Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Использование универсальных технологий комплексного компьютерно-интегрированного проектирования литых деталей

Актуальность компьютерно-интегрированных технологий, для изготовления деталей, занимает очень важное место в мире. На западе уже много лет применяют компьютерные системы (CAE, CAD и CAM) приведших к повышению производительности производства.

Самое главное преимущество является то, что подчеркивает развитые возможности инженерного анализа, например, на основе метода конечных элементов. Наиболее яркой особенностью CAD / CAM-систем является так называемое твердотельное создания (моделирование) изделия исключительно на экране компьютера, просмотр на экране (визуализация) процесса обработки деталей и передача сгенерированных УП по компьютерным сетям на оборудование с ЧПУ.

2. Использование CAD-систем при проектировании

Компьютерное моделирование становится неотъемлемой частью процессов конструирования новых деталей и проектирования технологических процессов их изготовления. Оно приобретает статус важной, а часто решающей конкурентного преимущества. Все чаще заказчики на литейную продукцию в списке требований к производителю этой продукции, выдвигают требование об обязательном использовании компьютерного моделирования.

В условиях рыночной экономики повышение качества продукции, снижение металло- и энергоемкости в Украине, является актуальной задачей. Для этого на производстве внедряются новейшие технологии с применением компьютерных программ моделирования, позволяет улучшать качество продукции без особых затрат на энергию, металл и т.д.

Преимущества, предоставляемые системами автоматизированного моделирования литейных процессов очевидны. В первую очередь, это возможность отработки нюансов литейной технологии на виртуальном прототипе изготовляемой отливки, уменьшает или полностью исключает необходимость в изготовлении пробных отливок, сокращает процесс проектирования технологии и снижает себестоимость отливки. Визуализация физических процессов литейной технологии, таких как, заполнение расплавом полости литейной формы, охлаждения и затвердевания металла, его коробления под действием термических напряжений позволяет лучше понять особенности этих процессов, а, следовательно, более эффективно управлять ими с целью снижения брака в литье и повышения выхода годного.

Полномасштабные CAD / CAM / CAE - системы - это сложные многофункциональные системы, в состав которых входит большой набор модулей (от 40 до 50) различного функционального назначения.

На практике в большинстве западных и отечественных предприятий в эксплуатации находятся различные специализированные и универсальные системы CAD / CAE / CAM различных версий и конфигураций. Очень часто в подразделениях одной и той же организации используются различные системы, иногда это имеет место даже на уровне отдельных разработчиков.

При применении проектирования литых деталей современные системы (CAD / CAM / CAE / PDM и CIM), можно обеспечить:

1. Сокращение времени производства и повышение конкурентоспособной продукции, выпускаемой продукции. Благодаря программам, которые обеспечивают скорость создания 3D модели, не считаясь с затратами времени выпуска "плоских" чертежей на бумаге.

2. Также могут обеспечить значительную экономию средств. За счет пакета программ, которые сокращают объем текущих изменений, сопутствующих любому процессу проектирования, а также ошибок.

литейный деталь компьютерное моделирование

3. Повышение качества изготовления. С помощью эффективного анализа создаваемых изделий, в некоторых пакетах программ мы можем отследить сопутствующие дефекты.

4. Позволит не прерывно проектировать и выпускать более качественные модели.

5. Максимальное исключение ошибок. За счет визуализации проектируемого изделия, которые позволяют нам своевременно провести исключения типичных ошибок в производстве.

6. Внедрение более новых и современных методов, которые позволяют нам разрабатывать продуктивные методы проектирования 3D модели, а так же их визуализации, рассмотрения процессов заливки, а так же возможных дефектов.

7. Отказ от масштабных макетных изделий, позволит нам сократить время создания определенной детали.

Современное проектирование в литейном производстве включает в себя: разработку 3D модели детали, литейной системы и оборудование. А также, процессы, протекающие должны быть согласованы с практическими методами. Которые позволяет получить качественные детали, с более высокими эксплуатационными характеристиками.

Слайд.

LWM Flow Для решения многих проблем на предприятии создана современная компьютерная база, позволяющая создавать 3D модели в программе Solиd Works и использовать их для моделирования в программе LWM Flow, что позволило научно обосновать технологию изготовлению отливок, спроектировать 3D модель, выбрать технологические параметры литья и провести в лабораторных и промышленных условиях экспериментальные исследования.

LVM FLow - это программа, которая позволяет без натурных экспериментов (а значит без затрат дополнительных средств) провести оптимизацию литейной и других систем и, следовательно, избежать многих литейных дефектов, таких как включение шлака, вмятины, эрозия, пузырьки газа, поверхностные дефекты, вариации твердости и т.д.

Использование LVMFlow позволяет технологу-литейщику визуализировать процессы, происходящие при формировании отливки, оперативно внести изменения в технологию, оптимизировать литейно-питательную систему и обеспечить получение отливки с необходимой плотностью металла.

Программа позволяет промоделировать следующие процессы: заполнение формы металлом;

расчет температурных полей;

расчет поля жидкой фазы;

расчет сегрегации;

расчет дефектов;

расчет напряжений и деформаций;

каналы охлаждения;

работа фильтров;

учет многократного использования формы.

LVM Flow предлагает широкий набор инструментов для моделирования, исследования и создания оптимальной литейной технологии. Модульная структура LVM Flow позволяет быстро и удобно адаптировать и настроить систему к условиям любого производства. Наличие системы LVM Flow позволяет значительно удешевить и ускорить работу по проектированию и разработке технологии производства отливок.

Область применения пакета по способам литья включает литья по выплавляемым моделям (как опочно, так и безопочной), литье в землю, в кокиль, в изложницы, литья под давлением. Для каждого способа литья можно задать любые внешние условия: это может быть кристаллизация в вакууме, с естественной конвекцией на воздухе, с принудительным обдувом или охлаждением водой. В состав LVMFlow включена новая подсистема моделирования затвердевания чугунов.

Применение ГОМТ

В 70-х годах была разработана и внедрена на тракторах сто пятидесятой серии гидро - механическая коробка передач с переключением передач внутри диапазона. Разработана трансмиссия имела достаточно удачную конструкцию и поэтому применялась несколько десятилетий на тракторах ХТЗ. Однако технический прогрес не стоит на месте. На импортных аналогах тракторов диапазона ХТЗ применяется бесступенчатая коробка передач, бесступенчатая трансмиссия. Поэтому решено было сделать шаг вперед и разработать бесступенчатую гидрообъемная механическую трансмиссию. Внедрение ГОМТ позволит обеспечить в полной мере требования по универсальности, долговечности и условий труда, существенно повысить технический уровень и конкурентоспособность тракторов ХТЗ. Технический уровень ГОМТ будет во столько раз выше технического уровня традиционной коробки передач. Созданная двухпоточная бесступенчатая гидрообъемно-механическая трансмиссия для линейки колесных тракторов "ХТЗ" - первая оригинальная на постсоветском пространстве трансмиссия, которая уже защищена патентами. Благодаря принципу безступенчатости, то есть плавности управления скоростью и тяговым усилием, новая трансмиссия увеличивает производительность тракторов, экономит топливо и одновременно с этим существенно уменьшает психофизические нагрузки на тракториста. При этом она значительно дешевле зарубежных аналогов и позволяет тракторам производства ХТЗ оставаться в бюджетном сегменте рынка.

Новая бесступенчатая трансмиссия дает ряд преимуществ:

обеспечивает плавное бесступенчатое регулирование работы трактора, позволяя выбрать оптимальные по агротехническим требованиям и погодных условий режима по скорости и тягового усилия;

повышает производительность труда;

облегчает труд тракториста и улучшает эргономику трактора в целом;

способствует повышению надежности работы двигателя и тормозной системы трактора;

снижает расход топлива, а также цену, меньшую в разы, чем у ведущих мировых производителей.

Важным преимуществом новой трансмиссии является то, что она ориентирована не только на новые тракторы серии ХТЗ-170/240, но может использоваться на вторичном рынке для тракторов серий ХТЗ-150К, 170 и 172. В настоящее время новая бесступенчатая гидрообъемно-механическая трансмиссия ГОМТ-1С установлена на трактор ХТЗ-210, на котором отрабатывается ее микропроцессорная система управления и работа в составе.

Ученые предложили несколько вариантов конструкции. После ряда технических советов было выработано общее техническое решение, согласно которому ученые ХПИ разработали окончательный вариант конструкции, а затем на его основе создали рабочие чертежи. Когда все согласования были завершены, приступили к изготовлению двух опытных образцов данной трансмиссии, один из которых сейчас установлен на трактор и начал проходить заводские испытания. Работы над трансмиссией продолжаются. В тракторе с новой ГОМТ управления механическое тросовое.

Сейчас управление трансмиссией осуществляется вручную, она управляется только одним рычагом. Благодаря свойствам бесступенчатый оператор легко управляет трактором. Это происходит абсолютно без дерганья, без разрыва потока мощности. Таким образом, сельскохозяйственные орудия, с которым агрегатируется трактор, будет работать практически в идеальных условиях. Повысится не только комфортность труда самого тракториста, который будет работать практически одним рычагом, но и условия работы агрегатного комплекса, а, следовательно, повысится производительность труда.

5. Для разработки 3Д модели был выбран Процесс построения математической модели с помощью метода конечных разностей

В этой методике исследования мы опишем один из самых универсальных методов решения графических задач. Метод конечных разностей - это один из самых распространенных методов решения. Этот метод часто используют для задач в основе которых лежит дифференциальное уравнение. Сама большое преимущество этих методов в том, что дифференциальные уравнения к решению систем алгебраических уравнений по отношению используемой функции. В таком случае это будет произведено путем замены производных. В данной работе мы линейное дифференциальное уравнение второго порядка, рассмотрим с помощью метода конечных разностей.

Современное проектирование в литейном производстве включает в себя разработка 3D моделей детали, с литейной системой а также оснащение. Множество литых деталей, изготавливается способом литья, при проектировании которого в основу должны быть заложены технологические аспекты изготовления и возможны различные литейные дефекты. Эти дефекты возникают из-за отсутствия методов и инструментария оказания влияния на технологические режимы производства. В конструкторской документации, как правило, обусловлены размеры и количество различных литейных дефектов, не допускаются в детали.

Одной из частей рассматриваемой части ГОСТ является корпус РК, качества которого будут зависеть от требуемых характеристик, заложенные на стадии проектирования. Требования, которые проходят для литых деталей закладываются и выполняются в соответствии с техническими условиями, на стадии производства при использовании методики определения технологических дефектов.

При применении универсальной технологии комплексного компьютерно-интегрированного проектирования литых деталей корпуса ЖК, с инженерным моделированием тепловых и гидродинамических параметров литья, проведем анализ качества. Моделирование литейных процессов выполняется для выявления мест образования дефектов, определение их расположения и приблизительного размера, а также для дальнейшего анализа процесса фазового перехода при охлаждении отливки.

Для получения качественного корпуса РК на этапе литья состоит из двух процессов:

Заливка в форму;

формирование литой детали в процессе фазового перехода при охлаждении и кристаллизации.

Для решения задачи была выполнена следующая последовательность этапов: определение начальных условий, разработка 3D модели отливки, моделирование литейных процессов и характер заполнения формы металлом, так же расположение литейных дефектов. Была выбрана исследуемая деталь: корпус ЖК (посмотреть рисунок)

Для создания 3D-модели отливки корпуса ЖК с технологической литниково-питающей системы мы использовали SolidWorks. При создании литниково-питающей системы представим систему "сужающегося" типа, которая обеспечивает постепенное заполнение формы металлом, а так же уменьшение попадания шлаковых включений в ее полость.

Для проектирования корпуса ЖК был применен программный пакет трехмерного проектирования Solid Works, а для проведения поставленных задач по моделированию литейных процессов была выбрана программа LVM Flow.

Были использованы следующие начальные и граничные условия.

Технико-экономическое обоснование - обязательная часть любого инновационного проекта, имеющего целью финансовую оценку предполагаемых затрат и получаемого результата, а также оценку доходности проекта и, в конечном итоге, экономической целесообразности его разработки и внедрения. В разделе "Экономическое обоснование" был произведен расчет затрат на автоматизацию производства, исследуется в дипломной работе на тему: "Применение компьютерно-интегрированных систем ГОМТ в литейном производстве". При внедрении проекта предприятие несет разовые (капитальные) затраты (или инвестиции), связанные с разработкой проекта, а также с приобретением и установкой необходимого оборудования, средств программного обеспечения и т.д. При использовании инноваций предприятие получают определенный эффект, выражающийся приростом прибыли.

Вывод