¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

13 €нвар€ 2021

ѕроблемы, не решЄнные во многих CAD-системах при разработке 3D моделей и чертежей на литые детали и отливки

—ергей  ишкин

—ергей  ишкин

јвтор Ч инженер-конструктор оснастки дл€ лить€ металлов и пластмасс с 27-летним стажем.
ќкончил в 1993 г. ¬ладимирский политехнический институт по специальности Ђћашины и технологи€ литейного производстваї, квалификаци€ Ђинженер-механикї.


ƒетали, изготавливаемые литьЄм с последующей механической обработкой, составл€ют значительную долю вновь изготавливаемых изделий во многих отрасл€х промышленности. ’очу поделитьс€ своим взгл€дом на то, что хотелось бы видеть в CAD-системах конструктору, разрабатывающему такие детали, и конструктору-литейщику, разрабатывающему отливки дл€ получени€ таких деталей. ѕодчеркну, что говорю только про функционал CAD-систем. –ечь идЄт исключительно про 3D моделирование и оформление чертежей по 3D модел€м.

ѕо сути дела, чертЄж отливки Ч это приемо-сдаточный документ, по которому принимают продукцию литейных цехов, литейных заводов. ¬се споры по браку между литейщиками и механообработчиками решаютс€ по чертежу отливки. ѕоэтому чертежи отливок до сих пор разрабатываютс€ несмотр€ на наличие 3D моделей отливок.

ќпира€сь на конструкторский опыт с 1993 года, опыт использовани€ CAD с 1995 года, а главное Ч поддержку профессионального сообщества, автор статьи считает необходимым донести несколько тезисов до разработчиков CAD-систем.

1. ќтображение внутренних контуров обрабатываемых поверхностей на чертежах отливок по √ќ—“ 3.1125-88 Ђ≈—“ƒ. ѕравила графического выполнени€ элементов литейных форм и отливокї

ќдна из проблем оформлени€ чертежей отливок состоит в том, что на них тонкими лини€ми должны быть показаны грани, которые получатс€ после механической обработки отливки. ќбычно в ““ чертежей отливок упоминаютс€ три типа поверхностей Ч необрабатываемые, обрабатываемые и обработанные. ¬ √ќ—“е обработанные поверхности называютс€ Ђвнутренние контуры обрабатываемых поверхностейї, и выгл€дит это так:

     3.3. ѕри вычерчивании отливки следует учитывать все припуски с указанием их величины (черт.27).

     3.4. ¬нутренний контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстий, впадин и выточек, не выполн€емых в литье, изображают сплошной тонкой линией (черт.27).

 ƒ на литые детали и отливки

 ак автоматически на видах и разрезах чертежа получить эти сплошные тонкие линии обработанных поверхностей? ќбычно отливку стро€т в 3D модели литой детали в своей конфигурации (исполнении), добавл€€ недостающие или исключа€ какие-то имеющиес€ операции.
 ƒ на литые детали и отливки

 расным цветом выделены грани после механической обработки (обработанные). »менно эти грани должны отображатьс€ на чертеже отливки сплошной тонкой линией. «начит, самый простой путь решить задачу Ч это добавить возможность на виде или разрезе чертежа отобразить сразу две конфигурации 3D модели Ч Ђќтливкаї и Ђƒетальї. “акой способ частично реализован в SolidWorks, но там две конфигурации можно отобразить только на видах, на разрезах нельз€. Ёто можно реализовать, например, так. Ќа виде или разрезе показана конфигураци€ Ђќтливкаї.   этой конфигурации добавл€етс€ конфигураци€ Ђƒетальї тонкими сплошными лини€ми. ј ещЄ лучше, чтобы линии конфигурации Ђƒетальї, которые совпадают с лини€ми конфигурации Ђќтливкаї, не показывались бы вообще.

2. ќтображение плавных переходов условно согласно п. 9.5 √ќ—“ 2.305-2008

¬ п. 9.5 √ќ—“ 2.305-2008 Ђ≈— ƒ. »зображени€ Ц виды, разрезы, сечени€ї говоритс€:

     9.5 ѕлавный переход от одной поверхности к другой показывают условно (см. рисунки 48-50) или совсем не показывают (см. рисунки 51-53).

 ƒ на литые детали и отливки


„тобы до конца разобратьс€ в этом вопросе, начнЄм с терминов и определений. „то-то вз€то из ≈— ƒ, что-то додумано автором статьи.

  1. Ћинии перехода видимые Ц линии на пересечении двух граней, не касательных друг к другу. »зображаютс€ сплошной толстой основной линией. √ќ—“ 2.303-68 Ц Ђ≈— ƒ. Ћинииї, табл. 1, п. 1.
  2. Ћинии перехода воображаемые Ц линии на концах плавных переходов и других граней, касательные к сопр€гаемым гран€м/поверхност€м. »зображаютс€ сплошной тонкой линией с недоходом. √ќ—“ 2.303-68 Ц Ђ≈— ƒ. Ћинииї, табл. 1, п. 2, черт. 1.
  3. ѕлавный переход Ц грань, касательна€ к двум смежным гран€м и замен€юща€ видимый переход на стыке двух некасательных друг к другу граней. „аще всего в нормальном сечении представл€ет собой дугу окружности.
  4. ѕлавный переход, показанный условно Ц воображаема€ лини€ на чертеже (на 3D модели не существует) на месте видимой линии перехода, котора€ была до по€влени€ плавного перехода, упрощает изображение на чертеже плавного перехода. »зображают сплошной тонкой линией с недоходом. √ќ—“ 2.305-2008 Ђ≈— ƒ. »зображени€ Ц виды, разрезы, сечени€ї п. 9.5, рис. 48, 49, 50.

“еперь всЄ это дл€ более полного понимани€ покажем на рисунке.

 ƒ на литые детали и отливки

¬ чертЄжном модуле CAD-системы режим условного отображени€ плавных переходов должен быть об€зательно. ѕока автору статьи известно только то, что такой режим реализован в NX и в CATIA, хот€ поддержка ≈— ƒ дл€ этих систем совсем не главное.

Ѕолее того, режим условного отображени€ плавных переходов должен быть главным, ибо это чертЄж, а не рисунок из учебника по начертательной геометрии. ѕо большому счЄту, другие режимы, где отображаютс€ или не отображаютс€ воображаемые линии перехода, можно в программе не делать вообще. «абыть про эти воображаемые линии перехода. ¬место них должны отображатьс€ на чертеже линии условно отображЄнных плавных переходов.

≈сли плавные переходы не показывать, то у большинства чертежей литых деталей и особенно отливок не будет видно ничего, кроме внешнего контура, так как там везде уклоны и скруглени€.

≈щЄ момент. Ќа чертежах литых деталей и особенно отливок чаще всего размеры можно проставить только от этих самых линий условно отображЄнных плавных переходов. Ќе всегда можно проставить такие размеры на разрезах.

ѕример видов на чертеже отливки, изометри€ которой приведена выше.

 ƒ на литые детали и отливки

 ƒ на литые детали и отливки

Ќа рисунке прекрасно видно, что единственными приемлемыми и пон€тными €вл€ютс€ виды, где плавные переходы показаны условно. “ам и размеры легко проставить от линий условно показанных плавных переходов. Ѕолее того, если на чертеже не показывать плавные переходы условно, то у большинства размеров, импортированных в чертЄж из 3D модели, концы размерных линий будут Ђвисеть в воздухеї, так как рЄбра, от которых были проставлены эти размеры в 3D модели, исчезли после операций скруглени€.

–еализовать режим отображени€ плавных переходов условно можно, например, так. ѕосле операции Ђскруглениеї в модели где-то должны сохран€тьс€ линии (видимые линии перехода), по которым выполн€лась операци€ Ђскруглениеї. ¬ чертеже на ассоциативных видах/разрезах нужно сделать новый режим показа линий перехода. Ќазвать его можно, ну скажем, Ђплавные переходы условної или Ђскруглени€ условної. ѕри этом режиме воображаемые линии переходов скрываютс€, а сохранЄнные в 3D модели линии, по которым были построены скруглени€, делаютс€ видимыми. “ип линии Ч сплошна€ тонка€, с возможностью настройки типа линии. Ќу конечно, нужно как-то сделать правильную видимость этих линий в зависимости от положени€ вида/разреза. Ќапример, дл€ усечЄнного конуса это может выгл€деть так:

 ƒ на литые детали и отливки

3. —круглени€

ѕожалуй, самый главный функционал у литейщиков. «десь всЄ просто. ѕрограмма должна построить плавный переход вдоль рЄбер или видимых линий перехода в терминологии ≈— ƒ. „аще всего конструктору даже не важно значение этого скруглени€ по всему пути, лишь бы оно было построено. ƒл€ достижени€ цели можно даже ввести в команде Ђскруглениеї опцию Ђс уменьшениемї. “о есть, если программа на каких-то рЄбрах заданного пути не может построить скругление с заданным значением, она должна его уменьшать до момента, когда скругление она построить сможет. ƒальше снова увеличить до заданного значени€. Ќапример, нужно построить R8.  оманда построить не смогла. Ќажимаем опцию Ђс уменьшениемї и задаЄм минимальное значение скруглени€, например R4, и смотрим. —кругление построено.

4. ”клоны

ѕри конструировании литых деталей и отливок, как правило, примен€ют следующие типы уклонов.

  1. ∆Єлтый. Ђ“окарныйї уклон. ѕредставл€ет собой обычный конус. Ќедостаток в том, что заданное значение уклона есть только на центральной линии. „ем ближе к бокам, тем уклон меньше. ƒелаетс€ командой Ђѕовернутьї. “акой уклон иногда примен€етс€ из-за простоты изготовлени€.
  2. —иний. Ђ‘резерныйї уклон. Ќедостаток в том, что получаетс€ много ненужного Ђм€саї на боках. ƒелаетс€ от плоскости.
  3.  расный. јвтор статьи эту опцию назвал бы просто Ђќт линииї или Ђќт ребраї. ¬ данном случае указываетс€ ребро на пересечении цилиндрической грани и торца и направление Ч кака€-то вертикальна€ лини€. ¬ результате команды лини€ ребра остаЄтс€ неизменной, а плоска€ грань торца становитс€ сложной гранью, у которой в любом вертикальном сечении будет лини€ под заданным углом уклона.
 ƒ на литые детали и отливки

¬ некоторых CAD-системах не представлен третий (красный) тип уклона. » это становитс€ проблемой.

5. ѕроверка размерной цепочки у деталей, изготавливаемых литьЄм с последующей механической обработкой

√лавна€ проблема таких чертежей состоит в том, что в насто€щее врем€ редко кто соблюдает п. 4.15 √ќ—“ 2.307-2011 Ђ≈— ƒ. Ќанесение размеров и предельных отклоненийї.

     4.15 ѕри выполнении рабочих чертежей деталей, изготовл€емых отливкой, штамповкой, ковкой или прокаткой с последующей механической обработкой части поверхности детали, указывают не более одного размера по каждому координатному направлению, св€зывающего механически обрабатываемые поверхности с поверхност€ми, не подвергаемыми механической обработке

“о есть суть вопроса состоит в том, чтобы по каждому координатному направлению детали сто€л только ќƒ»Ќ размер между гранью, получаемой литьЄм (литейной, или черновой, базой Ч указываетс€ на чертеже отливки, п. 4.7 √ќ—“ – 53464-2009), и гранью, получаемой механической обработкой (базой механической обработки Ч гранью, получаемой при первой операции мехобработки).

     4.7 Ќа чертеже отливки (или чертеже детали с нанесенными размерами отливки) следует указывать измерительные базы (базы разметки) и базы первоначальной обработки поверхностей.

¬се остальные размеры по этому направлению должны быть указаны либо между необрабатываемыми гран€ми, либо между обработанными гран€ми. ѕри этом литейна€ (чернова€) база не может быть обрабатываемой гранью, только необрабатываемой. ¬ общем случае литейных (черновых) баз должно быть три Ч по одной дл€ каждой из осей пространственной системы координат.

≈сли не соблюдать это требование, то получитс€ цепочка размеров, которую невозможно выполнить при механической обработке отливки. “о есть получаетс€, что конструктор, разрабатывающий деталь, получаемую литьЄм с последующей механической обработкой, и определ€ет цепочкой размеров пор€док операций механической обработки. ѕоэтому очень важно, чтобы эта цепочка размеров была правильной. Ётот вопрос очень хорошо освещЄн в книге ќрлов ѕ. ». ќсновы конструировани€, ћашиностроение, в 2-х кн., 1988 г.

 ак можно сделать автоматическую проверку этого требовани€ ≈— ƒ? —делать это можно в 3D, выделив четыре типа граней 3D модели.

  1. √рань, полученна€ удалением сло€ материала (механической обработкой). «нак шероховатости черт. 2а (галочка) или 2б (галочка с полочкой) √ќ—“ 2.309-73 с указанием значени€ параметра шероховатости, например Ra=3,2. √раницы грани изображаютс€ сплошной толстой линией; если граница грани плавный переход, то сплошной тонкой линией.
  2. √рань, не требующа€ удалени€ сло€ материала (полученна€ литьЄм или штамповкой). «нак шероховатости черт. 2а (галочка) или 2в (галочка с кружочком) √ќ—“ 2.309-73 с указанием значени€ параметра шероховатости, например Ra=50. √раницы грани изображаютс€ сплошной толстой линией; если граница грани плавный переход, то сплошной тонкой линией.
  3. √рань, образованна€ материалом определЄнного профил€ и размера (прокатом), не подлежаща€ дополнительной обработке. «нак шероховатости черт. 2в (галочка с кружочком) √ќ—“ 2.309-73 без указани€ значени€ параметра шероховатости. √раницы грани изображаютс€ сплошной толстой линией; если граница грани плавный переход, то сплошной тонкой линией.
  4. √рань издели€-заготовки, из которой дополнительной обработкой или переделкой изготовл€ют деталь. Ўероховатость не указываетс€. √раницы грани изображаютс€ сплошной тонкой линией.

„ерт.2

ƒл€ деталей, изготавливаемых литьЄм с последующей механической обработкой, достаточно двух первых типов граней, назовЄм их обработанные и необрабатываемые. ƒл€ каждого типа грани можно сделать свою текстуру.

¬ 3D модели будет пон€тно, дл€ какого типа граней поставлен размер, и станет возможным сделать проверку приведенного выше требовани€ ≈— ƒ. ѕри этом следует учесть то, что необрабатываемые грани, как правило, имеют литейный уклон и размеры дл€ таких граней обычно проставлены не от самих граней, а либо от рЄбер на концах этих граней, либо от рЄбер, которые были до операций скруглени€, то есть Ђвис€т в воздухеї, про это говорилось выше. –азмером от обработанной грани нужно считать размер либо от самой обработанной грани, либо от ребра, которое находитс€ на пересечении двух обработанных граней или на пересечении обработанной и необработанной граней. ѕоэтому должно провер€тьс€ условие, чтобы было не больше одного размера в одном направлении между обработанной гранью и чем-то ещЄ, кроме обработанной грани.

 роме того, это позволит правильно оформить чертЄж детали с дополнительной обработкой или переделкой п. 1.3 √ќ—“ 2.109-73. Ёто очень важно дл€ конструкторов пресс-форм и штампов, которые их проектируют с использованием стандартных покупных заготовок.

Ёто позволит задать неуказанные предельные отклонени€ размеров между гран€ми, получаемыми литьЄм, а не только мехобработкой. ¬ыгл€деть это будет так:

  • неуказанные предельные отклонени€ размеров между гран€ми, получаемыми мехобработкой, будут указаны по √ќ—“ 30893.1-2002, например Ђќбщие допуски по √ќ—“ 30893.1 − mї;
  • неуказанные предельные отклонени€ размеров между гран€ми, получаемыми литьЄм, будут указаны по √ќ—“ – 53464-2009, например Ђ“очность отливки 9-0-9-6 √ќ—“ – 53464-2009. ѕоле допуска симметричноеї.
«аключение

ќбозначенные проблемы актуальны дл€ чертежей и 3D моделей не только литых деталей и отливок, но и деталей, изготавливаемых другими способами, в частности деталей, получаемых гор€чей объЄмной штамповкой с последующей механической обработкой, и поковок. ќт имени инженеров-конструкторов автор статьи обращаетс€ к разработчикам CAD-систем с просьбой найти решение этим интересным задачам.


јвтор статьи выражает благодарность следующим специалистам за ценные замечани€, высказанные при подготовке этой статьи:

Ќурмагомеду ƒжафарову, заместителю директора компании ЂЋитмашдетальї г. ћосква,
¬алентине  ондратенко, главному металлургу  аширского литейного завода Ђ÷ентролитї,
ƒенису —ухорукову, к.т.н., доценту ¬ладимирского государственного университета,
—ергею ѕетрову, главному конструктору ¬ладимирского электромоторного завода.


 онтакты

телефон: +7 904 253-51-10
e-mail: ks0@yandex.ru


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Dassault Systèmes и софтверна€ республика
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2021 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.