Афанасьев Михаил Геннадьевич исследование, разработка конструкции и технологии изготовления формообразующих деталей пресс-формы литья под давлением с использованием cad cae сам систем магистерская диссертация

Вид материала

Диссертация

Содержание Цель работы Объект исследования Методы исследования. Задачи исследования. Содержание работы В первом разделе Во втором разделе В пятом разделе CoroMill Plura

Подобный материал:

• Курсовой проект по дисциплине: Конструирование акустических приборов и систем на тему:, 611.37kb.
• Разработка и развитие проблемно-ориентированного Web-портала «cad/cae/cam/cals-технологии», 41.2kb.
• 7. 3 Процесс литья ж д. шпал под давлением, 79.79kb.
• Батышев Константин Александрович исследование, 709.6kb.
• Лекция 19. Специальные способы литья, 177.96kb.
• Впроцессе обучения рассматривается комплекс вопросов, общих для современных систем, 50.1kb.
• Организация и опыт дополнительной подготовки по проектированию и конструированию, 73.71kb.
• Программа трехмерного проектирования компас 3D. 5 27 сентября 2010. Создание эскизов, 121.6kb.
• «Назначение и состав современных cam-систем (модулей)» Содержание, 71.63kb.
• Причины нарушения герметичности емкостей с сжиженным газом введение 1 цель главы, 418.06kb.

Афанасьев Михаил Геннадьевич


Исследование, разработка конструкции и технологии изготовления формообразующих деталей пресс-формы литья под давлением с использованием CAD - CAE - САМ систем

(магистерская диссертация)


Направление 150900 - Технология машиностроения


Автореферат

магистерской диссертации на соискание академической

степени магистра техники и технологии


Самара 2009


Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Самарского государственного технического университета


Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Дмитриев Владимир Александрович


Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач технологии машиностроения является познание закономерностей процесса производства, выявление технических, технологических, экономических и организационных факторов, учет которых является необходимым условием автоматизации проектирования и технологии изготовления формообразующих деталей пресс-формы литья под давлением (ЛПД) с целью сокращения его сроков, облегчения труда конструкторов и технологов. В настоящее время широко применяются интегрированные системы компьютерного проектирования и технологической подготовки производства, что дает возможность автоматизировать рутинные операции проектирования и оформления документации для конкретного принятого варианта технологического процесса. При этом остается не до конца решенной задача получения наилучшего варианта технологического процесса для реальных условий производства.

Решение данной задачи возможно на основе сравнительного анализа в CAE - системе. CAE - система является составной частью комплекса систем конструкторского проектирования CAD и технологической подготовки производства САМ и позволяет повысить его эффективность и качество.

Литье под давлением - наиболее распространенный и прогрессивный метод получения изделий из аллюминиевых материалов сложной конфигурации. Процесс изготовления изделий основан на заполнении полости пресс-формы расплавом под избыточным давлением с последующим его уплотнением за счет давления и охлаждением.

Цель работы - повышение качества и производительности проектирования технологии механической обработки формообразующих деталей пресс-форм литья под давлением путем сравнительного анализа и оценки полученных вариантов технологии на основе CAD-CAE-CAM систем.


Объект исследования - 3D - модели детали, пресс - формы, процесс формирования отливки и технология механической обработки формообразующих элементов. Предмет исследования - конструкторская и технологическая информация.


Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием научных основ технологии машиностроения, теоретических основ САПР. Сравнительный анализ, моделирование и обработка данных на ЭВМ производились средствами программных пакетов ПОЛИГОН и SIEMENS NX6.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Разработать структуры открытой информационно связанной CAD - CAE - системы моделирования технологии изготовления алюминиевых изделий методом литья под давлением;
  
• Разработать информационно связанные модели (ИСМ) детали, заготовки, пресс-формы, технологического процесса литья и механической обработки на основе CAD - CAE - САМ - систем;
  
• Разработать технологию механической обработки формообразующих элементов пресс - формы и управляющие программы для станков с ЧПУ;
  

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Магистерская работа состоит из введения и пяти основных разделов.

• Во введении содержится обоснование актуальности темы диссертации, изложены основные положения, выносимые на защиту.
  
• В первом разделе структура открытой информационно связанной CAD - CAE – системы (рис.1) .
  

На рис.1 представлены два глав­ных процесса, составляющих жизненный цикл продукта: процесс разработки и процесс производства. А так же применение CAD - CAE – САМ систем на различных этапах конструирования и производства изделия.



рис.1 Жизненный цикл продукта

• Во втором разделе приведено служебное назначение изделия; выполнен анализ требований рабочего чертежа.
  
• В третьем разделе назначены припуски на деталь и сформирован чертеж отливки; выполнено построение 3D моделей детали и отливки (рис.2 и рис.3).
  

Рис.2. 3D модель детали Рис.3. 3D модель отливки

• В четвертом разделе выполнено построение 3D модели литниковой системы и пресс-формы и приведена методика выполнения теплового анализа отливки «Корпус водяного насоса». В систему ПОЛИГОН импортировалась геометрия отливки и пресс-формы в формате *.ins. Смоделирован процесс литья под давлением алюминиевой детали «Корпус водяного насоса» методом конечно-элементного анализа. Поскольку литьем под давлением изготавливается изделие сложной конфигурации, очень трудно обеспечить равномерное охлаждение всех его элементов. В результате неравномерного остывания отливки из-за разной толщины стенок, в ней остаются внутренние остаточные напряжения, вызывающие коробление изделия и усадочную пористость.
  

При расчете были использованы следующие начальные условия:

• Материал пресс-формы: сталь 4Х5МФС
  
• Сплав: АК12М2
  
• Температура заливки металла: 680ºС
  
• Температура подогрева пресс-формы: 200ºС
  

Рис.4. Схема остаточной пористости

Как показал расчет, остаточная пористость образуется в центре отливки, для устранения этого дефекта необходимо обеспечить центральные стержни каналами охлаждения.

После этого повторяем расчет.



Рис.5. Схема остаточной пористости после анализа

Как видно из рис.4, остаточная пористость в центре отливки значительно снизилась; дальнейшее снижение пористости невозможно из–за толстых стенок в местах образования пористости.

• В пятом разделе представлена сборка пресс-формы (рис.5) для литья под давлением и разработка технологии механической обработки одного из формообразующих элементов пресс-формы, а именно детали «Матрица подвижная» (рис.6).
  

Рис.6. Эскиз пресс-формы



Рис.7. 3D модель детали «Матрица подвижная»

• В шестом разделе приведена методика разработки управляющей программы для фрезерной обработки на станке с ЧПУ VTX U в программе SIEMENS NX6.
  

Для обработки детали «Матрица подвижная» необходимо сначала смоделировать деталь в программе SIEMENS NX6 (рис.6)

Выбираем станок 5-ти координатный обрабатывающий центр

VTX U


В качестве инструмента выберем фрезы CoroMill Plura из каталога Sandvik Coromant. CoroMill Plura - обширная программа инструмента для фрезерования на высоких скоростях вращения шпинделя, а также для обработки штампов и операций фрезерования общего назначения.

Создаем сборку, добавив заготовку и деталь командой - добавить компонент. После создания активизируем модуль обработки mill_contour.

Операция 020

Переход 7

В дереве Вид геометрии выбираем закладку WORKPIECE и задаем в ней заготовку и деталь. Затем создаем инструмент mill и задаем его параметры (рис.8)



Рис.8 Параметры режущего инструмента Рис.9. Режимы резания

Для черновой обработки литниковой системы выбираем стратегию обработки ZLEVEL_PROFILE.

Задаем, задаем режимы резания (рис.9) и генерируем траекторию обработки (рис.10).




рис.10. Траектория обработки

Далее для литниковая системы формируем чистовую обработки. Для этого создаем новый инструмент MILL(рис.11)



Рис.11 Параметры режущего инструмента Рис.12. Режимы резания

Задаем, задаем режимы резания (рис.12) и генерируем траекторию обработки (рис.13).



рис.13. Траектория обработки

После этого необходимо дообработать место перемычки между литниковой системы и отливкой.

Для этого создаем новый инструмент BALL_MILL(рис.14)



Рис.14 Параметры режущего инструмента Рис.15. Режимы резания

Задаем, задаем режимы резания (рис.15) и генерируем траекторию обработки (рис.16).



рис.13. Траектория обработки

Затем после формирования всех переходов в данной операции формируется таблица со временем обработки (рис.11)



Рис.11. Время обработки операции 020

Общее время на операцию составляет 10ч51мин


ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана структура открытой информационно связанной системы моделирования технологии изготовления алюминиевых изделий методом ЛПД и технологии механической обработки формообразующих элементов пресс-формы;
   
2. Применение предложенной методики проектирования и изготовления оснастки на базе CAD - CAE - САМ систем позволяет на стадии проектирования прогнозировать качество изделия, сокращает длительность ТПП и обеспечивает конкурентоспособность изделий на рынке;