Методические рекомендации

Титульный лист методических рекомендаций

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/40

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

МЕТОДИЧЕСКИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

по изучению дисциплины «Применение новых технологий при проектировании и конструировании технологических машин»

для студентов специальности 050724 «Технологические машины и оборудование»

Павлодар

Лист утверждения методических рекомендаций

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/41

Проректор по УР

_________

«___»________200_г

Составитель: доцент, к. т.н. _________

Кафедра металлургии

Методические рекомендации

по изучению дисциплины «Применение новых технологий при проектировании и конструировании технологических машин»

для студентов специальности 6М072400 «Технологические машины и оборудование»

Рекомендована на заседании кафедры

«__»_________20__г., протокол №___

Заведующий кафедрой _________

Одобрено УМС факультета металлургии, машиностроения и транспорта

«__»________200_г., протокол №___

Председатель УМС ________

ОДОБРЕНО:

Начальник ОПиМОУП _________ «___»_______20__г.

Содержание

Введение 3

1 Программа дисциплины 4

2 Контрольные вопросы 6

Литература 7

Введение

Развитие металлургии на современном этапе должно осуществляется на основе дальнейшей разработки технологических процессов, освоения новых технологических схем, при широком внедрении механизации, автоматизации и компьютеризации производства.

Масштабы промышленного производства, в частности добычи полезных ископаемых, достигли настолько больших размеров, что дальнейшее развитие производства без широкого и ускоренного внедрения новой техники, модернизации и реконструкции невозможно. Исключительное значение для металлургической промышленности приобретает оснащение предприятий высокопроизводительным оборудованием, модернизация действующего оборудования и организация совершенной его эксплуатации.

В результате ускоряющегося развития науки и техники произошли значительные изменения в технике и технологии рудоподготовки, появились новые направления развития этой важной отрасли знаний, наметились новые технологические процессы, создано или проектируется более производительное оборудование. Нашли промышленное подтверждение или отвергнуты гипотезы, определяющие некоторые закономерности процессов дезинтеграции. Все это потребовало переосмысления старых тенденций, анализа и обобщения новых концепций в науке и технике дезинтеграции для дальнейшего ускорения научно – технического прогресса, новых подходов к техническому перевооружению рудоподготовительных отделений.

В цветной металлургии эти задачи самым непосредственным образом связаны с умением, получить максимальную отдачу от работы основного технологического оборудования предприятий.

При современном уровне использования оборудования и интенсификации процессов в металлургическом производстве один час простоев металлургических агрегатов приводит к потерям производства десятков и сотен тонн цветных металлов.

Реконструкция и техническое перевооружение металлургических предприятий являются весьма эффективными мероприятиями и широко осуществляются в последние годы. Реконструкция предприятия заключается в том, что помимо технического перевооружения производства она решает социально-экономические задачи по улучшению условий работы, упразднению ручного труда и, что особенно важно, позволяет в короткие сроки увеличивать мощность и производительность оборудования.

1 Программа дисциплины

Программа дисциплины включает в себя системы автоматизированного проектирования (САПР) машин и технологических процессов, современные разработки и основные направления развития автоматизированного проектирования металлургических машин и технологической подготовки их производства.

Задачи дисциплины - дать магистрантам знания в области систем автоматизированного проектирования (САПР) машин и технологических процессов, познакомить с современными разработками и основными направлениями развития автоматизированного проектирования металлургических машин и технологической подготовки их производства.

В результате изучения данной дисциплины магистранты должны иметь представление

- о системах автоматизированного проектирования (САПР) технологических машин и их применении на этапе конструирования;

- о современных разработках и основных направлениях развития автоматизированного проектирования металлургических машин и технологической подготовки их производства

знать:

­  принципы современных технологий автоматизированного проектирования машин и технологических процессов в машиностроении;

­  структуру и возможности современных САПР.

уметь:

­  использовать современные элементы систем автоматизированного проектирования при решении технологических и конструкторских задач;

­  работать с базами данных, подсистемами и пакетами прикладных программ, формирующими системы автоматизированного проектирования машин и технологических процессов их изготовления.

Для освоения данной дисциплины необходимы знания, умения и навыки приобретенные при изучении следующих дисциплин:

- информатика, инженерная графика, основы конструирования машин, конструирование металлургических машин.

Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины необходимы для сдачи государственного экзамена по специальности и подготовки магистерской диссертации.

Содержание дисциплины

Тема 1. Введение

Содержание курса. Автоматизация проектирования – неотъемлемая составляющая современного научно-технического прогресса. Проектирование технических объектов на современном уровне.

Рост вычислительной мощности компьютеров и распространение программного обеспечения проектирования. Практическая реализация целей и идей автоматизации проектирования, как способ повышения производительности труда инженерно-технических работников занятых проектированием. Проблемы создания и успешной эксплуатации технологических машин.

Рекомендуемая литература: [3, с. 10-19].

Тема 2. Уровни, аспекты и этапы проектирования технологических машин. Проектирование технических объектов. Иерархические уровни описаний проектирующих объектов. Аспекты проектируемых объектов. Нисходящее и восходящее проектирование. Внешнее и внутреннее проектирование. Унификация проектных решений и процедур. Виды описаний проектируемых объектов и классификация их параметров. Основные этапы конструирования металлургических машин и агрегатов. Задачи конструирования. Общие сведения о машинах и механизмах.

Рекомендуемая литература: [1, с. 13-71].

Тема 3. Типовые проектные процедуры.

Классификация типовых процедур (задач) проектирования. Процедуры анализа и синтеза. Одновариантный и многовариантный анализ. Структурный и параметрический синтез. Типичная последовательность проектных процедур. Примеры маршрутов проектирования технических объектов. Режимы проектирования в САПР. Основные характеристики и требования, предъявляемые к машинам и механизмам. Служебное назначение технологического оборудования. Содержание технических условий на оборудование. Стадии и этапы разработки конструкторской документации.

Рекомендуемая литература: [1, с. 86-101].

Тема 4. Современные компьютерные системы проектирования машин

Общие сведения. Постановка задач оптимизации. Методы поиска экстремума без ограничений. Методы нелинейного программирования с ограничениями. Подходы к постановке и решению обобщенных задач оптимизации. Программное обеспечение методов оптимизации. Получение эквивалентных схем технических объектов. Эквивалентные схемы механической поступательной, механической вращательной, гидравлической (пневматической), электрической и тепловой подсистем. Рекомендации к составлению эквивалентных схем. Типы связей между подсистемами различной физической природы. Сложные модели элементов технических объектов.

Рекомендуемая литература: [1, с. 121-254].

Тема 5. Mathcad. Универсальная расчетная система АРМ WinMachine.

Требования к математическим моделям. Классификация математических моделей. Математические модели, относящиеся к микро-, макро - и мета уровням. Методика получения математических моделей элементов. Преобразование математических моделей в процессе рабочих программ анализа. Формализация получения математических моделей систем (ММС).

Рекомендуемая литература: [1], 277-279, 24-28 стр.

Требования к методам и алгоритмам анализа. Математическая постановка типовых задач анализа. Анализ динамических процессов функционирования объектов, анализ статических состояний объектов, анализ частотных характеристик, анализ устойчивости, анализ чувствительности, статистический анализ. Выбор численных методов для решения задач анализа. Особенности постановки и решения задач анализа и подходы к решению задач синтеза.

Классификация задач параметрического синтеза. Математическая формулировка основной задачи оптимизации параметров и допусков. Разновидности постановок задач параметрического синтеза. Классификация задач структурного синтеза. Описание структур проектируемых объектов

Краевые задачи при проектировании технических объектов. Применение метода конечных элементов. Применение метода конечных разностей. программные комплексы на основе методов конечных разностей и конечных элементов. Применение методов граничных элементов.

Рекомендуемая литература: [6], 186-208 стр.

Тема 6. Система проектирования AutoCAD. Создание и редактирование чертежей в AutoCAD 2012

Основные концепции графического программирования. Функциональные графические программы. Графическое построение в декартовой и полярной системах координат. Пакеты сервисных программ. Языки графического программирования. Виды операторов. Порядок размещения операторов. Основные принципы графических расширителей проблемно-ориентированных языков. Языковой интерфейс ядра графической системы. Графические драйвера для устройства отображения с помощью дисплеев и графопостроителей.

Рекомендуемая литература: [1], 277-279, 24-28 стр.

Тема 7. Трехмерное проектирование в КОМПАС-3D LT.

Системы геометрического моделирования T-FLEX, КОМПАС-3D.

Системы каркасного моделирования. Системы поверхностного моделирования. Системы твердотельного моделирования. Немногообразные системы моделирования. Системы моделирования устройств. Моделирование для Web.

Моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство.

Средства импорта/экспорта моделей (форматы IGES, SAT, XT, STEP, VRML) для обеспечения функционирования комплексов, содержащих различные CAD/CAM/CAE системы.

Рекомендуемая литература: [4, с. 25-37].

Тема 8. Технологии быстрого прототипирования деталей и узлов машин и механизмов.

Лазерная стереолитография. Засветка слоя фоточувствительного полимера. Лазерное спекание легкоплавкого порошка. Технология FDM. Автоматизированная обработка данных экспериментальных исследований технологических машин.

Основные методы автоматизированной обработки данных. Применение методов интерполяции данных. Выбор аппроксимирующих функций. Программная реализация методов обработки данных. Обработка статистических данных.

Рекомендуемая литература: [4, с. 54-70].

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение

1.  САПР в машиностроении. Рекомендуемая литература: [6], 273-279 стр.

2.  САПР в литейном производстве. Рекомендуемая литература: [6], 279-285; 295-296 стр.

3.  САПР в металлургии. Рекомендуемая литература: [6], 277-295 стр.

4.  САПР в кузнечнопрессовом производстве Рекомендуемая литература: [6], 370-371; 373-376 стр.

5.  Методы получения математических моделей технических объектов на микроуровне. Рекомендуемая литература: [6], 305-316 стр.

6.  Основные положения получения математических моделей технических объектов на макроуровне Рекомендуемая литература: [6], 306-318 стр.

7.  Автоматизированная обработка данных экспериментальных исследований технологических машин Рекомендуемая литература: [6], 220-226 стр.

2 Контрольные вопросы

Организация процесса проектирования объектов техники. Характеристика процесса разработки САПР. Состав и структура САПР. Характеристика возможностей универсальных САПР для конструирования (AutoCAD, T-Flex, Компас). Классификация САПР. Понятие об автоматизации процесса проектирования и САПР. Цели и задачи разработки САПР. Характеристика процесса разработки САПР. Методическое обеспечение САПР. Информационное обеспечение САПР. Подходы к процессу проектирования. Принципы иерархичности, декомпозиции и итерационности. Виды обеспечения САПР. Программное обеспечение САПР. Организационное обеспечение САПР. Характеристика и задачи решаемые САПР ТП и др. Организация процесса проектирования объектов техники. Состав и структура САПР. Лингвистическое обеспечение САПР. Математическое обеспечение САПР. Техническое обеспечение САПР. Причины появления САПР. Основные этапы и стадии разработки САПР. Математические модели. Требования к математическим моделям. Классификация математических моделей. Постановка и подходы к решению задач анализа. Требования к методам и алгоритмам анализа. Постановка и подходы к решению задач синтеза Классификация задач параметрического синтеза. Методы получения математических моделей технических объектов на микро уровне. Общие сведения о моделировании на макро уровне. Процедуры параметрической оптимизации. Основные концепции графического программирования. Системы геометрического моделирования. Основные двухмерные операции в системе КОМПАС. Панель Геометрия (КОМПАС). Панель Редактирование (КОМПАС). Состав и виды обеспечения САПР Панель Обозначение (КОМПАС). Основные трехмерные операции КОМПАС. Что представляет собой Дерево построения.

Литература

Основная

1. Разработка САПР: в 10 книгах. Под ред. – М.: Высшая школа, 1990.

2. Быков обеспечение САПР в машиностроении, 1989.

3. AutoCAD 2000. Библия пользователя. Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1040 с.

4. , Matlab как система программирования научно-технических расчетов. М. Мир, 2002. – 350 с.

Дополнительная

5. Норенков систем автоматизированного проектирования: Учебник для ВУЗов. М.: МГТУ им. , 1994. – 207 с.

6. Системы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов в машиностроении/ Под ред. – Л.: Машиностроение, 1986. – 319 с.

7. САПР, или как ЭВМ помогает конструктору. М.: Высшая школа, 1987. – 205 с.

8. AutoCAD 2002, 2002LT, 2000. Справочник команд. – М.: Кудиц-образ, 2002. – 720 с.