Оптимизация процессов обработки деталей сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ

• Автор: Макаров, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные направления оптимизации процессов моделирования и обработки поверхностей сложной формы

1.2. Методы моделирования криволинейных поверхностей

1.2. Фрезерная обработка криволинейных поверхностей

1.3. Выводы. Цель и задачи исследования

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД МОДЕЛИРОВАН ИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

2.1. Математическое моделирование участка поверхности по четырем граничным кривым

2.2. Математическое моделирование участка поверхности по одной направляющей

2.3. Оптимизация числа узлов кубического сплайна для математического моделирования кривых
2.4. Выводы
3. ОПТИМАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ
3.1. Минимизация станочного времени при обработке сложных поверхностей
3.2. Нанесение призматуры на световые рассеиватели автомобильной оптики

3.3. Автоматизированное создание управляющих программ для высокопроизводительной предварительной обработки деталей сложной формы
3.3.1. Постановка задачи
3.3.2. Построение границ областей обработки
3.3.3. Построчная обработка областей
3.3.4. Создание управляющей программы обработки однородных областей
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТОК В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАНООГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СПОП-
4.1.Модуль построения поверхностей кинематическим методом
4.2. Модуль подготовки управляющих программ для фрезерных станков с ЧПУ
4.3.Модуль создания призматуры на световых рассеивателях автомобиля..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Машиностроение - это основная отрасль всей промышленности, обеспечивающая научно-технический прогресс общества. Важнейшим аспектом машиностроительного производства является формообразующая обработка деталей. Особое значение приобретает дальнейшее развитие технологии механической обработки: ее требуют до 80 % всех изготавливаемых деталей, на нее приходится почти 40 % общей трудоемкости изготовления машин. Одним из важнейших факторов ускорения создания изделий машиностроения и повышения их качества является совершенствование проектирования и производства формообразующей технологической оснастки (пресс-формы, штампы, литейные модели и формы, технологические модели и эталоны и др.).
Для современного уровня развития техники характерно усложнение используемых форм рабочих поверхностей деталей с одновременным повышением требований к точности их обработки. Во многих случаях только усложнение геометрической структуры поверхности детали и повышение точности ее формы позволяет получить новые свойства, расширить функциональные возможности, увеличить надежность и улучшить эксплуатационные характеристики деталей машин в целом. Часто такие детали имеют поверхности сложной формы, характеризуемые изменением радиуса кривизны и направления вектора нормали в широких пределах. Эти поверхности принято называть скульптурными или криволинейными поверхностями.
Необходимость быстрой смены номенклатуры выпускаемых изделий с одновременным уменьшением серийности выпуска выдвигает на первый план вопросы оптимизации процесса проектирования и изготовления деталей.
Проектирование изделий с криволинейными поверхностями выполняется, как правило, в системах автоматизированного проектирования, а для изготовления формообразующих поверхностей инструментальной оснастки широко используются фрезерные станки с ЧПУ.

снятие материала заготовки, который не входит в обрабатываемую деталь. Более высокая производительность предварительной обработки достигается за счет сокращения холостых перемещений инструмента на рабочем ходу и возможности использования инструментов увеличенных диаметров, что в свою очередь позволяет увеличить ширину строки и объем снимаемого материала за один проход. В качестве инструмента используется концевая цилиндрическая фреза.
Модули создания управляющих программ предварительной обработки имеются в дорогих CAD/CAM системах типа Unigraphics и EUCLID, но алгоритмы, реализованные в этих системах, не описаны.
В инструментальных производствах предприятий, изготавливающих осветительную арматуру автомобиля (стекла фонарей, указателей поворота, подфарников и т.п.) возникает необходимость нанесения линзовой системы (приз-матуры) на поверхность штамповой оснастки. Процесс нанесения призматуры заключается в заглублении шаровой фрезы в тело матрицы или пуансона прессформы в узлах регулярной сетки, нанесенной на поверхность. Точками заглубления являются центры клеток этой сетки.
Особенностью данного процесса является то, что расстояние между узлами сетки должно быть строго постоянным в каждом направлении, и измеряться это расстояние должно по криволинейной поверхности. При ручном изготовлении штамповой оснастки процесс нанесения призматуры является одним из самых трудоемких, и требует высокой квалификации фрезеровщика.
Анализ работ показал, что автоматизированного способа проектирования и изготовления штамповой оснастки с нанесением призматуры не существует. Некоторые импортные CAD/CAM системы позволяют создать управляющие программы для этого вида обработки, но процесс разработки таких программ очень трудоемкий и доступен только квалифицированному пользователю.