Технические науки/ 1. Металлургия

Кипнис Л.С, Медведева И.Е., Белоусова В.С., Байдаулетова И.В.,

Ковалёва Т.В., Щербакова Е.П.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан, г. Караганда

Компьютерная библиотека типовых и стандартных элементов в учебной САПР литейной оснастки

Изготовление отливок в разовых формах связано с применением разнообразных элементов, составляющих модельно-опочную оснастку: моделей, стержневых ящиков, модельных плит, шаблонов и т. д. Комплект оснастки в зависимости от вида разовой формы, метода ее изготовления и сложности отливки может включать разное число объектов.

Модельный комплект должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать получение отливки определённой геометрической формы и размеров; обладать высокой прочностью и долговечностью; быть технологичным в изготовлении; иметь минимальную массу; быть удобным в эксплуатации; иметь минимальную стоимость с учётом стоимости ремонта.

Затраты на проектирование и изготовление технологической оснастки составляют 70…80% всех затрат на технологическую подготовку производства.

Разработка и изготовление модельной оснастки является второй стадией процесса технологической подготовки производства отливок в разовые формы, независимо от способа их изготовления. Применительно к способу литья в песчано-глинистые формы это предполагает проектирование моделей и модельных плит, а также стержневых ящиков для технологического оборудования. В условиях серийного и массового производства изготовление форм и стержней предполагает применение металлической или комбинированной оснастки, для изготовления которой требуется выполнение большого объёма технической документации.

Существенно сократить сроки разработки технологии изготовления отливок и проектирования модельной оснастки для них, уменьшить численность занятых этим инженерно-технических работников и при этом повысить качество отливок и снизить материальные затраты на подготовку производства позволяет использование САПР [1].

Разработана учебная САПР литейной оснастки, предназначенная для использования студентами специальности «Литейное производство» при изучении соответствующих дисциплин и в курсовом проектировании.

САПР содержит три основные подсистемы:

- подсистему «Модель», предназначенную для проектирования и конструктивного оформления моделей;

- подсистему «Плита», предназначенную для разработки сборочных чертежей модельных плит, определения мест и способов крепления элементов моделей к плитам, подбора крепёжных деталей с учётом особенностей оборудования, на котором осуществляется формовка;

- подсистему «Стержневой ящик», предназначенную для разработки конструкции и оформления чертежей стержневых ящиков для изготовления стержней на выбранном технологическом оборудовании.

Особенностью этих подсистем является то, что и объекты проектирования, и базы данных, используемые в процессе проектирования, являются геометрическими объектами, поэтому проектирование предполагает создание и использование преимущественно графических документов.

Исходной информацией о конфигурации проектируемых моделей и стержневых ящиков является разработанный в соответствии с заданием чертеж «Элементы литейной формы». Она может быть из него перенесена на создаваемые чертежи оснастки с учетом необходимых изменений.

Подсистема проектирования стержневых ящиков предполагает выполнение в интерактивном режиме чертежей стержневых ящиков с использованием информации, созданной в подсистеме «Элементы литейной формы», и нормативно-справочных материалов, помещённых в базы данных.

В ходе проектирования элементов литейной формы студент, исходя из конфигурации стержня и требований к нему, определяет тип стержневого ящика (разъёмный, неразъёмный), сторону набивки стержня, положение и конфигурацию поверхности разъёма. Эти сведения вместе с условиями заказа (индивидуальное, серийное, массовое производство) составляют исходные данные для проектирования стержневых ящиков.

Поскольку конструкция стержневых ящиков содержит много повторяющихся типовых и стандартных элементов, в составе САПР была создана база данных конструктивных элементов, применение которой позволяет сократить время проектирования и уменьшить вероятность ошибок.

База данных в настоящей работе разрабатывалась в двух вариантах.

1) Текстовая часть, которая выполнена в виде справочно-информационного фонда и содержит графические изображения элементов конструкции стержневых ящиков и табличные данные для подбора их размеров (бортов, ребер жесткости, вкладышей, бронирования изнашиваемых поверхностей, вент, элементов скрепления и др.), рекомендованные к использованию. База данных сформирована на основе литературных источников и стандартов [2, 3].

2) Графическая база - чертежи типовых и стандартных элементов, используемые непосредственно для выполнения сборочных и деталировочных чертежей стержневых ящиков.

Для создания графической документации использовалась система КОМПАС – 3D фирмы АСКОН. Чертежи, входящие в состав графической базы данных, строились в масштабе, необходимом для выполнения чертежей стержневых ящиков, и формировались как библиотека стандартных и типовых элементов, вызываемых с помощью специальной утилиты – Менеджера библиотек программной среды КОМПАС – 3D из меню при выполнении соответствующего чертежа.

При работе в КОМПАС – 3D возможно сохранять созданные изображения типовых деталей во фрагментах, а затем вставлять их в новые чертежи, при этом удобно пользоваться библиотеками фрагментов.

Каждая библиотека фрагментов представляет собой отдельный файл. Фрагменты библиотеки не являются отдельными файлами на диске, а входят составными частями в единый файл библиотеки. Фрагменты хранятся в виде упорядоченных списков в подразделах и корневом разделе библиотеки.

Для быстрого и надёжного поиска сведений в базах данных в качестве системы управления ими была использована программа КОМПАС – 3D. Для того чтобы облегчить поиск необходимых элементов, создан сводный каталог файлов, включающий в себя свыше 50 файлов. Созданные фрагменты помешались в текущий раздел библиотеки под заданными именами. Каталог может расширяться и пополняться.

Процесс конструирования стержневых ящиков в среде КОМПАС – 3D при использовании библиотеки стандартных и типовых элементов происходит следующим образом.

С учетом информации, содержащейся в чертеже «Элементы литейной формы», выбора типа оборудования и установления габаритов стержневого ящика выбираются толщина стенки и бортов ящика (БД «Параметры стержневого ящика»), рассчитывается количество рабочих гнёзд в нём (с учётом БД «Параметры стержневых машин»).

Исходя из объёма и конфигурации стержней, определяются параметры заполнения при пескодувном процессе (площадь и расположение вентиляционных отверстий), а также размеры и число выталкивателей стержней (БД «Вдув» и «Выталкиватель»).

В программе КОМПАС – 3D на чистый лист переносят из чертежа «Элементы литейной формы» контуры поверхности соответствующего стержня и его знаковых частей с учетом линейной усадки и поправок, внесенных на этапе разработки технологии изготовления отливки.

Исходя из выбранного ранее количества гнезд в стержневом ящике, определяют их точное расположение в нем, после чего формируются общие контуры бортов и стенок ящика.

Вставляя в чертеж соответствующие графические материалы из библиотеки типовых и стандартных элементов, оформляют требуемые в данном конкретном случае конфигурацию бронировки и ее креплений, ребер жесткости, уплотнений бортов, вентиляционных отверстий, узлов крепления, спаривающих штырей и т. д.

Затем окончательно редактируют полученный в результате этого графический документ – сборочный чертеж стержневого ящика, имея который, легко выполнить чертежи его деталей.

Таким образом, результатом работы является информационное обеспечение учебной САПР оснастки литейного производства в виде компьютерной базы данных стандартных и типовых элементов конструкций стержневых ящиков на основе обработки литературных источников и стандартов.

Разработана и отлажена методика компьютерного проектирования стандартных и типовых элементов конструкций стержневых ящиков с применением базы данных в виде информационной и рабочей библиотек типовых и стандартных элементов в среде КОМПАС – 3D, применение которых позволяет сократить время и затраты на проектирование и уменьшить количество вероятных ошибок.

Список использованных источников

1. Волкомич А.А., Трухов А.П., Сорокин Ю.А., Слободина И.А. Технологические основы САПР изготовления отливок в сырых песчано-глинистых формах. – «Литейное производство» №2, 2002.

2. Власов А.Ф., Васильев П.В. Справочник конструктора модельной оснастки. – Л.: Машиностроение, 1980. – 256 с.

3. «Ящики стержневые металлические» ГОСТ 19367-74 – ГОСТ 19410-74. – Москва, 1995.