Geum.ru

С. И., д т. н., профессор Соколов М. В., аспирант Муравьев А. М., Алтунин К. А

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
К.т.н., доцент Пестрецов С. И., д.т.н., профессор Соколов М. В., аспирант Муравьев А. М., Алтунин К.А.

ФБГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»,

г. Тамбов


ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ CAD/CAE/CAM-СИСТЕМ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ

И МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ


Обработка материалов резанием характеризуется значительным разнообразием процессов (точение, фрезерование, сверление, протягивание, шлифование и т.д.) и применяемого для их проведения металлорежущего оборудования.

В частности, если рассматривать в этой связи проектирование собственно режущего инструмента, то его проектирование целесообразно вести с применением математических моделей самого процесса резания, в которых имеется возможность оценки влияния конструктивных параметров инструмента на процесс обработки заготовки. Геометрия инструмента при проведении численных экспериментов может варьироваться в достаточно широких пределах и поиск оптимальных величин конструктивных параметров должен быть проведен по заданной целевой функции и по одному или нескольким критериям оптимизации.

Для того, чтобы сузить диапазон варьирования конструктивных параметров режущего инструмента предлагается построение твердотельной модели инструмента и проведение напряженно-деформированного состояния инструмента в одной из программ твердотельного моделирования [1].

В зависимости от вида обработки металлорежущие станки делятся на группы. В каждой из групп имеется большое разнообразие станков, отличающееся конструкцией, условиями работы, наличием разнообразных систем и механизмов. В станках, как правило, преобладают механические, гидравлические и пневматические узлы, механизмы и системы. Для проектирования и моделирования таких элементов металлорежущего оборудования также целесообразно применять современные программные комплексы твердотельного моделирования, позволяющие построить твердотельную электронную модель объекта и исследовать его состояние в условиях эксплуатации.

Анализ современных программных комплексов расчета и проектирования показывает, что для компьютерного моделирования и оптимизации конструктивных и режимных параметров процессов резания и металлорежущего оборудования могут быть применены следующие программные продукты CAD/CAE/CAM-систем [2, 3]:

- для твердотельного моделирования технологического оборудования металлообрабатывающих цехов и участков, трубопроводов, металлоконструкций и т.д., металлорежущего оборудования, режущего инструмента и оснастки, проведения анализа напряженно-деформированного состояния в процессе их работы, исследования динамики процессов, а также последующего экспорта твердотельных моделей с расширениями step или iges в другие CAD/CAE/CAM-системы (CAD-модули): Autodesk Inventor Suite 2011, SolidWorks Premium 2011 (с модулями «Simulation» и «Routing»), CADWorx Plant и Plant Professional;

- для проведения прочностных, тепловых и гидравлических расчетов (САЕ-модули): ANSYS с модулями «Structural», «Mechanical», «Professional» и «AnsysDesignSpace», ADAMS, LS-DYNA, T-Flex CAD 11 с модулем «T-Flex Анализ», SolidWorks Premium 2011 с модулем «Simulation», FlowVision, Flow3D, ICEM CFD.

Кроме этого, возможно использовать ANSYS Workbench, COMSOL Multiphysics, MatLab с целью постановки и решения мультифизических задач, перечисленных выше, а также моделирования физико-механических свойств и исследования напряженно-деформированного состояния инструмента и заготовок.

Моделирование обработки МПК и генерацию управляющих программ для станков с ЧПУ позволят осуществить программы InventorCAM и CAMWorks, встраиваемые соответственно в Autodesk Inventor Suite 2011 и SolidWorks Premium 2011, а также модуль T-FLEX 11 ЧПУ.

Отметим, что большинство из перечисленных выше, программных продуктов построены на едином программном ядре, что позволяет осуществлять передачу твердотельных моделей из одной системы в другую без потери качества электронной модели. Это позволит осуществлять междисциплинарный анализ и сквозное проектирование аппаратов и процессов по всем стадиям производства.

Отметим также, что важным свойством Autodesk Inventor Suite 2011 и SolidWorks Premium 2011 является возможность создания параметрических объектов, что позволит ускорить процесс проектирования аппаратурного оформления. В качестве базовых аппаратов предполагается использовать стандартные, твердотельные модели которых строятся по каталогам стандартного оборудования. При проведении моделирования процессов твердотельные модели стандартных аппаратов легко трансформируются средствами параметризации в модели нестандартного технологического оборудования. Таким образом, имеется возможность создания базы данных оборудования в виде электронных моделей на основе таких систем управления базами данных как Microsoft Access или SQL Server.

На основе базы данных по оборудованию и математических описаний процессов резания возможно создание блока моделирования технологических процессов, который будет являться частью системы автоматизированного проектирования процессов резания (САПР ПР).

Взаимодействие между программными продуктами, входящими в блок моделирования технологических процессов, может быть осуществлено при помощи языков объектно-ориентированного программирования, например, С++.

В свою очередь, САПР ПР может являться составной частью единой системы CALS-технологий в металлообработке, утилизации и переработке отходов.

Список литературы.
  1. Пестрецов С. И. Компьютерное моделирование и оптимизация процессов резания // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2011. №6. С.29-34.
  2. Пестрецов С. И. Компьютерные технологии в машиностроении. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. С. 44 – ЭлМП/1554.
  3. Пестрецов С.И., Колодин А.Н., Соколов М.В., Однолько В.Г. Концепция создания системы автоматизированного проек-тирования процессов произ-водства композициионных материалов (САПР ПКМ) из отходов металлообработки // науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2011. №. 1(32). С. 386-390.