Лекция 1 Жизненный цикл продукта Роль геометрического моделирования

Лекция 1 Жизненный цикл продукта Роль геометрического моделирования в CAD, САМ и CAE системах Системы геометрического моделирования

Цель. Обеспечить уровень ГГП в соответствии с основными требованиями к современному проектированию и производству. Задачи в соответствии с профессиональными компетенциями выпускника (ФГОС 3): -научить создавать электронные (3 D и 2 D) модели изделий, а также технические документы в соответствии с действующими стандартами; -приобрести компетенции профессиональной работы в среде современной СAD/CAM/CAPP системы.

Конкуренция продукта может быть обеспечена высоким качеством, низкой стоимостью, меньшим временем производства

CAD/CAM/CAE = САПР (системы автоматизированного проектирования) CAПР представляет собой технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов Основная функция CAD — определение геометрии конструкции, поскольку геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта Система геометрического моделирования (geometric modeling system) — программный пакет, работающий с трехмерными объектами

Системы геометрического моделирования и системы автоматизированной разработки рабочих чертежей являются наиболее важными компонентами автоматизированного проектирования

Системы геометрического моделирования позволяют реализовать виртуальное прототипирование : функционирование систем статического, кинематического и динамического инженерного анализа на основе МКЭ (САЕ систем); n функционирование систем проектирования процессов производства (САРР систем); n функционирование систем ЧПУ производственного оборудования (САМ систем); n функционирование систем ЧПУ контрольного оборудования (КИМ). n

Пример проектирования технологического процесса изготовления деталей типа «вал» на основе 3 D параметрической модели комплексного представителя Анализ 3 D модели Проектирование заготовки и способа её получения Анализ процесса формообразования Разработка операционной технологии Проектирование операций с ЧПУ Симуляция траектории движения инструмента Генерация комплекта технологической документации Моделирование обработки детали на станке Контроль детали на КИМ по 3 D модели

Параметрическая модель вала 3 D модель вала

Моделирование процесса штамповки Модель формообразующей штамповой оснастки Модель механических свойств материала заготовки

Анализ результатов расчета Распределение полей температур

Анализ результатов расчета Распределение напряжений

Разработка операционной технологии 1. Выбор переходов из базы данных 2. Выбор режимов резания 3. Назначение • технических требований

Заполнение общих данных на операцию

Создание эскизов на операцию

Выбор оборудования и постпроцессора

Выбор режущего и мерительного инструмента Выбор приспособления из базы данных

Проектирование операций с ЧПУ Создание параметров операции «начало цикла»

Выбор заготовки

Выбор перехода подрезать торец. Задание параметров

Выбор инструмента

Выбор геометрии обработки

Создание перехода точить область

Создание перехода фрезеровать паз

Фрезерование эвольвентного профиля

Фрезерование эвольвентного профиля

Генерация и моделирование траектории движения инструмента

Симуляция траектории движения

Генерация управляющих программ

Генерация комплекта технологической документации

Моделирование обработки детали на станке TRAUB TNA 300 1. С помощью программы ADEM 8. 0 создана 3 D-модель станка, которая сохранена в формате STL

2. Созданы объемные модели револьверной головки, шпинделя и 3 -х кулачкового патрона. Модели были сохранены в формате STL. 3 D-модель револьверной головки 3 D-модель шпинделя с патроном

3. В VERICUT STL-модель станка сохранена в формате MCH.

4. Ввод G- и М-операторов и их описание в системе VERICUT. Окно “Слово/Адрес” Этот этап моделирования является одним из самых важных, так как от правильности описания команд станка напрямую зависит правильность интерпретации управляющей программы.

5. Создание системы координат станка Введение необходимых данных в окно “Координатная система”

6. Ввод управляющей программы С помощью функции “Редактировать траекторию инструмента” сгенерированная в ADEM управляющая программа скопирована в VERICUT.

7. Моделирование режущих инструментов Построены 3 D-модели держателя и державки резца. 3 D-модель держателя 3 D-модель державки

8. Моделирование заготовок 3 D-модель заготовки, созданная с помощью программы ADEM сохранена в формате STL для передачи в VERICUT

9. Присоединение 3 D-моделей заготовок к проекту VERICUT

10. Просмотр смоделированной обработки

Разработка управляющей программы для контроля детали и контроль детали на КИМ

Установка и закрепление детали

Модель детали в формате. step

Моделирование управляющей программы

Выполнение управляющей программы на КИМ

Трехмерная (3 D) визуальная модель хранится в компьютере вместе со своим математическим описанием, благодаря чему устраняется главный недостаток физической модели — необходимость выполнения измерений для последующего прототипирования или серийного производства.

Системы каркасного моделирования n форма представляется в виде набора характеризующих ее линий и конечных точек, однако каркасные модели не являются однозначными

Системы поверхностного моделирования описание визуальной модели включает в себя не только сведения о характеристических линиях и их конечных точках, но и данные о поверхностях n используются для создания моделей со сложными поверхностями, потому что визуальная модель позволяет оценить эстетичность проекта, а математическое описание позволяет построить программу для обработки поверхностей детали на станке с ЧПУ n

Системы твердотельного моделирования не допускается создание наборов поверхностей или характеристических линий, если они не образуют замкнутого объема n процесс детализации формы похож на интуитивный процесс физического моделирования n можно получить любую информацию об объеме тела, а значит, могут быть написаны приложения, работающие с объектом на уровне объема (МКЭ, УП для станков с ЧПУ) n

Функции моделирования функции создания примитивов, в том числе булевские операторы n функции заметания - можно создавать объемное тело трансляцией или вращением области, заданной на плоскости n функции скругления или плавного сопряжения n функции моделирования границ (перенос, поворот вершин, ребер, граней) n функции объектно-ориентированного моделирования n

Функции создания примитивов

Функции заметания

Функции скругления или плавного сопряжения Скругление ребер Скругление вершин

Функции моделирования границ Поднятие грани и ее части Создание тела функцией моделирования границ

Функции объектно-ориентированного моделирования а - фаска; б - отверстие в - колодец; г - скругление

Параметрическое моделирование

Содержание и структура методического обеспечения вновь разработанного учебного материала I. Студенты изучают инструмент моделирования: - отображают параметрические модели (ПРМ) базовых элементов формы (БЭФ), используя разработанную в САD/САМ/САРР системе АDЕМ v. 8. 1 библиотеку ПРМ БЭФ

- представляют на плоском экране компьютера аксонометрические проекции БЭФ в каркасном, триангуляционном, поверхностном отображении

- осваивают способы закраски тел и их отдельных граней, а также удаления граней, представления прозрачных тел

- осваивают способы автоматического построения 2 D моделей (аксонометрического и основных видов) по 3 D моделям БЭФ

- изучают способы проецирования объемных тел на ортогональные плоскости проекций, обратимость чертежей

- приобретают навыки работы с аффинными преобразованиями одного и группы БЭФ

- создают композиции БЭФ

- решают метрические задачи

- определяют конические сечения и строят по ним поверхности вращения

- решают позиционные задачи, определяют вид и проекции линий пересечения при пересекающихся осях

- при скрещивающихся осях n 2

- выполняют булевы операции и строят развертки

- - осваивают работу по созданию и редактированию 2 D моделей: осваивают стандарты ЕСКД (геометрическое черчение; проекционное черчение и простановку размеров); 3 D моделирование по чертежу: способы построения, вывод на печать; создание баз 3 D моделей деталей

- осваивают работу в среде электронного архива Структура электронного архива учебных заданий студентов в среде CAD/CAM/CAPP системы АDEM v. 8. 1

II семестр. Содержание графических работ: 1. Параметрическое черчение: построение чертежей деталей по эскизам (средствами эвристической параметризации)

2. Параметрическое черчение: построение чертежей деталей (средствами табличной параметризации) Параметризация диаметрального размера стержня Таблица параметров заклепки Параметризация диаметрального размера головки Параметризация линейного размера длины заклепки

3. Построение чертежей типовых соединений на основе использования 2 D ПРМ деталей Построение чертежа клепаного соединения путем моделирования технологического процесса клёпки

4. Построение болтового соединения на основе 3 D ПРМ

Чертеж болтового соединения

5. Построение соединения шпилькой на основе 3 D ПРМ

6. Построение соединения шпонкой на основе 3 D ПРМ

7. Построение соединения шлицами на основе 3 D ПРМ

8. Построение 3 D моделей деталей с использованием созданной базы ПРМ типовых деталей редуктора

Классификация типовых деталей по конструктивному признаку Зубчатые колеса Втулки подшипников Валы и валышестерни Подшипники Крышки Детали крепежа

Параметрическая модель вала Параметрическая модель крышки Параметричес кая модель заготовки зубчатого колеса

3 D ПРМ деталей крепежа по ОСТ 1 2

Корпус нижний Корпус верхний Корпус средний

n 3 D ПРМ типовых элементов деталей: шлицы

Последовательность конструирования валов

Последовательность конструирования зубчатых колес

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !