ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
ГРНТИ 20.53 Технические средства обеспечения информационных процессов
Для уменьшения трудоемкости разработки ТП разработана информационная модель автоматического подбора кортежей средств технологического оснащения - станка, инструментальной оснастки и резцового инструмента – в базе данных САПР ТП по условию «вершина режущей части резца совпадает с высотой оси шпинделя». Элементы кортежа средств технологического оснащения подбираются с учетом формы, типоразмера посадочных мест и кортеж имеет наименьшее число составляющих компонентов. Описан разработанный программный модуль «Автоматический Сборщик Кортежей».
автоматический подбор, инструмент, станок, инструментальная оснастка, программный модуль АСК для САПР ТП
Введение. Сегодня используются такие системы автоматизации проектирования (САПР) технологических процессов как TechnologiCS, Timeline, ТехноПРО, TCS и другие. В данных системах пользователю приходится выбирать вручную средства технологического оснащения (далее СТО), что не является автоматизированным методом. На предприятии может быть задействовано несколько сотен станков и несколько десятков тысяч режущих инструментов и инструментальных оснасток. Поэтому каждый пользователь САПР ТП будет использовать свои кортежи СТО из базы данных САПР ТП. Кортеж СТО – это последовательность СТО (пара, тройка СТО), которая состоит из инструмента, инструментальной оснастки и станка.
Автором разработан и отлажен программный модуль АСК (Автоматический Сборщик Кортежей) по подбору кортежей СТО в базе данных САПР ТП. Кортеж СТО может быть собран между собой с учетом формы, типоразмера посадочных мест и должен иметь наименьшее число составляющих компонентов. Для решения задачи подбора кортежа СТО следует разбить ее на множество задач по подбору пар СТО или составных частей СТО.
Разработанный программный модуль СК кодирует СТО автоматически при заполнении необходимых полей. Подбор пар СТО происходит по последовательному сравниванию соответствующих блоков характеристик элементов кортежа (таблица 1).
Таблица 1
Параметры подбора СТО и их отношения
|
Параметр подбора РП |
отношение |
Параметр подбора ДГ |
отношение |
Параметр подбора ИО (вход. параметры) |
Параметр подборка ИО (исх. параметры) |
отношение |
Параметр подбора станка |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Длина Lрп |
= |
Длина посадочного места под РП L дг.пл |
|
|
|
|
|
|
Ширина Sрп |
= |
Ширина посадочного места Sдг.пл |
|
|
|
|
|
|
Форма fп |
= |
Форма fдг |
|
|
|
|
|
|
Тип Tрп |
= |
Тип Tдг |
|
|
|
|
|
|
Исполнение iрп |
= |
Исполнение iдг |
|
|
|
|
|
|
Крепление Kрп |
= |
Крепление Kдг |
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1
|
Параметр подбора РП |
отношение |
Параметр подбора ДГ |
отношение |
Параметр подбора ИО (вход. параметры) |
Параметр подборка ИО (исх. параметры) |
отношение |
Параметр подбора станка |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
Ширина Sдг |
= |
Ширина Sвх.о |
Ширина Sвых.о |
≤ |
Ширина посадочного места в резцедержателе Sст |
|
|
|
Высота hiдг |
= |
Высота hiвх.о |
Высота hiвых.о |
≤ |
Высота посадочного места в резцедержателе hiст |
|
|
|
СОЖ SOдг |
= |
СОЖ SOвх.о |
СОЖ SOвых.о |
= |
СОЖ SOст |
|
|
|
Количество крепежных элементов Kkдг |
= |
Количество крепежных элементов Kkвх.о |
Количество крепежных элементов Kkвых |
= |
Количество крепежных элементов Kkст |
|
|
|
Тип державки Hдг |
≠ |
Тип приемника Hвх.о |
Тип приемника Hвых.о |
= |
Тип приемника Hст |
|
|
|
Ширина Sдг |
|
|
|
≤ |
Ширина Sст |
|
|
|
Высота hiдг |
|
|
|
≤ |
Высота посадочного места в резцедержателе hiст |
|
|
|
СОЖ SOдг |
|
|
|
= |
СОЖ SOст |
|
|
|
Количество крепежных элементов Kkдг |
|
|
|
= |
Количество крепежных элементов Kkст |
|
|
|
Тип державки Hдг |
|
|
|
= |
Тип приемника Hст |
|
|
|
Длина dlдг |
|
Длина подкладной пластинки dlплас |
|
≤ |
Длинне посадочного места в резцедержателе станка |
|
|
|
Ширина Sдг |
ИЛИ |
Ширина подкладной пластинки Sплас |
|
= |
Ширина посадочного места в резцедержателе Sст |
|
|
|
Высота hiдг |
+ |
Высота подкладной пластинки hiплас |
|
≤ |
Высота посадочного места в резцедержателе hiст |
|
Высота Врп |
Высота базирующей поверхности под РП от полувысоты ДГ + Кб + |
высота оси ДГ относительно базирующей поверхности ½*hiдг |
+ |
Высота подкладной пластинки hiплас |
|
= |
Высота от базирующей поверхности резцедержателя до оси шпинделя KH |
Подбор составных частей режущего инструмента. Для начала режущий инструмент разбивается на составные части. В первую очередь рассматриваются резцы. Резец разбивается на режущую пластину (далее РП) и державку или головку (далее ДГ).
У РП для подбора с ДГ необходимы следующие параметры: Lрп, Sрп, fп, Tрп, iп, Kрп (см. таблица 1, столбец 1). Остальные характеристики геометрии РП, а также материал РП, на подбор кортежа не влияют.
Заполняемые поля при внесении РП в базу данных САПР ТП показаны на рисунке 1.
Рис. 1. Заполняемые поля при внесении режущей пластины в базу данных САПР ТП
У ДГ для подбора с РП необходимы следующие параметры: L дг.пл, Sдг.пл, fдг, Tдг, iдг, Kдг, Sдг, hiдг, SOдг, Kkдг, Hдг (см. таблица 1, столбец 3).
У ДГ для подбора с инструментальной оснасткой (далее ИО) необходимы следующие параметры Sдг, hiдг, SOдг, Kkдг, Hдг (см. таблица 1, столбец 3).
Заполняемые поля при внесении ДГ в базу данных САПР ТП показаны на рисунке 2.
Рис. 2. Заполняемые поля при внесении ДГ в базу данных САПР ТП
У ИО для подбора с ДГ необходимы следующие параметры Sвх.о, hiвх.о, SOвх.о, Kkвх.о, Hвх.о (см. таблица 1, столбец 5).
У ИО для подбора со станком необходимы следующие параметры Sвых.о, hiвых.о , SOвых.о , Kkвых.о , Hвых.о (см. таблица 1, столбец 6):
Заполняемые поля при внесении ИО в базу данных САПР ТП показаны на рисунке 3.
У станка для подбора с ИО или с ДГ необходимы следующие параметры Sст, hiст, SOст, Kkст, Hст (см. таблица 1, столбец 8).
Заполняемые поля при внесении станка в базу данных САПР ТП показаны на рисунке 4.
Условия подбора кортежа СТО в математическом виде. Условия образования соединений между элементами кортежей СТО приведены в таблице 2.
Подбор кортежа СТО по условию «вершина режущей части резца совпадает с высотой оси шпинделя». Случай 1: когда в сечении ДГ или ИО - не четырехугольник (Kkдг, Kkвых), условие записывается в виде формулы
Кб + ½·hiдг + Врп = КН (1)
где Кб – полувысота ДГ, Врп – высота РП, КН – высота от базирующей поверхности резцедержателя до оси шпинделя станка.
Случай 2: когда в сечении ДГ или ИО - четырехугольник (Kkдг, Kkвых), условие записывается в виде формулы
Кб + ½·hiдг + Врп + hiплас = КН и hiдг + hiплас £ hiст (2)
где Кб, Врп, КН – см. формулу (1), hiдг – высота ДГ, hiплас – высота регулировочной пластины, на рис. 5 не показана hiст – высота приемника резцедержателя станка.
Рис. 3. Заполняемые поля при внесении ИО в базу данных САПР ТП
Рис. 4. Заполняемые поля при внесении станка в базу данных САПР ТП
Таблица 2
Условия подбора кортежа СТО
|
РП+ДГ |
ДГ+Станок |
|
Lрп = Lдг.пл. Sрп = Sдг.пл. fп = fдг. Трп = Тдг. Kрп = Kдг. |
Sдг £ Sст. hiдг £ hiст. Kkдг = Kkст. Hдг = Hст. |
Условия минимизации состава кортежей в программном модуле АСК.
- Если при последовательном сравнивании соответствующих блоков элементов кортежей находятся элементы, соответствующие блокам без ИО, (ДГ-Станок), то режущий инструмент можно поставить на станок без использования ИО. В этом случае кортеж СТО имеет вид РП-ДГ-Станок. Результат работы модуля АСК в этом случае представлен на рисунке 6.
- Если при последовательном сравнивании соответствующих блоков элементов кортежей не находятся элементы соответствующим блокам без ИО (ДГ-Станок), то режущий инструмент следует поставить на станок с использованием ИО. В этом случае кортеж СТО имеет вид РП-ДГ-ИО-Станок. Результат работы модуля АСК в этом случае представлен на рисунке 7.
Обратный подбор. Подбор кортежей, где входящие данные – станок. Последовательное сравнение соответствующих блоков элементов кортежей в порядке: Станок-ДГ-РП. Результат работы модуля АСК представлен на рисунке 8.
Рис. 5. Схематичный окончательный вид после подбора кортежей.
1 – заготовка, 2– ДГ, 3 - резцедержатель станка, 4 – РП
Рис. 6. Результат работы модуля АСК при выполнении условия подбора кортежей без ИО
Рис. 7. Результат работы модуля АСК при выполнении условия подбора кортежей без ИО
Рис. 8. Результат работы модуля АСК при обратном подборе
Выводы. Сегодня аналогичный модуль подбора СТО встречается в САПР ТП в виде установления соответствий между элементами СТО. При этом ни в одной САПР ТП не существует возможности автоматического поиска соответствий для вновь вводимых в базу данных элементов СТО.
Данный модуль может быть внедрен в САПР ТП и, тем самым, сократит время поиска СТО и облегчит работу технолога.
Универсальность данного модуля позволяет работать со всеми токарными режущими инструментами инструментальными оснастками и станками.
1. Евстигнеев В.Н., Неделяева Т.А. Кинематика станков в примерах и задачах, Нижний Новгород. 2004.
2. Виленкин Н.Я. Комбинаторика, 1969
3. Ромакин В.А. Алгоритмы сборки 3D-моделей объектов машиностроения ИПУ РАН, г. Москва (http://lab18.ipu.ru/projects/conf2011/1/3.htm)
4. Г.Г. Литова, Д.Ю. Ханукаева Основы векторной алгебры, Москва 2009
5. Левитский Н. И. Курс теории механизмов и машии: Учеб. пособие для мех. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1985. 279 с, ил.
6. Артоболевский И. И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. В 7 томах. 2-е изд., переработанное. М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1979.
