, а также возможности наименьшего числа установов: 4 (Хорошо);

• Использование классификатора баз: 4 (Хорошо);
• Обеспечение возможности предварительной обработки установочных                баз: 4 (Хорошо);
• Использование в качестве баз (плиты с фиксирующими штырями, центрального отверстия стола, центрального паза стола): 3 (Удовлетворительно);
• Применение двух КБО (по возможности целевых): 3 (Удовлетворительно);

Следовательно:

 

2. F2.2 – посредством рациональной простановки размеров:

• Исключение координации нескольких необрабатываемых отверстий относительно обрабатываемого: 4 (Хорошо);

• Исключение размеров, проверка которых связана с косвенным методом измерений: 4 (Хорошо);
• Исключение замкнутых размерных цепочек: 4 (Хорошо);
• Простановка размеров с жесткими допусками непосредственно от конструкторской базы: 4 (Хорошо);
• Простановка размеров с учетом применения систем ЧПУ: 4 (Хорошо);
• Использование типовых схем размерных связей: 4 (Хорошо);

 

 

Следовательно:

Тогда, функция F2 равна:

 

3. Функция F3. Обеспечение достаточно высокого уровня жёсткости детали и режущего инструмента.

• Ограничение отношения высоты ребра к его толщине: 4 (Хорошо);

• Ограничение отношения величины радиуса сопряжения стенок к высоте стенки: 4 (Хорошо);
• Замена глухих отверстий с непараллельными осями на сквозные: 3 (Удовлетворительно);
• Исключение глубоких отверстий: 4 (Хорошо);

Следовательно:

 

4. Функция F4. Обеспечение унификации конструктивных элементов.

• Унификация однотипных элементов конструкции детали: 4 (Хорошо);

• Унификация конструктивных элементов: 4 (Хорошо);
• Унификация размеров геометрических элементов и их соответствие размерам стандартного режущего инструмента: 3 (Удовлетворительно);
• Унификация радиусов сопряжения элементов детали: 4 (Хорошо);
• Унификация требований по шероховатости: 4 (Хорошо);
• Соответствие поверхностей и конструктивных элементов по размерам и форме стандартному режущему инструменту: 3 (Удовлетворительно);
• Унификация глубин и диаметров крепежных отверстий: 3 (Удовлетворительно);
• Расположение обрабатываемых отверстий на одном уровне по отношению к базовой поверхности: 4 (Хорошо);

Следовательно:

 

5. Функция F5.  Обеспечение удобства составления программ для станков с ЧПУ.

• Простановка размеров в прямоугольной системе координат: 3 (Удовлетворительно);

• Использование табличного метода простановки размеров: 3 (Удовлетворительно);
• Конструктивное оформление детали с обрабатываемыми поверхностями, представляющими собой прямые линии и дуги окружностей: 3 (Удовлетворительно);
• Использование типовых конструктивных элементов: 4 (Хорошо);
• Применение симметричных конструкций: 3 (Удовлетворительно);

Следовательно:

 

6. Повышение использования станков с ЧПУ и ОЦ.

• Обеспечение возможности свободного доступа инструмента к максимально возможному числу поверхностей: 3 (Удовлетворительно);

• Преимущественное использование в конструкции детали отверстий с Ø>4мм.: 4 (Хорошо);
• Перенос обрабатываемых поверхностей на одну сторону: 4 (Хорошо);

Следовательно:

 

7. Снижение объёма ручных операций и слесарной доработки.