Бунаков П. Ю. Сквозное проектирование в T-FLEX Допущено в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Автоматизация технологических процессов и произ- водств», «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Москва, 2009 УДК 004.4 ББК 32.973.26-018.2 Б91 Рецензенты: Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Теплотехника и авто- тракторные двигатели» Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ ГТУ) Шатров М. Г. Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой “Точное приборо- строение” Томского политехнического университета Дмитриев В. С. Бунаков П. Ю. Б91 Сквозное проектирование в T-FLEX. – М.: ДМК Пресс, 2009. 400 с., ил. (Серия «Проектирование»). ISBN 978-5-94074-497-9 В книге рассматриваются вопросы сквозного проектирования изделий в системе T-FLEX, которая в максимальной степени отвечает понятию комплексной системы автоматизированного проектирования (САПР) среди всех отечественных разработок в этой области. Она включает в себя полностью интегрированные программные решения для автомати- зации проектирования, выполнения инженерно-технических расчетов, технологической подготовки производства, включая формирование управ- ляющих программ для станков с ЧПУ, организации управленческой дея- тельности на предприятии и электронного документооборота. Ключевой особенностью САПР T-FLEX является наличие простого и удобного аппарата создания параметрических моделей изделий любой сложности, для использования которого достаточно знания предметной об- ласти и навыков работы с программой. В доступной форме на примерах работы с реальными деталями рас- смотрены вопросы формирования параметрических чертежей, построения трехмерных моделей деталей и сборочных единиц, разработки управляю- щих программ и проектирования технологических процессов обработки. Издание будет полезно всем специалистам, занимающимся проектиро- ванием и технологической подготовкой производства в различных отраслях промышленности, а также студентам высших и средних специальных учеб- ных заведений, изучающим вопросы автоматизированного проектирования. На DVD, прилагаемом к книге, размещена учебная версия системы T-FLEX CAD и разнообразные материалы от компании Топ Системы. УДК 004.4 ББК 32.973.26-018.2 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответст- венности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Бунаков П. Ю., 2009 ISBN 978-5-94074-497-9 © Оформление ДМК Пресс, 2009 Краткое содержание Предисловие .....................................................................7 Введение ............................................................................9 Глава 1 Общие сведения о системе T(cid:27)FLEX CAD ................17 Глава 2 Построение параметрических чертежей ...............83 Глава 3 Трехмерное параметрическое моделирование ...........................................................157 Глава 4 Создание сборочных трехмерных моделей .......215 Глава 5 Проектирование технологических процессов ......309 Глава 6 Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ ........................................................347 Заключение ...................................................................393 Перечень используемых сокращений ..................395 Содержание Предисловие .....................................................................7 Введение ............................................................................9 Глава 1 Общие сведения о системе T(cid:27)FLEX CAD ................17 1.1. Основные понятия ..........................................................20 1.2. Методика параметрического проектирования в САПР T(cid:25)FLEX ......................................................................29 1.3. Основные элементы интерфейса ....................................31 1.4. Способы вызова команд .................................................38 1.5. Команды настройки интерфейса .....................................42 1.6. Основные принципы работы с документами ...................51 1.6.1. Управление изображением ............................................55 1.6.2. Панели и окна системы .................................................58 1.6.3. Текущее окно системы..................................................65 1.6.4. Режим объектной привязки ...........................................68 1.6.5. Общие принципы создания и редактирования элементов .................................................................71 1.6.6. Принципы задания параметров ......................................74 1.6.7. Управление видимостью элементов ................................76 1.7. Печать документов ........................................................77 Глава 2 Построение параметрических чертежей ...............83 2.1. Построение прямых, окружностей и эллипсов ................84 2.2. Создание чертежа ..........................................................95 2.3. Элементы оформления чертежа ...................................111 2.3.1. Штриховки ..............................................................112 2.3.2. Размеры .................................................................115 2.3.3. Оси ........................................................................126 Содержание 5 2.3.4. Текст ......................................................................129 2.3.5. Надписи ..................................................................131 2.3.6. Допуски формы и расположения поверхностей ................133 2.3.7. Шероховатости ........................................................135 2.4. Построение чертежа вала(cid:25)шестерни ............................137 2.5. Построение чертежа ступицы .......................................149 Глава 3 Трехмерное параметрическое моделирование ...........................................................157 3.1. Основные понятия 3D моделирования в T(cid:25)FLEX CAD .....159 3.1.1. Основные операции 3D моделирования ..........................166 3.1.2. Вспомогательные команды моделирования .....................182 3.1.3. Общая организация 3D моделирования ..........................184 3.2. Построение модели метчика .........................................190 3.3. Построение модели вала(cid:25)шестерни .............................199 3.3.1. Создание тела вращения ............................................199 3.3.2. Построение резьбы ...................................................200 3.3.3. Операция сглаживания ...............................................203 3.3.4. Построение паза ......................................................204 3.3.5. Построение сквозного отверстия ..................................209 3.3.6. Формирование зубьев ...............................................209 Глава 4 Создание сборочных трехмерных моделей .......215 4.1. Методика проектирования сборок ................................216 4.1.1. Восходящее проектирование сборочной модели .............217 4.1.2. Типы сопряжений ......................................................220 4.1.3. Создание сопряжений ................................................226 4.2. Построение элементов сборочной модели ...................230 4.3. Построение сборочной модели приспособления ..........260 4.3.1. Построение вспомогательных сборок ............................261 4.3.2. Построение сборочной модели ....................................294 6 Содержание Глава 5 Проектирование технологических процессов ......309 5.1. Понятие технологической подготовки производства ....310 5.2. Основные возможности T(cid:25)FLEX Технология ..................313 5.3. Техническое нормирование в T(cid:25)FLEX ............................319 5.4. Принципы работы в T(cid:25)FLEX Технология .........................322 5.5. Разработка технологического процесса .......................329 Глава 6 Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ ........................................................347 6.1. Понятие числового программного управления .............348 6.2. Основные возможности T(cid:25)FLEX ЧПУ ..............................352 6.3. Проектирование управляющих программ .....................357 6.3.1. Токарная обработка ..................................................358 6.3.2. Осевое сверление ....................................................372 6.3.3. 5D фрезерование .....................................................374 6.3.4. 5D сверление ..........................................................382 6.3.5. 3D фрезерование .....................................................387 Заключение ...................................................................393 Перечень используемых сокращений ..................395 Предисловие Еще четверть века назад все чертежи и технологические процессы разрабаты- вались вручную и выпускались исключительно в бумажном виде. Любые из- менения в проектах требовали подчистки, перечерчивания, переписывания отдельных частей документов, а существенные изменения приводили к необходимо- сти формирования нового комплекта документов. Сегодня это уже история. Системы автоматизированного проектирования (САПР) кардинальным образом изменили не только методы подготовки конструкторско-технологической документации, но и сам процесс проектирования. Представить современное предприятие без компью- теров и автоматизированных систем просто невозможно. Задачи проектирования и технологической подготовки производства на пред- приятиях должны решать специалисты, уверенно владеющие всем арсеналом возможностей современных САПР, количество которых на рынке программных продуктов достаточно велико. Отсюда вытекает потребность в литературе, по- священной методам практической работы в той или иной системе. Комплексная автоматизация проектирования и производства, ставшая в послед- ние годы одним из магистральных направлений технической политики промышлен- ных предприятий, имеет целью повышение производительности труда, улучшение качества выпускаемых изделий, повышение их конкурентоспособности, сокраще- ние сроков выпуска. Большинство систем автоматизированного проектирования позиционируют себя именно в этом сегменте, однако далеко не все из них реализу- ют принцип информационной поддержки всех стадий проектно-технологического этапа жизненного цикла изделий, обеспечивая единые способы управления процес- сами и взаимодействия всех его участников. Настоящая книга содержит материалы для практического изучения возможно- стей автоматизированного проектирования и технологической подготовки произ- водства в среде российского программного комплекса T-FLEX – разработки, в пол- ной мере отвечающей понятию комплексной САПР. Цель книги в ознакомлении читателей с основными возможностями систем T-FLEX 2D, T-FLEX 3D, T-FLEX ЧПУ и T-FLEX Технология с целью приобретения ими практических навыков ра- боты. Издание основано на материалах курса «САПР технологических процессов», который автор ведет в Коломенском институте (филиале) Московского государ- ственного открытого университета (КИ (ф) МГОУ) для студентов специальности «Технология машиностроения». Оно не является фундаментальным руководством по работе с системой T-FLEX, это скорее введение в систему, практический курс для первоначального знакомства с ее широчайшими возможностями. При написании книги с разрешения компании «Топ Системы» использовались материалы из документации по системе T-FLEX. Считаю своим долгом выразить благодарность: (cid:190) студентам КИ (ф) МГОУ Одеровой Людмиле, Яковлевой Юлии, Каснике- вичу Евгению, Сальникову Михаилу, Жигалкиной Екатерине и Белякову Виталию за большую помощь в подготовке книги; 8 Предисловие (cid:190) жене Надежде, внимательно прочитавшей рукопись и сделавшей много по- лезных замечаний; (cid:190) сыну Виктору за участие в подготовке материалов для технологических разделов. Надеюсь, что книга найдет своего читателя среди преподавателей и студентов конструкторских и технологических специальностей высших и средних специаль- ных учебных заведений, а также среди специалистов, работающих или желающих освоить работу с этой замечательной системой – T-FLEX. Буду признателен за все конструктивные замечания и предложения по содер- жанию книги. Автор Введение Необходимым условием развития любого предприятия в условиях рыночной экономики является техническое перевооружение, которое, помимо внедрения современного оборудования и технологических процессов, предполагает ком- плексную автоматизацию производства, как основного средства повышения его эффективности. Затраты на проектирование и технологическую подготовку производства но- вых изделий постоянно увеличиваются. Это объясняется усложнением их кон- струкции, необходимостью повышения качества и технико-экономического уровня проектируемой и выпускаемой продукции, широким использованием станков с числовым программным управлением (ЧПУ), для которых необходима разработ- ка управляющих программ (УП), и рядом других факторов. С другой стороны уси- ливающаяся конкуренция на рынках сбыта продукции требует сокращения сроков и затрат на проектирование, технологическую подготовку и производство продукции. Одним из наиболее перспективных способов, позволяющим находить эффек- тивные решения изначально противоречивых задач, стоящих перед современным предприятием, является широкое внедрение систем автоматизированного проек- тирования (САПР) в проектно-производственную деятельность. Аббревиатура «САПР» сегодня трактуется весьма широко. Под этим термином понимают все программное обеспечение, предназначенное для автоматизации процессов, свя- занных с проектированием, технологической подготовкой производства и изго- товлением новых изделий во всех отраслях промышленности. Современный этап автоматизации характеризуется переходом от автоматиза- ции отдельных инженерно-технических расчетов и структурных подразделений предприятий к комплексной автоматизации, охватывающей все этапы жизнен- ного цикла изделий: от маркетинговых исследований и концептуального проек- тирования до отгрузки заказчику готовой продукции и технического сопрово- ждения [15, 22]. Этот принцип получил название CALS-технология (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) [21]. Суть его заключается в применении прин- ципов информационной поддержки на всех стадиях жизненного цикла изделий, которая обеспечивает единые способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла. Разнообразие решаемых при этом задач, связанных с проектированием и технологической подготовкой производства, обуславливает широкий спектр применяемых автоматизированных систем [8]. Автоматизированное конструирование (Computer-Aided Design – CAD) пред- ставляет собой технологию использования компьютерных систем для создания и изменения создание и редактирование математических моделей изделий, а также формирование чертежно-конструкторской документации с применением компьюте- ров. Самая важная его функция – определение геометрии конструкции (детали механизма, узла, сборки и т.п.), поскольку именно геометрия определяет все по- следующие этапы жизненного цикла продукта. 10 Введение Автоматизированный анализ проектов (Computer-Aided Engineering – CAE) – это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для анализа ком- пьютерный анализ геометрии изделий, моделирования и изучения их поведения в различных условиях с целью усовершенствования и оптимизации конструкции. Современные CAE-системы могут осуществлять множество различных вариан- тов анализа: прочностные расчеты, кинематический анализ траекторий движения и скорости звеньев в механизмах, динамический анализ нагрузок и смещений в сложных составных устройствах и т.д. Одним из наиболее современных подходов к автоматизации производства является числовое программное управление, которое заключается в использова- нии машинных команд для управления работой станков. Технология использования компьютерных систем при разработке УП для станков с ЧПУ на основании геометрических параметров, получаемых из математических моделей изделий, формируемых в системах CAD и дополнительных сведений, предоставляемых технологом, получила название автоматизированная подготовка производства (Computer-Aided Manufacturing – CAM). Другой важной задачей технологической подготовки производства является автоматизация разработки маршрутных и операционных технологических про- цессов (ТП) изготовления изделий. Она решается на основе использования прин- ципов групповой технологии, заключающейся в использовании оборудования и организации производства по принципу технологической общности деталей- представителей. Системы автоматизированного проектирования ТП образуют класс CAPP-систем (Computer-Aided Process Planning – планирование техноло- гических процессов). Автоматизация управления проектными и инженерными данными (Product Data Management – PDM) – это технология информационной поддержки всех этапов проектирования и производства изделия, а также управления самим про- цессом проектирования. Задача систем PDM заключается в координации работы систем CAD, CAE, CAM и CAPP, т.е. организации и поддержке информационных связей всех этапов конструкторско-технологической подготовки и производства изделий. Именно PDM-системы позволяют перейти от автоматизации локальных задач проектирования к комплексной автоматизации. Использование технологий CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM позволяет полу- чить промышленным предприятиям следующие существенные конкурентные преимущества: (cid:190) резкое сокращение сроков проектирования новых изделий и передачи про- ектной документации в производство; (cid:190) возможность выбора оптимального варианта конструкции изделия на осно- ве строгого математического анализа всех или большинства вариантов с оценкой технических, технологических и экономических характеристик производства и эксплуатации проектируемого объекта; (cid:190) значительное сокращение ошибок проектирования и принятия решений, обусловленных человеческим фактором; (cid:190) повышение точности выполняемых расчетов;