Моделирование механической обработки и разработка управляющих программ в CAD/CAM/CAPP системах

В разработанном методическом пособии приведен алгоритм создания технологических процессов изготовления деталей с использованием программного обеспечения Unigraphics NX. Исходным документом является 3D модель детали, а также 2 D модель с допусками и техническими требованиями. Далее строится 3D модель заготовки в соответствии с технологическими особенностями, которые определяются методом её получения. Предварительно создается 3D модель станочного приспособления и формируется операционная наладка. В диалоговом режиме проводится выбор инструмента и «Создание программы» с учетом полного набора переходов, а также реализации выбранной стратегии формирования элементов детали.

При изготовлении сложных деталей реализуется этап «Создание операций», который включает выбор этапов обработки, метод обработки, выбор геометрии элементов. Далее реализуется этап «Уровни резания» и «Параметры резания», т. е. задаются режимы обработки, а также определяется «Плоскость безопасности». После настройки операции проводится генерация траектории инструмента.

В Unigraphics NX предусмотрена возможность симуляции процесса обработки. Просмотр траекторий движения каждого инструмента может проводиться в 3-х режимах, при этом в меню опций можно задать осуществление проверки столкновений инструмента. Окончательный результат выводится на экран, где можно контролировать наличие столкновений и зарезов. Все другие операции проектируются аналогичным образом, при этом проводится переустанов заготовки.

Построение технологических процессов заготовительного производства с использованием виртуального моделирования в системах, установок быстрого прототипирования и аддитивных технологий В современном гибком, групповом многономенклатурном производстве идет поиск технологических решений, направленных на повышение эффективности процессов получения заготовок. В настоящее время созданы инновационные аддитивные технологии, которые успешно решают проблемы многономенклатурного заготовительного производства. Эти технологии реализуются на основе компьютерного моделирования, а их отработка проходит в несколько этапов.

Первый этап — Создание 3D модели объекта (заготовки). Такую модель специалист должен построить в CAD системе или использовать современный подход и применить систему 3D сканирования (при наличии прототипа), которая позволяет решить задачу обратного инжиниринга (реинжиниринга) — цифровое описание изделий. В результате на выходе должна быть получена объемная модель изделия в специализированной программной среде NX.

Второй этап — В зависимости от поставленной задачи, необходимо выбрать CAE-программный продукт, в котором произвести все необходимые расчеты предлагаемой методики, смоделированная 3D модель завихрителя переносится в CAE-систему ProCast, которая позволяет проанализировать и полностью смоделировать существующий технологический процесс заливки завихрителя, рассчитать коэффициент усадки, на который вносится поправка при реальном литье, определить эффективность стояка, прибылей и питателей, выявить пустоты, проанализировать скорость остывания заливки и прочее.

Данный шаг является очень важным этапом, так как определяет конечный результат всего процесса заливки и от того насколько грамотно проанализирована виртуальная технология литья зависит процент выходной годной продукции.

Для реализации такой технологии необходимо иметь современное оборудование, отвечающее мировому уровню, которое позволяет производить отработку технологических процессов и изготовление высокотехнологической и конкурентоспособной продукции.

Практическая реализация аддитивной технологии получения детали «завихритель» условно может быть разделена на следующие этапы:

Третий этап — Изготовление мастер-модели завихрителя с помощью 3D печатной системы Оbjet Eden 350, использующей запатентованную технологию PolyJet фирмы Objet, работающую по принципу послойного нанесения фотополимерных материалов на платформу с ультратонким слоем толщиной 16 мкм.

Четвертый этап — Создание силиконовых эластичных пресс-форм по получаемой мастер-модели и последующее вакуумное литье в них полиуретановых смол, литейного воска и других полимерных композиций. Изготовление силиконовых форм, и восковых моделей осуществляется на установке для вакуумного литья полимеров в эластичные формы (МТТ C4/05).

Пятый этап — Изготовление оболочковых форм из сыпучих огнеупорных формовочных составом путем обсыпки увлажненных литейных моделей.

Шестой этап — Литье по выплавляемым моделям с применением вакуумной машины ProfiCast SGA 3500 для литья металлов.

В работе приведен пример сквозного технологического процесса изготовления детали газотурбинного двигателя, в котором продемонстрирована последовательность реализации новых подходов.