44283

Создание 3D моделей в системе «CATIA V5», «Компас-3D» и «Вертикаль»

Дипломная

Архитектура, проектирование и строительство

Создание модели детали втулка и операционных заготовок в системе CTI V5.Создание операционных заготовок детали втулка методом логической операции сборки. Например библиотека стандартных изделий позволяет добавлять уже готовые стандартные детали в трехмерные сборки крепежные изделия подшипники элементы трубопроводов шпонки уплотнения а также графические обозначения стандартных элементов на чертежи обозначения отверстий предоставляя возможность задания их параметров. В ходе данной выпускной квалификационной работы...

Русский

2013-11-11

2.68 MB

38 чел.

 Содержание.

Введение.……………………………………………………………..5

Постановка задачи…………………………………………………...7

Глава 1. Создание модели детали «втулка» и операционных заготовок в системе CATIA V5..…………………………………....8

1.1.Создание аннотаций………………………………………...8

1.2.Проектирование операционных заготовок методом добавляемых тел…………………………………………….............10

1.3.Создание операционных заготовок детали «втулка» методом логической операции сборки…………………………….13

Глава 2. Проектирование технологической оснастки…..………...19

Глава 3. Проектирование технологического процесса в системе  «Вертикаль»………………………………………………………….24

Результаты.…………………………………………………………..29

Список литературы………………………………………………….30

Приложения………………………………………………………….31

Введение.

       В настоящее время  проектирование технологических процессов (ТП) занимает центральное место в подготовке производства изделий. Технологические процессы содержат информацию о трудовых и материальных нормативах, без которых невозможно планирование и управление производственными ресурсами. Основная цель создания САПР ТП заключается в экономии труда технологов. Для достижения этой цели необходимо располагать средствами автоматизации оформления технической документации, средствами информационной поддержки проектирования и автоматизации принятия решений.

           Система «Вертикаль» — это система, имеющая все необходимые инструменты для интеграции данных о технологическом процессе  в единое информационное пространство предприятия. Наличие различных баз данных технологического назначения (оборудования, технологических операций и переходов, профессий; иллюстрированный классификатор режущего, вспомогательного инструмента и других средств технологического оснащения), возможность формирования необходимого комплекта технологической документации, выполненной по требованиям ГОСТа, позволяют успешно использовать данное программное обеспечение  в процессе проектирования.       

        Система «CATIA v5» (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) – одна из наиболее распространенных систем автоматизированного проектирования высокого уровня. Это комплексная система автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ), включающая в себя инструментарий трёхмерного моделирования, подсистемы программной имитации сложных технологических процессов, развитые средства анализа и единую базу данных текстовой и графической информации. Система позволяет эффективно решать все задачи технической подготовки производства – от проектирования до выпуска чертежей, спецификаций, монтажных схем и управляющих программ для станков с ЧПУ. 

Компас 3D — семейство систем автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД.

Программы данного семейства автоматически генерируют ассоциативные виды трёхмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже.

Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трёхмерной модели. Имеется возможность связи трехмерных моделей и чертежей со спецификациями, то есть при «надлежащем» проектировании спецификация может быть получена автоматически; кроме того, изменения в чертеже или модели будут передаваться в спецификацию, и наоборот.

Существует большое количество дополнительных библиотек к системе Компас, автоматизирующих различные специализированные задачи. Например, библиотека стандартных изделий позволяет добавлять уже готовые стандартные детали в трехмерные сборки (крепежные изделия, подшипники, элементы трубопроводов, шпонки, уплотнения), а также графические обозначения стандартных элементов на чертежи (обозначения отверстий), предоставляя возможность задания их параметров.

Постановка задачи.

В ходе данной выпускной квалификационной работы должны быть решены следующие задачи:

  •  Создание 3D модели детали с аннотациями в системе «CATIA V5».
  •  Создание 3D моделей операционных заготовок методом добавляемых тел в системе «CATIA V5».
  •  Проектирование 3D-модели приспособления в системе «Компас-3D».
  •  Проектирование технологического процесса в системе «Вертикаль».

Глава 1. Создание модели детали «втулка» и операционных заготовок в системе CATIA V5.

1.1. Создание аннотаций.

Для создания аннотации в системе «CATIA V5»  используется модуль Functional Tolerancing & Annotations.

Все созданные аннотации хранятся в дереве построения в отдельной ветке наборы аннотаций.

Открыв модель, выбираем кнопку Dimensions для создания аннотаций размеров и проставляем все требуемые размеры. Редактирование размера происходит через меню свойства, где можно присвоить размеру какие-либо атрибуты.

Каждый размер закрепляется за плоскостью аннотаций. Для удобства можно создавать несколько плоскостей для каждой операции в отдельности, в которых будут содержаться размеры, необходимые на данной операции. Это упрощает вид дерева модели, что в свою очередь облегчает поиск нужных размеров в дереве построения.

Кроме того,  можно также отметить, что модуль аннотаций позволяет указывать на 3D модели заготовки так же шероховатости, отклонения, а также подписывать пояснения.

Модель с аннотациями имеет следующий вид:

1.2. Проектирование операционных заготовок методом добавляемых тел.

При проектировании деталей, получаемых традиционными способами механообработки, на основе CAD-моделей создаются операционные заготовки, которые содержат, помимо общей геометрической и конструкторской информации, геометрические и технологические данные о пооперационных преобразованиях заготовки в деталь - это могут быть элементы (примитивы), описывающие удаляемый материал, символы баз, технологические размеры, допуски формы и расположения поверхностей, параметры шероховатости. Таким образом, можно ввести понятие конструкторско-технологической модели детали (КТМД) – это разработанная конструктором модель (КМ), содержащая технологические данные (ТД):

.

Методика проектирования операционных заготовок, разработанная на кафедре технологии приборостроения СПбГУ ИТМО, основана на обратном преобразовании моделей операционных заготовок, при котором преобразование T начинается от модели детали (D) и заканчивается получением модели исходной заготовки (Z0): T: D  Z0. В свою очередь, для каждой i-ой операции необходимо выполнить преобразование Ti модели Ziвых выходной заготовки в модель Ziвх  входной операционной заготовки: Ti: Ziвых   Ziвх. Преобразование Ti заключается в преобразовании формы и размеров выходной заготовки путем наращивания припусков на поверхностях выходной ТМОЗ (технологической модели операционной заготовки).

Так как входная заготовка Ziвх для i-ой операции является выходной заготовкой Zi-1вых для i-1 операции, то  имеет место преобразование: Ti': Ziвх  Zi-1вых. Для этого преобразования возможны две ситуации. Если необходимо получить твердотельную модель Zi-1вых выходной заготовки для предшествующей операции, то Zi-1вых  = Ziвх, где Ziвх твердотельная модель входной заготовки для i-ой операции. Если необходимо получить операционный эскиз, то сначала получают эскиз выходной заготовки Zi-1эвых путем проецирования твердотельной модели Ziвх на плоскости проекций чертежа. Далее Zi-1эвых дорабатывается до операционного эскиза. Доработка заключается в простановке баз и операционных размеров (ОР), выдерживаемых на i-1 операции, а также в указании качества обрабатываемых поверхностей (шероховатость, твердость, покрытие и т. д.). Таким образом, на основе ТМОЗ для выходных заготовок создается карта с операционным эскизом.

При проектировании КМОЗ необходимо, как минимум, следовать нижеприведенным условиям:

1. КМОЗ  должна быть информативна, т.е. включать в себя максимум технологических данных о детали: базы, технологические размеры и припуски, параметры шероховатости и т.д.

2. КМОЗ должна быть ассоциативна с исходной моделью детали, т.е. изменения в модели детали должны отражаться и в моделях всех заготовок.

3. ТМОЗ и модель детали должны содержаться в едином файле, чтобы не загромождать файловую систему и не нарушать структуры файлов в папке со сборкой изделия.

Общую схему проектирования ОЗ методом добавляемых тел можно выразить так, как показано на рис.2.1:

Рис.1.1 Общая схема проектирования ОЗ методом добавляемых тел.

На этом рисунке:

MD – твердотельная модель исходной детали;

MZiвых – твердотельная модель выходной заготовки для i-той операции;

MZiвх – твердотельная модель входной заготовки для i-той операции;

MDTi – добавляемые тела для i-той операции;

ПЭi – предварительный операционный эскиз для i-той операции;

Эi – окончательный операционный эскиз для i-той операции.

Как видно из рисунка, имеет место двухпроходная схема проектирования ОЗ. На первом проходе проектируются операционные заготовки и создаются предварительные операционные эскизы. В этих эскизах проставлены технологические базы и показана простановка операционных размеров.

На втором проходе выполняется расчет операционных размеров, который заключается в определении их номинала и точности.

1.3. Создание операционных заготовок детали «втулка» методом логической операции сборки.

Рис.1.2   3D-модель детали «Втулка».

Рис.1.3   3D-модель детали «Втулка» вид сзади.

При работе в системе  «CATIA V5» можно выделить три основных метода создания операционных заготовок:  метод булевых операций, метод сборки и метод логической операции сборки.

Непосредственно в этой работе создание операционных заготовок осуществляется методом логической операции сборки.

Данный метод использует модуль Part Design для создания операционных заготовок. При этом для каждого добавляемого тела создается свое тело (Body) со своим деревом построения, которые  впоследствии объединяются в основном теле с помощью команды «логическая операция – сборка».

Достоинством данного метода являются удобное дерево построений, удобное редактирование добавляемых тел, единый файл, содержащий в себе все операции и добавляемые тела, относительно небольшой размер конечного файла, который немногим больше чем в методе булевых операций.

К недостаткам метода можно отнести более сложный способ создания аннотаций, чем в методе сборки, а так же высокую нагрузку на компьютер при отключении/включении добавляемых тел, так как это приводит к постоянным пересчетам формы модели заготовки.

При создании заготовок использовался метод обратного преобразования моделей. Следуя этому методу, вначале, по конструкторскому чертежу, была создана модель готовой детали.

К модели детали методом логической операции сборки последовательно добавляются тела, которые полностью или частично (добавление упрощенного контура) являются снимаемым материалом (припуском) на операциях технологического процесса изготовления детали.

Рис.1.4 Дерево построения моделей операционных заготовок методом логической операции сборки.

Активируя операцию сборки «На сверление», получаем  операционную заготовку на вертикально-сверлильную операцию:

Активируя операцию сборки «На фрезерование», получаем  операционную заготовку на горизонтально-фрезерную операцию:

Активируя операцию сборки «На точение 2», получаем  операционную заготовку на вторую токарно-винторезную операцию:

Активируя операцию сборки «На точение 1», получаем  операционную заготовку на первую токарно-винторезную операцию:

Эта модель является начальной заготовкой.

Далее на созданных  моделях операционных заготовок могут создаваться необходимые аннотационные размеры, а так же на основе этих моделей могут делаться  чертежи  операционных заготовок.

Использованный  метод построения сборки позволяет избежать появления лишних линий и элементов на границах пересечения добавляемых тел и является наиболее удобным для проектирования сборок несложных моделей с небольшим количеством операций.

Глава 2. Проектирование технологической оснастки.

Станочные приспособления являются одним из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства, позволяющих эффективно использовать в производственном процессе станки общего назначения. Применение приспособлений дает возможность специализировать и настраивать станки на заданные процессы обработки, обеспечивающие выполнение технологических требований и экономически рентабельную производительность. Приспособления с механизированным управлением во многих случаях позволяют автоматизировать процессы закрепления и освобождения деталей, что во многом приближает станки с таким приспособлением к условиям работы специализированного оборудования.

Использование приспособлений способствует:

- повышению производительности и точности обработки;

- облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих;

- строгой регламентации длительности выполняемых операций;

- расширению технологических возможностей оборудования;

- повышению безопасности работы и снижению аварийности.[4]

В данной работе проектируется приспособление для вертикально-сверлильной операции - кондуктор.

Для проектирования технологической оснастки в данной работе использовалась система «Компас-3D».

Рис.2.1 Специальное приспособление в сборе с установленной деталью «Втулка».

Рис.2.2 Специальное приспособление с откинутой кондукторной плитой и без шайбы, которая прижимает деталь.

Рис.2.3 Специальное приспособление без установленной детали «Втулка».

Базирование заготовки в специальном приспособлении.

Рис.2.4 Установочная база.

Рис.2.5 Направляющая и опорная базы.

Анализ системы «Компас-3D».

Основные компоненты «Компас-3D» - это собственно система трехмерного твердотельного моделирования, чертежно-графический редактор «Компас-График» и модуль проектирования спецификаций. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс и справочную систему.

Система КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы.

Основная задача, решаемая системой — моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям:

  •  быстрого получения конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т.д.);
  •  передачи геометрии изделий в расчетные пакеты;
  •  передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ;
  •  создания дополнительных изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т.д.).

Система поддерживает все возможности трехмерного твердотельного моделирования, ставшие стандартом для САПР среднего уровня (например: создание поверхностей; построение вспомогательных прямых и плоскостей, эскизов, пространственных кривых; создание конструктивных элементов - фасок, скруглений, отверстий, ребер жесткости, тонкостенных оболочек; вставка в модель стандартных изделий из библиотеки, формирование пользовательских библиотек моделей; наложение сопряжений на компоненты сборки).

В данной работе система «Компас-3D» использовалась для моделирования детали, создания чертежей и операционных эскизов, для проектирования приспособления технологической оснастки.

Глава 3. Проектирование технологического процесса в системе  «Вертикаль».

Система «Вертикаль» работает и использует данные в едином информационном пространстве, удобно и быстро формирует технологические процессы. В системе выделены следующие виды процессов: комплексный ТП (с использованием баз данных для различных производств - механообработка, штамповка, сварка, резка, гальваника, покрытия, термообработка, литье металлов, сборка), ТП на сборочные единицы.  Учитываются особенности структуры ТП и данных для каждого вида производства.  

САПР ТП «Вертикаль» позволяет:

  •  проектировать технологические процессы;
  •  рассчитывать материальные и трудовые затраты на производство;
  •  формировать все необходимые комплекты технологической документации, используемые на предприятии;
  •  вести параллельное проектирование сложных и сквозных техпроцессов группой технологов в реальном режиме времени;
  •  поддерживать актуальность технологической информации с помощью процессов управления изменениями;
  •  обеспечивать инженерный документооборот в части заявок на   проектирование средств технологического оснащения.

Главное окно системы «Вертикаль» содержит следующие компоненты:

● заголовок окна;

● основное меню приложения;

● инструментальная панель;

● компоненты дерева конструкторско-технологических элементов (КТЭ);

● компоненты дерева технологического процесса (ТП);

● компоненты дерева извещений об изменениях (ИИ);

● компоненты дерева комплектования;

● компоненты дерева типового/группового технологического процесса (ТТП/ГТП);

● панели вызова справочников и программ.

Рис.3.1 Главное окно системы «Вертикаль».

Создавать и подключать технологические эскизы к операции техпроцесса в системе «Вертикаль» позволяет специальное приложение. Эскиз можно сформировать на основе шаблона, на основе подключенного чертежа детали, на основе 3D-модели, на основе уже созданных ранее эскизов к операциям данной технологии.

К операциям ТП можно подключить произвольное количество эскизов, выполненных в любом графическом формате. При этом содержимое любого подключенного к операции документа можно сразу просмотреть на вкладке системы — это могут быть не только графические документы, но и фрагмент управляющей программы для станков с ЧПУ, карта наладки оборудования, сканированная версия технического паспорта и т.п.

При работе в системе «Вертикаль» основным источником технологической информации, неотъемлемой частью работы технолога в системах автоматизированного проектирования технологических процессов, является специальное приложение — Универсальный технологический справочник.

Рис.3.2 Эскиз и параметры инструмента, подключенного  к операции техпроцесса в системе «Вертикаль».

Подбор инструмента и оснастки — одна из самых сложных задач при проектировании ТП. В данной системе эта задача решена с помощью фильтрации данных справочника. Фильтры позволяют автоматически подобрать данные по различным критериям, быстро и безошибочно сформировать техпроцесс.

Чертежи и эскизы, необходимые для проектирования техпроцесса в  системе «Вертикаль», могут быть созданы в любой CAD-системе. Но максимальный эффект от совместной работы конструкторских и технологических САПР обеспечивается взаимодействием «Вертикали» с «Комапсом-3D». 3D-модель и чертеж детали, на которую разрабатывается техпроцесс, технолог видит в окне «Вертикаль», где ему доступен определенный набор функций для работы с графикой. Для 3D-модели — измерение геометрии и команды навигации по изображению (вращение, выделение граней, масштабирование и т.д.); а для чертежа — измерение, связь размера чертежа с переходом, автоматический перенос данных в текст ТП, импорт параметров, команды навигации по изображению.

Рис.3.3 Окно системы «Вертикаль» со включенным предпросмотром операционных карт.

Итогом работы в САПР ТП «Вертикаль» стало создание операционных карт (см. приложения). Приложение Мастер формирования технологической документации позволяет сформировать технологические карты или комплект карт, при этом формы карт и распределение данных осуществляется в полном соответствии с требованиями ГОСТ. Технологические карты можно сохранить в форматах Microsoft Excel, PDF и других. Это очень удобно, так как их можно использовать в любом подразделении предприятия — даже там, где не установлена система «Вертикаль».

Результаты.

В ходе данной выпускной квалификационной работы были решены следующие задачи:

  •  Создание 3D модели детали с аннотациями в системе «CATIA V5».
  •  Создание 3D моделей операционных заготовок методом добавляемых тел в системе «CATIA V5».
  •  Проектирование 3D-модели приспособления в системе «Компас-3D».
  •  Проектирование технологического процесса в системе «Вертикаль».

Список литературы:

1.  Методические рекомендации по лабораторному практикуму «Создание 3D-аннотаций на виртуальной модели изделия» А. Л. Комисаренко.

2.  «Проектирование операционных заготовок в CAD/CAM системах» Д. Д. Куликов, В. С. Бабанин, В. С. Гусельников, Н. А. Шувал-Сергеев.

3.   Методические указания по разработке технологических процессов изготовления деталей механической обработкой.

С.Ф. Соболев, Ю.П. Кузьмин.

4. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Технология приборостроения» В.А. Валетов, Ю.П. Кузьмин, А.А. Орлова, С.Д. Третьяков.

5.   Станочные приспособления. Справочник в двух томах. Б.Н. Вардашкин.

6.   Горошкин А.К. «Приспособления для металлорежущих станков».

 

Приложения.

1. Чертеж детали «Втулка».

2. Чертеж заготовки «Втулка (литье)».

3. Технологические карты, полученные в САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ».

4. Комплект слайдов презентации, выполненной по данной работе.

5. Компакт-диск (CD-R) с материалами данной работы в электронном виде.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6153. День защитника Отечества. Воспитательное мероприятие 22.33 KB
  Цель: организация досуговой деятельности детей. Задачи: Формирование познавательного интереса Развитие творческих способностей учащихся Развить умение концентрировать внимание на выполнение опред...
6154. Сущность внеклассной воспитательной работы 52 KB
  Сущность внеклассной воспитательной работы Внеклассная воспитательная работа - это организация педагогом различных видов деятельности школьников во внеучебное время, обеспечивающих необходимые условия для социализации личности ребенка. Внеклассная в...
6155. Коррекция психического развития 120.87 KB
  Учебное пособие посвящено актуальному направлению специальной психологии - коррекции психического развития, определены задачи, принципы и основные формы коррекции, а также цели коррекционной работы. Представлены основные понятия и категории пси...
6156. Методы расчета инструмента для прессования металлов 879.5 KB
  Дано описание и приведены методики расчета инструмента для прессования металлов и сплавов. Изложены современные методы расчета прочности основных деталей инструментальной наладки горизонтальных гидравлических прессов. Методика расчета каждой детали ...
6157. Расчет теплоэлектроснабжения предприятий автомобильного транспорта 967.82 KB
  Изложены методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Энергообеспечение предприятий автомобильного транспорта. Приведены методы расчета часовых расходов теплоты предприятием по отдельным видам теплопотребления, суммарных часов...
6158. Моделирование процессов и объектов в металлургии 604.5 KB
  Моделирование процессов и объектов в металлургии Введение По мере развития технологии производства цветных металлов повышаются требования к качеству технологического процесса. В переработку поступает все более сложное, комплексное сырье, содер...
6159. Преподобный Феодосий Тотемский 26.5 KB
  Преподобный Феодосий Тотемский (память 28 января по старому стилю) Родился в Вологде около 1530 г. и был воспитан в благочестии и страхе Божием. Достигнув совершеннолетия, по настоянию родителей святой вступил в брак и имел дочь, но семейная жизнь ...
6160. Техническое обеспечение расследования поджогов, совершенных с применением инициаторов горения 1.39 MB
  Техническое обеспечение расследования поджогов, совершенных с применением инициаторов горения. Учебно-методическое пособие по техническому обеспечению расследования поджогов, совершенных с применением инициаторов горения, предназначено для обучения...
6161. Дослідження автогенератора 48.2 KB
  Дослідження автогенератора У даній роботі досліджується RC-автогенератор, який, звичайно, використовується для генерації коливань низької частоти. 1. Складові частини RC-автогенератора У загальному випадку автогенератор складається з підсилювача та ...