WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 |
Министерство образования Российской Федерации Филиал Санкт-Петербургского морского технического университета СЕВМАШВТУЗ Кафедра "Технология металлов и машиностроения" Кремлева Л.В.

Твердотельное геометрическое моделирование фрез общего назначения Учебное пособие к выполнению лабораторных работ г. Северодвинск 2003 2 Кремлева Л.В. Твердотельное геометрическое моделирование фрез общего назначения. Учебное пособие к выполнению лабораторных работ. - Северодвинск: Севмашвтуз, 2003. – 49 с.

Учебное пособие к выполнению лабораторных работ предназначено для студентов, специальностей 120100, 120200, 220300, изучающих курс "Автоматизированное проектирование металлорежущих инструментов", "САПР средств технологического оснащения" Целью выполнения лабораторных работ является приобретение навыков практической работы в твердотельных параметрических средах геометрического моделирования. Лабораторный практикум может быть полезен при выполнении курсовых и дипломных проектов в качестве практического руководство по геометрическому моделированию средств технологического оснащения и современным методам подготовки и выпуска конструкторской документации средствами САПР.

3 СОДЕРЖАНИЕ Введение. Основные понятия твердотельного геометрического моделирования.

Фреза как объект конструирования.………………………………………………… 4 Лабораторная работа № 1. Создание инструментальной и посадочной поверх- ностей цилиндрической насадной фрезы …………………………………………. 9 Лабораторная работа № 2. Геометрическое моделирование винтовой стру- жечной канавки……………………………………………………………………… 16 Лабораторная работа № 3. Геометрическое моделирование рабочих поверхно- стей зубьев и дополнительных конструктивных элементов фрезы……………… 17 Лабораторная работа № 4. Изучение геометрических и массо-центровочных характеристик модели, основные приемы редактирования модели……………... 31 Лабораторная работа № 5. Создание рабочего чертежа фрезы………………… 39 Литература............................................................................................................…… Введение. Основные понятия твердотельного геометрического моделирования Общепринятым порядком моделирования твердого тела является последовательное выполнение одной из трех логических операций (объединения, вычитания и пересечения) над объемными элементами. Пример выполнения таких операций показан на рис.1.

Рис. 1. Булевы операции над объемными элементами: а) цилиндр;

б) объединение двух цилиндров; в) вычитание цилиндра; г) вычитание призмы.

Получение объемных элементов, над которыми выполняются вышеуказанные операции, осуществляется кинематическим способом. При этом в результате перемещения плоской фигуры (образующей) в пространстве вдоль некоторой направляющей "остается" след, который и определяет форму элемента (рис.2). Получившаяся в результате поверхность детали ограничивает некоторый объем. Созданный элементарный ориентированный объем и является простейшей твердотельной геометрической моделью. В КОМПАС-3D плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообразующее перемещение эскиза - операцией. Другие системы твердотельного моделирования могут поддерживать иную терминологию подобных элементов.

Основные понятия твердотельного моделирования в КОМПАС-3D.

Эскиз Эскиз всегда плоский и может располагаться в одной из ортогональных плоскостей проекций, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной конструктивной плоскости. Эскиз изображается на плоскости стандартными средствами чертежно-графического редактора КОМПАС-2D. При этом доступны все команды построения и редактирования изображения. В формообразовании принимают участие контуры (замкнутые или нет), имеющие стиль линии «основная».

Операция В КОМПАС-3D доступны следующие 4 типа операций:

- вращение эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза;

- выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза;

- кинематическая операция - перемещение эскиза вдоль указанной направляющей;

- построение тела по сечениям.

Каждая операция имеет дополнительные опции, позволяющие задавать правила построения тела. Строго определены и требования к эскизу, над которым выполняется та или иная операция.

После создания основания детали (первоначальный объем) все последующие созданные тела либо объединяются с предыдущим, либо вычитаются из него (возможна также операция нахождения пересечения), т.е. производится одна из булевых операций: объединение, вычитание (пересечение). "Прямых" команд, осуществляющих булевы операции в КОМПАС-3D нет. Реализуются они с помощью операций «приклеивания» (объединение) или «вырезания» (вычитание) вновь создаваемых объемов. Каждый из них представляет собой элемент, образованный при помощи перечисленных выше операций над новыми эскизами. При выборе типа операции нужно сразу указать, будет создаваемый элемент вычитаться из основного объема или добавляться к нему.

Примерами вычитания объема из детали могут быть различные отверстия, проточки, канавки, а примерами добавления объема - бобышки, выступы, ребра. Подобная технология моделирования получила название - моделирование с помощью технологических элементов.

Вспомогательная геометрия Вспомогательной геометрией называются элементы модели, которые явно не участвуют в формообразовании, а служат для базирования и построения формообразующей геометрии (эскизов, траекторий, геометрических вычислений и пр.) В КОМПАС-3D можно создать вспомогательные плоскости и оси, задав их положение одним из предусмотренных в системе способов. В качестве вспомогательных элементов могут использоваться и конструктивные эскизы, т.е. плоские контуры, над которыми не выполняются операции.



Элементы твердотельной геометрической модели Грань - гладкая (необязательно плоская) часть поверхности детали.

Ребро - кривая, разделяющая две грани.

Вершина - точка на конце ребра.

Тело детали - область, ограниченная гранями детали. Считается, что эта область заполнена однородным материалом детали.

Элемент – эскиз, операция, конструктивный и другой объект, использованный при создании модели.

Дерево построений – экранный элемент, отражающий иерархию (порядок, историю) создания геометрической модели.

Параметрические свойства модели Существует два типа параметризации трехмерной модели в KOMIIAC-3D - вариационная и иерархическая. Их сочетание позволяет широко варьировать параметры (переменные) создаваемой модели, не изменяя ее топологию. Вариационная параметризация имеет два проявления: параметризация графических объектов в эскизе и сопряжение между собой компонентов сборки. Иерархические параметрические связи возникают автоматически по мере выполнения команд создания элементов модели. В трехмерной модели могут существовать переменные, от значений которых зависят ее размеры и топология. Размеры модели определяются размерами эскизов ее элементов и их параметрами (например, глубиной выдавливания). Топологию модели могут определять, такие параметры, как количество и шаг копий элемента. Всем этим величинам могут быть поставлены в соответствие переменные.

Вариационная параметризация эскиза Каждый эскиз, участвующий в образовании трехмерной модели, может быть параметрическим. На его графические объекты могут быть наложены различные типы параметрических связей и ограничений: вертикальность, горизонтальность, параллельность прямых и отрезков и др. В КОМПАС-3D этот вид параметризации реализуется автоматически, «на лету».

Иерархическая параметризация модели Иерархическая параметризация - параметризация, при которой определяющее значение имеет порядок создания элементов, точнее, порядок их подчинения друг другу – иерархия, которая отражается в дереве построения. Любая параметрическая твердотельная модель хранит "историю" своего создания и позволяет быстро редактировать любой элемент этой "истории" на любом уровне иерархии. Элемент, для создания которого использовались любые части и/или характеристики другого элемента, считается подчиненным этому элементу. В иерархии КОМПАС-3D существует два типа отношений между элементами. Если элемент подчинен другому элементу, он называется производным по отношению к подчиняющему элементу. Если элементу подчинен другой элемент, то подчиняющий элемент называется исходным по отношению к подчиненному.

Фрезы общего назначения как объект проектирования Фрезой называется лезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания инструмента (DГ ) и хотя бы с одним движением подачи (DS ), направление которого не совпадает с осью вращения.

Структуризация фрез, как объекта проектирования осуществляется в соответствии группой признаков (атрибутов), положенных в основу классификации фрез [1], приведенных в таблице 1.

Таблица № группы Наименование признака группы признаков (атрибутов) Значение признака (атрибута) 1. Исходная поверхность фрезы (ИПФ) Цилиндрическая поверхность Кониглавная ческая поверхность. Фасонная поверхность Вспомогательная Коническая 2. Одностороннее расположение Расположение зубьев Двухстороннее расположение Трехстороннее расположение 3. Особенности конструкции Цельная Составная Сборная 4. Вид зуба Прямой зуб Винтовой зуб Наклонный 5. Метод образования задней по- Остро заточенный зуб:

верхности зуба фрезы С одно-угловой спинкой С двуугловой спинкой С криволинейной спинкой Затылованный зуб 6. Способ крепления Насадная фреза Хвостовая фреза:

цилиндрический хвостовик конический хвостовик 7. Материал режущей части БРС - быстрорежущая сталь ТС- твердый сплав Стм– сверхтвердые материалы Название фрезы устанавливают исходя из какого-либо определяющего признака или области применения или конструктивной особенности. Различное сочетание приведных значений атрибутов фрез порождает отдельные типы фрез общего назначения или специальных.

Этап геометрического конструирования является важнейшим этапом автоматизированного проектирования и обычно осуществлятся с использованием современных CAD-систем, поддерживающих технологию твердотельного параметрического моделирования. Параметрические твердотельные модели для отдельных типов фрез или их элементов организуются в библиотеки параметрических фрагментов.

При выборе параметров следует руководствоваться следующими рекомендациями:

• геометрические параметры (переменные) должны быть независимы;

• в качестве параметров обычно выбирают рассчитываемые в ходе выполнения расчетных процедур или варьируемые при анализе или оптимизации конструкции (например: для описания цилиндрической ИПФ - это диаметр фрезы D и длина фрезы L);

• количество параметров, по-возможности, должно быть минимальным.

• математические взаимосвязи между параметрами не должны быть явными.

На рис. 2 представлена параметрическая библиотека ИПФ фрез (КОМПАС 3D) Главная ИПФ – цилиндрическая Насадная цилиндрическая Насадная торцовая Пазовая Концевая цилиндрическая Концевая торцовая Дисковая трехсторонняя Шпоночная Отрезная Дисковая Прорезная двухсторонняя Концевая для паза сегментной шпонки Концевая для Т-образного паза Пила сегментная Главная ИПФ- коническая и фасонная Насадная коническая Одноугловая Фасонные Концевая коническая Концевая для паха типа "ласточкин хвост" Рис. 2. Фрагмент параметрической библиотеки ИП фрез общего назначения.





В зависимости от типа проектируемой фрезы методики геометрического моделирования могут различаться, но тем не менее им присуще некоторые общие особенности, рассмотренные на примере геометрического моделирования цельной насадной цилиндрической фрезы с винтовыми стружечными канавками.

Лабораторная работа № Создание инструментальной и посадочной поверхностей цилиндрической насадной фрезы Цель: Ознакомление с приемами и порядком создания параметрических эскизов, используемых при моделировании инструментальных поверхностей инструмента. Приобретение практических навыков создания и редактирования переменных модели.

Введение Пусть в результате выполнения первого этапа проектирования инструмента "Предварительное определение размеров" [2] определены основные размеры фрезы:

D=63 мм – диаметр фрезы;

L= 85 мм – длина фрезы;

d= 27 мм - диаметр отверстия под оправку;

z=14 – число зубьев фрезы;

H=5 мм – высота зуба.

Инструментальными поверхностями фрез (ИП) являются всегда поверхности вращения, что связано с особенностями кинематики формообразования при фрезеровании. В соответствии с классификацией фрез общего назначения цилиндрические фрезы имеют только одну основную ИП и не имеют вспомогательной. В связи с этим построение твердотельной модели фрезы начнем с создания ее ИП, как поверхности вращения.

Порядок выполнения 1. Любым способом запустите КОМПАС-ГРАФИК.

2. Вызовите из меню Файл команду Создать деталь или нажмите кнопку Новая деталь на Панели управления.

3. Сохраните документ: Файл Сохранить как…. Указать имя файла: Фреза цилиндрическая.

Цилиндрические фрезы в документации принято изображать с горизонтальной осью вращения, поэтому ось цилиндрической ИП фрезы должна быть параллельна горизонтальной плоскости проекций. В Дереве построений мышью выделите фронтальную плоскость проекций, войдите в режим создания нового эскиза. В строке текущего состояния установите Вид спереди.

4. Командой построения отрезка постройте два отрезка: один с типом линий "Осевая" (ось вращения), другой - основным типом линий (образующая ИП). Предварительно включите глобальную привязку "Выравнивание" и режим ортогонального черчения. Расстояние между отрезками выберите произвольно.

Процесс создания геометрии режущего инструмента носит итерационный характер. В процессе выполняемых расчетов конструктивных и эксплуатационных параметров, определения добротности созданной конструкции и последующей оптимизации часто производится периодическое изменение конструктивно-геометрических характеристик. В связи с этим, целесообразно на этапе геометрического моделирования предусмотреть в геометрической модели ряд переменных, управляющих ее размерами и топологией. Наличие переменных позволяет не прибегать к прямому редактированию элементов или изменению их свойств. В трехмерных моделях могут использоваться переменные, присвоенные размерам в эскизах элементов, а также переменные, соответствующие параметрам формообразующих элементов. Создaвaть пapaметpические модели возможно либо путем пpогpaммиpовaния, либо путем интеpaктивного фоpмиpовaния модели непосpедственно пpи pисовaнии. В pяде CAD-систем можно чеpтить изобpaжение с одновpеменным зaдaнием зaконa постpоения, котоpый, однaко, потом трудно изменить в случaе ошибки. Существует и дpугой подход, когдa можно нaклaдывaть ограничения (связи) нa объекты уже нaчерченного paнее изобpaжения узлa или детaли, пpичем в любом поpядке, не пpидеpживaясь кaкой-либо жесткой последовaтельности. В этом случaе возможно пpоизвольное изменение модели, не пpиводящее к необходимости повтоpных постpоений с самого начала.

Именно тaкaя технология пapaметpизaции pеaлизовaнa в КОМПAС-ГPAФИК.

Paботaя в пapaметpическом pежиме, можно нaклaдывaть paзличные paзмеpные (линейные, угловые, paдиaльные и диaметpaльные) и геометpические (пapaллельность, пеpпендикуляpность, кaсaние, пpинaдлежность точки к кpивой, фиксaция точки и т.д.) ограничения нa объекты модели, а также задавать уравнения и неравенства, определяющие зависимость между параметрами модели. Ряд огpaничений может быть опpеделен без явного вводa числовых знaчений (нaпpимеp, условие кaсaния двух кpивых или условие равенства радиусов). Тaкие ограничения, кaк фиксированный paдиус окpужности или величинa paзмеpa выpaжaются именно числовыми знaчениями.

Отличие пapaметpической модели от обычной состоит в том, что в ней пpедусмотpены взaимосвязи между объектaми. Чaсть взaимосвязей фоpмиpуется aвтомaтически пpи вводе (совпaдения точек, положение точки нa кaкой-то геометpической кpивой, пapaллельность, пеpпендикуляpность, симметрия, кaсaния). Совпaдения точек и положение точки нa кpивой пapaметpизуются чеpез выполненную пpи укaзaнии этой точки пpивязку (глобaльную или локaльную), a условия пapaллельности, пеpпендикуляpности и кaсaния - в соответствующих пpоцессaх вводa объектов. Именно такой режим был осуществлен при построении образующей ИП фрезы и ее оси.

Дополнительные взaимосвязи и ограничения можно назначить объектам эскиза в любой момент paботы нaд документом.

5. Войдите в режим простановки размеров. Проставьте два линейных размера. В появившихся диалоговых окнах определите соответствующую переменную размера и задаете его значение. Нажмите ОК.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.