ВВЕДЕНИЕ 3
1 Анализ предметной области 5
1.1 Анализ систем моделирования станочного процесса резания 5
1.2 Состав токарного станка 12
1.3 Аффинные преобразования 26
2 Разработка моделирования токарной станочной системы 38
2.1 Модульное представление токарной станочной системы 38
2.2 Моделирование узла токарной станочной системы 45
2.3 Моделирование токарной станочной системы 50
3. Разработка алгоритмов и программного обеспечения 54
3.1 Выбор среды функционального моделирования и среды программной
реализации векторной модели 54
3.2 Разработка функциональной модели системы моделирования токарной
станочной системы 63
3.3 Алгоритм моделирования векторной модели токарной станочной
системы 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Для расчёта токарной станочной системы необходимо сначала её смоделировать во избежание неправильной установки в результате получения лишних затрат на исправление ситуации.
Имитационное моделирование - метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности, воспроизводится на ЭВМ. Такую модель можно протестировать во времени и для одного испытания, и для заданного их множества [1].
Имитационное моделирование применяется, когда исследования над реальным объектом дорого стоят и/или невозможны, занимают много времени. Таким образом, актуальность моделирования будет повышаться с течением времени.
Сфера применения имитационных моделей достаточна широка. Моделирование применяется в различных отраслях [2]:
- Информационная безопасность
- Динамика населения
- Экономика здравоохранения и.т.д
Имитационного моделирования стремительно улучшается с увеличением быстродействия и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), с усовершенствованием математического обеспечения, улучшением баз данных и периферийных устройств, для структурирования диалоговых систем моделирования.
Развивая имитационное моделирование получаем новейшие способы анализа и решения задач больших систем, в основу которых лежит организация имитационных исследований с их моделями [3].
Оборудование для резки бывает разным. Один из ключевых типов станков - это токарный. Его применение практиковалось ещё в древние времена. В такой сфере, как резание металлов, токарная обработка в нынешнее время применяется с целью изготовления машинных деталей. Причём это делается настолько точно и быстро, что механическим путём таких целей достичь не удастся. Основанием станка этого типа является станина. Заготовку нужно зажать между центрами задней и передней бабки или же в патроне. В суппорте укрепите резец. Такой станок для резки может выполнять разные виды работы.
Исходя из выше сказанного не вызывает сомнения актуальность выпускной квалификационной работы.
В ходе выполнения проекта разработана методика моделирования токарной станочной системы. Повысили степень точности моделирования процесса формообразования токарной станочной системы за счёт учёта влияния погрешности изготовления и погрешности сборки станочной системы, решив следующие задачи:
1) Выделили несколько основных методик, в результате анализа методик моделирования профиля деталей. Работы таких автора как Пуш В. Э. основывается на методиках расчёта отклонений, аффинных преобразованиях. Основой системы моделирования, предложенной указанным автором, являются модели ручного счёта. Однако система использует возможности вычислительных машин. Это позволяет значительно ускорить процесс моделирования. Методика, созданная под ручной счёт, является заведомо упрощённой. Как следствие, результаты значительно отличаются от реальных результатов.
Искра Д. Е. делал упор на определение кинематических погрешностей. Но при резании есть еще и геометрические погрешности, а также погрешности, возникающие от динамических составляющих. Эта методика как основа моделирования тоже не подойдет.
Касьянов С. В. и Балабанов И. П. предложили двухполюсную схему формообразования. За основу их метода решено взять двухполюсную схему формообразования. Однако она требует значительных доработок, особенно в части выбора правил формирования полюсов.
Выбрана методика моделирования профиля деталей, предложенная Касьяновым С. В. и Балабановым И. П, так как она учитывает взаимное расположение инструмента и заготовки.
2) Разделение токарного станка на самостоятельные модули, влияющие на положение системы заготовки-инструмента:
Станина и продольные направляющие станины
Плита задней бабки
Направляющие задней бабки
Корпус задней бабки
Пиноль
- Центр
- Станина и продольные направляющие станины
- Корпус передней бабки
- Подшипники
- Шпиндель
- а) Корпус цангового патрона б) корпус планшайбы в) корпус трёхкулачкового патрона
- Поперечный суппорт
- Резцедержатель
- Корпус резца
- Сменная пластина
Но не каждый модуль влияет на положение системы заготовка-
инструмент, например, ходовой винт не влияет, так как система заготовка- инструмент рассмотрена в статическом положении.
3) Для расчёта токарной станочной системы необходимо сначала её смоделировать во избежание неправильной установки в результате получения лишних затрат на исправление ситуации. Данная задача решена с помощью аффинных преобразований.
4) Учтено свойство не коммутативности матриц.
5) Разделение токарной станочной системы на минимальные модули, влияющих на взаимное положение системы заготовки-инструмента. Разложение полученных модулей на уровни: опорный, силовой,
направляющий, уровень поддержки, уровень приспособлений, уровень установка, уровень формообразования. (Рисунок 2.1). Введены понятия заготовительная и инструментальная ветви. Совокупность модулей, определяющих положение — заготовки-это заготовительная ветвь. Совокупность модулей, определяющих положение инструмента назовём инструментальная ветвь.
6) При моделировании токарной станочной системы у каждого узла токарного станка выделены присоединительная и присоединяющая части, две независимые системы координат. Так как у каждого узла есть погрешность изготовления, то она влияет на итоговый профиль заготовки.
7) Дано определению модели токарного станка. Модель токарного станка -это совокупность векторов его отдельных узлов, погрешности их изготовления и соединения.
8) Выбрана программа Bpwin, для функционального моделирования токарной станочной, так как поддерживает сразу три стандартные нотации - IDEF0 (функциональное моделирование), DFD (моделирование потоков данных) и IDEF3 (моделирование потоков работ), позволяющих описывать предметную область более комплексно, не дорог, распространён, по нему много информации и компетентных специалистов, лёгок в освоении и применении, есть курсы на русском языке, программа Cradle не подходит, так как имеет много возможностей, нотацию IDEF3 не поддерживает, программа Ramus не подходит по причине того, что не поддерживает нотацию IDEF3 (моделирование потоков работ).
Выбрана программа Microsoft Office Excel для программной реализации векторной модели системы моделирования токарной станочной системы, так как универсальна, простейшая и наиболее дешевая автоматизированная система, позволяет вводить любые формулы, программа Matlab не подходит для решения этой цели, потому что медленная перегружена операторами, командами, функциями, дорогая также не подойдёт С++ из-за сложности для изучения и для компиляции, отсутствия библиотеки работ с матрицами.
9) Применен программный продукт -AllFusion Process Modeler 7, старое название -Bpwin для функционального моделирования токарной-станочной
системы. В основе программы заложены общепринятые технологии
моделирования, IDEF0 и IDEF.
10) Показано как в программе Excel учитываются погрешности изготовления и сборки токарной станочной системы для одного узла в разработанной выпускной квалификационной работе. По аналогии можно работать с другими узлами токарного станка процедура такая же, можно вводить погрешности сборки и изготовления сразу для нескольких узлов токарной станочной системы, что позволит контролировать положение инструмента и заготовки.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
