М. И. Юликов, # Б. И. Горбунов, Н. В. Колесов Проектирование и производство режущего инструмента москва «машиностроение» 1987 ббк 34. 6 Ю34

1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   32

с овальным отвер­стием под клин


с шестигранником


со шлицами

с резьбой


с продольным шпоночным пазом


с резьбой на конце


— с рифлениями

Рис. 2.54. Поэлементная классификация крепежно-присоединительной части инструмента

или

M_KV = 0,5Qp cosec a (d -f D) (1 — 0,04Aa),

где Л/¹ — нормальная составляющая силы к конической поверх­ности, Н; ^ Q — осевая сила, Н; d — меньший диаметр конуса, мм; D — большой диаметр конуса, мм; a — угол уклона конуса, градусы; р — коэффициент трения; Aa — ошибка общего угла конуса, мин.

Практически, однако, номер конического хвостовика уста­навливается по действующим стандартам н нормалям, где эти номера соответствуют данным, приведенным ниже.

^ Диаметр РИ, мм . . . 6—15 16—29 24—32 33—49 50—65
Номер конуса Морзе ... 1 2 3 4 5

Цилиндрические хвостовики у стандартного хвостового ин­струмента обычно имеют диаметр, равный диаметру рабочей части. Нормальный ряд диаметров стандартизован.

Форма хвостовика назначается в зависимости от посадочного места оборудования или вспомогательного инструмента и диа­метра инструмента: для диаметров 0,25—20 мм используют обычно цилиндрические хвостовики, для диаметров 6—80 мм — кони­ческие.

В связи с дальнейшим развитием автоматизированного про­изводства возникла необходимость и в автоматизированной смене режущего инструмента, что привело к совершенствованию кон­струкции крепежно-присоединительной части.

^ 2.4.2.11. Определение размеров цеитрирующе-направляющей части инструмента (блок 14)

Центрирующе-направляющие части имеются у инструментов, предназначенных для обработки отверстий: сверл, зенкеров, разверток, расточного инструмента, метчиков и протяжек. С их помощью увеличивается жесткость инструмента в процессе его работы, что способствует повышению точности обработки.

В качестве центрирующего элемента у сверл используется «перемычка», а направляющими элементами являются ленточки, как у зенкеров и разверток. В некоторых случаях концевой ин­струмент, предназначенный для обработки отверстий, имеет спе­циальные цилиндрические направляющие, контактирующие с кон­дукторными втулками или цилиндрическими поверхностями пред­варительно обработанных отверстий детали (например, как у про­тяжек; см. рис. 3.10).

Размеры направляющей части устанавливают в зависимости от конкретной конструкции инструмента, поэтому эти расчеты должны входить в специальные модули. Однако некоторые общие зависимости могут быть здесь отмечены.

Сверла спиральные, зенкеры и развертки в качестве направ­ляющих элементов имеют ленточки, представляющие часть наруж-

Задняя направляющая часть круглых, шлицевых, квадратных и шестигранных протяжек выполняется цилиндрической формы с размерами а\, „ = d_mln, где d_mIn — наименьший диаметр протя­нутого отверстия.

У протяжек с прямоугольным поперечным сечением (плоские, пазовые) задняя направляющая часть должна иметь аналогичную форму и размеры: Д,._н= B_mln; //,.„ = #_mln, где В₃._и, Я_а._в — соответственно размеры задней направляющей; В_тп, Н_та — соответственно размеры протянутого отверстия.

Размеры длин задних направляющих: а) для цилиндрических и шлицевых протяжек /_а. „ = 20-Г-70 мм в зависимости от длины протягиваемого отверстия; б) для шпоночных и плоских протяжек /₃.„ = (1,5ч-2) t_p, где t_v — шаг режущих (рабочих) зубьев.

При протягивании двух соосных отверстий или отверстия с вы­точкой длина задней направляющей /_э._в = т + с + 20 мм, где т — ширина выточки; с — большая ширина (глубина) от­верстия.

Для инструмента, который имеет специальные цилиндриче­ские направляющие, работающие по кондукторным втулкам, диаметр передней направляющей назначается конструктивно с учетом того, что он не должен превышать определенной вели­чины, ограниченной работой последующей режущей части ин­струмента. Диаметр задней направляющей d₃._B = D + (1ч-2), где D — диаметр рабочей части инструмента, мм (в случае ком­бинированного инструмента — диаметр предшествующей ступени инструмента).

Длина направляющей части принимается в зависимости от расположения обрабатываемых поверхностей детали относительно кондукторных втулок, длины и хода инструмента. Однако не­обходимо соблюдать условие — в начале резания направляющие инструмента должны войти в кондукторные втулки на величину (14-1,5) da. н (а. в), где d_n. _н (а. н) — диаметр направляющей части (передней или задней).

Для обеспечения требуемой точности обработки диаметры цилиндрических направляющих инструмента выполняются по посадкам q6.


^ 2.4.2.12. Определение недостающих размеров (блок 15), назначение допусков и технических условий (блок 16)

Размерные параметры определяются в каждом конкретном случае проектирования по своим зависимостям и включают в себя назначение различных выточек, фасок, переходных и технологи­чески необходимых поверхностей.

При реализации блока 16 используют как отдельные расчеты по определению допусков (на развертки, метчики, плашки, фа­сонные резцы, зуборезный инструмент), так и практические ре­комендации.

АСУП


АСТПП


Проектирование средств технологического оснащения

Разработка техпроцесса изготовления режущего инструмента


Расчет технико-эконо­мических показателей

Человек должен решать творческие задачи, а ЭВМ — задачи, хорошо поддающиеся формализации и решение которых с исполь­зованием ЭВМ обеспечивает соответствующую эффективность по сравнению с неавтоматизированным их решением.

Обоснованный выбор методов автоматизированного решения задач проектирования подразумевает правильный учет возмож­ностей вычислительной техники и вычислительной математики для обеспечения приемлемого компромисса между требованиями вы­сокой точности, степени универсальности, малых затрат машинного времени, памяти и труда инженера-проектировщика для сбора исходной информации.

В настоящее время наилучшая форма организации процесса проектирования достигается при применении САПР — организа­ционно-технической системы, состоящей из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанной с подразделе­ниями проектной организации и выполняющей автоматизирован­ное проектирование.

Автоматизации поддаются следующие виды работ [11: а) поиск необходимой информации о материалах, оборудовании, оснастке, инструментах, режимах резания и др. (15—20 % времени тех­нолога); б) выполнение стандартных расчетов: припусков, раз­мерных цепей, профиля кулачков для станков-автоматов, режимов резаиия и норм времени, расхода материала, геометрических пара­метров режущего инструмента, элементов приспособлений и т. д.

Плохо поддаются формализации творческие этапы работы, к которым относятся выбор маршрута, структуры операции, конструкции технологического оснащения и др.

Средствами обеспечения САПР является методическое, про­граммное, техническое, информационное и организационное обес­печение.

Эффективность автоматизированного проектирования воз­растает с увеличением доли использования ЭВМ в общем цикле проектирования. Это требует повышения научного уровня тех­нических дисциплин, используемых при проектировании, т. е. большей их математизации. С другой стороны, автоматизирован­ное проектирование обеспечивает решение сложных многова­риантных задач, а следовательно, реализацию системного под­хода в процессе проектирования. Последнее обеспечивает более качественные решения.

Понятие «система» включает в себя в качестве составляющих такие понятия, как структура, функция, состояние, элемент, отношение, управление и др. Это создает преимущества системного подхода перед традиционными методами исследования. В связи с этим системный подход служит методом комплексного изучения сложных объектов и процессов. Однако полная реализация САПР связана не только с организационными трудностями и большими материальными затратами. Главные трудности заключаются в не­достаточной разработанности как общей теории проектирования технических устройств и систем, так и специальных разделов по проектированию их конкретных видов. В связи с этим возникают задачи разработки как общих закономерностей автоматизирован­ного проектирования 1301, так и разработки САПР применительно к конкретным объектам машиностроения (в том числе и к проек­тированию режущего инструмента [1, 3, 33]).

Комплекс стандартов ЕСТПП по средствам механизации и автоматизации инженерно-технических работ. Основные положе­ния о назначении, структуре и порядке создания САПР изложены в общеотраслевых руководящих материалах по САПР. При созда­нии и развитии САПР рекомендуется применять следующие общесистемные понятия:

принцип включения, предусматривающий определение требо­ваний создания, функционирования и развития более сложной (включающей данную) САПР;

принцип системного единства, предусматривающий на всех стадиях создания, функционирования и развития САПР целост­ность системы, обеспечиваемую соответствующими связями между подсистемами, а также функционированием подсистемы управ­ления;

принцип развития, предусматривающий САПР в качестве раз­вивающейся системы, обеспечивающей наращивание и совер­шенствование компонентов САПР и связей между ними;

принцип комплексности, предусматривающий связность про­ектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования;

принцип информационного единства, предусматривающий в под­системах, средствах обеспечения и компонентах САПР единство терминов, символов, условных обозначений, проблемно-ориен­тированных языков, программирования и способов представления информации;

принцип совместимости, предусматривающий согласованность языков, символов, кодов, информационных и технических харак­теристик структурных связей между подсистемами, средствами обеспечения и компонентами САПР, обеспечивающий совместное функционирование всех подсистем при сохранении открытой структуры системы в целом;

принцип инвариантности, предусматривающий определенную универсальность (типизацию) подсистем и компонентов САПР по отношению к проектируемым объектам.

Четвертая группа стандартов ЕСТПП регламентирует правила применения технических средств механизации и автоматиза­ции инженерно-технических работ (ГОСТ 14.401—73— ГОСТ 14.416—83).

Любой работе по автоматизации предшествует ряд подготови­тельных мероприятий: выбор объекта и обоснование необходимости автоматизации; установление оптимальной очередности решения задач; определение целесообразного уровня автоматизации; ра­ционализация потоков информации; анализ и совершенствование методов решения задач.

Перечисленные мероприятия конкретизируются соответствую­щими стандартами. Правила проведения работ по выбору объекта, подлежащего автоматизации, учитывают следующее: снижение трудоемкости работ по проектированию; сокращение сроков и стоимости ТПП; повышение уровня организации и улучшение ка­чества ТПП; создание предпосылок рациональной организации основного производства; снижение или полную ликвидацию не­производительных расходов.

Практика автоматизированного проектирования показала, что при определенных условиях производства в качестве объекта автоматизации выгодно выбирать режущий инструмент. Это объяс­няется следующими причинами: а) большим типажом режущего инструмента, используемого при оснащении технологического процесса изготовления деталей машиностроения; б) часто повто­ряющимися задачами в виде подбора требуемого типоразмера инструмента и проектирования специального инструмента; в) на­личием многовариантных задач, оптимизация решений которых практически неосуществима без использования ЭВМ; г) наличием определенного, минимально необходимого теоретического мате­риала, поддающегося математической формализации.

В результате при правильном выборе объекта автоматизации достигается снижение трудоемкости проектирования режущего инструмента и улучшается качество его конструкции.

В настоящее время мы располагаем разнообразной вычисли­тельной техникой, которая используется на различных уровнях автоматизации решения задач ТПП. Порядок работ по выбору уровня автоматизации регламентируется ГОСТ 14.404—73, а ме­тоды расчета показателей приводятся в методике «Состав и поря­док расчета показателей, определяющих уровень автомати­зации».

При автоматизированном проектировании используются раз­личные технические средства: ЭВМ разных типов, средства сбора, подготовки, передачи и представления информации. Все это вместе образует комплекс технических средств. Правила выбора техни­ческих средств регламентируются ГОСТ 14.410—74.

Помимо указанных ГОСТов, регламентирующих работы в об­ласти механизации и автоматизации инженерно-технических работ, действуют ГОСТ 23501.0—79 — 23501.15—81, которые упорядочи­вают проведение работ по созданию САПР. В них оговорены основ­ные положения: цель создания САПР, его функции, состав, прин­ципы создания, стадии создания, порядок организации работ на различных стадиях (технического предложения, эскизного, тех­нического и рабочего проектов и др.).

Основные этапы при решении любой задачи с использованием ЭВМ: 1) постановка задачи; 2) разработка стратегий; 3) разработка методики решения задачи; 4) разработка информационного обес­печения; 5) выбор технических средств и конфигурации вычисли­тельной системы. Отсюда вытекает, что состав САПР представляет совокупность методического, лингвистического, математического, информационного, программного, технического и организацион­ного обеспечения.

Ниже кратко остановимся на указанных составляющих САПР применительно к проектированию РИ (за исключением вопросов лингвистического обеспечения).

Методическое и математическое обеспечение САПРИ. Основ­ными этапами методического обеспечения являются: 1) постановка общей задачи проектирования; 2) разбиение общей задачи на части; 3) разработка стратегии проектирования и выбор методов решения.

Основные этапы математического обеспечения: 1) моделирова­ние объекта проектирования; 2) основы построения математиче­ской модели; 3) блочно-иерархическое проектирование и мате­матическая модель; 4) методы вычислений; 5) разработка алго­ритма.

Таким образом, при разработке методического и математиче­ского обеспечения разрабатываются соответствующая термино­логия, теория и методы, способы, модели и алгоритмы. Исполь­зуются нормативы, справочники и стандарты. При автоматизиро­ванном проектировании РИ кроме общих теоретических положений также используют методическое и математическое обеспечение, характерное для инструмента (частично изложенное выше; см. разд. 2).

^ Математическая модель — это совокупность математических объектов (чисел, переменных, векторов, множества и т. п.) и отношений между ними, которая адекватно отображает некоторые свойства проектируемого технического объекта. Требования к ма­тематическим моделям: точность, экономичность, степень уни­версальности. Классификация математических моделей: функцио­нальные (чаще всего в виде систем уравнений); структурные (в форме матриц, графов, списков векторов); теоретические и формальные (при рассмотрении объекта в виде «черного ящика»).

В процессе решения задачи с использованием ЭВМ можно выделить несколько основных этапов, осуществляемых в следую­щей последовательности: а) содержательная постановка задачи; б) математическая постановка; в) поиск оптимального решения; г) разработка алгоритма решения; д) программирование; е) от­ладка программы на ЭВМ; ж) решение задачи.

Следует учесть, что в процессе решения возникает необходи­мость в осуществлении итеративных процессов, т. е. необходи­мость в возвратах на предшествующие этапы и повторное их выполнение.

Ниже кратко рассмотрены перечисленные этапы, начиная с содержательной задачи (в общем виде это связано с рассмотре­нием СПРИ). Этапы д—ж здесь не рассматриваются.

^ 3.2. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

РАСЧЕТА РИ

3.2.1. Алгоритмы и их свойства

Алгоритм —■ это точное предписание, определяющее вычис­лительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату.

Свойства алгоритма: а) определенность, т. е. порядок реше­ния задачи ие зависит от конкретного лица и представляет собой детерминированный процесс, который может быть повторен в лю­бое время другим лицом; б) результативность, т. е. способность приводить к получению искомого результата после конечного числа достаточно простых шагов; в) массовость, т. е. пригодность для решения любой задачи из некоторого класса задач.

3.2.2. Способы изложения алгоритмов

Алгоритм может иметь три формы изложения: словесную, операторную и в виде принципиальной схемы.

Словесное изложение — это общее описание процедур на естественном языке. Степень детализации вычислительного про­цесса низкая, формализация процесса практически отсутствует. Положительным моментом является компактное представление о ходе решения задачи в целом. Это описание используется на на­чальной стадии разработки алгоритма, в технической документа­ции, статьях и т. д.

Операторное изложение — это описание процесса решения задачи, расчлененного иа отдельные операции со словесным или символическим указанием последовательности действий. Такое представление алгоритма сопровождается почти полной формали­зацией, что упрощает программирование. Эта форма приемлема для относительно простых задач, иначе алгоритм будет очень объемным.

Принципиальная схема отражает этапиость алгоритмического процесса в виде блоков (совокупность процедур решения задач) с указанием их взаимной связи. Внутри каждого блока кратко описывается содержание соответствующего этапа алгоритма с ис­пользованием принятых в данной задаче условных обозначений.

Условные графические обозначения — символы в схемах ал­горитмов и программ, отображающие основные операции процесса обработки данных и программирования, — регламентируются ГОСТ 19.003—80. Наиболее часто употребляемые символы при составлении принципиальных схем алгоритма представлены в табл. 3.2.

В принципиальной схеме указываются порядок и последова­тельность ВЕОда входной информации, порядок выполнения расче­тов и правила выбора для этих расчетов необходимой информации, порядок и последовательность вывода выходной информации.

В принципиальной схеме не приводятся допустимый объем информации при вводе, размещение информации в памяти ЭВМ, элементарные циклы, т. е. расчеты на уровне команд и подготовка позиций для их выполнения (переадресование, восстановление и т. п.). Правила выполнения схем алгоритма регламентируются ГОСТ 19.002—80. Основные правила представлены в табл. 3.3.

К принципиальной схеме дается описание с пояснениями от­дельных, наиболее сложных блоков и определяется требуемая точность вычислений выходных данных. Для облегчения разра­ботки и чтения сложных алгоритмов и программ целесообразно выделять в них отдельные части (блоки) и составлять укрупнен­ную схему. Для проверки правильности алгоритмов и отладки программ приводится контрольный пример.

Контрольный пример содержит: набор входных данных; кон­трольные значения накопленной и хранимой для других задач информации; выходные данные, рассчитанные в полном соответ­ствии с алгоритмом. В контрольном примере желательно учесть максимально возможное количество вариантов вычислительного процесса.-

В качестве примера (рис. 3.2) представлена схема алгоритма нахождения угла по значению его инволюты. Алгоритм и соответ-142

Рис. 3.2. Алгоритм нахождения угла по значению его инволюты

ствующая подпрограмма необ­ходимы для расчета ряда зубо­резных инструментов, напри­мер, долбяков.