Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 25
От формы
изделия зависит
его эстетическое
восприятие,
которое может
меняться под
воздействием
различных
факторов.
Прагматическая
и эстетическая
компоненты
входят в геометрию
различных
изделий в
неодинаковых
пропорциях.
Иногда они
достигают
полного единства,
например, в
совершенных
обводах современного
воздушного
лайнера или
сверхзвукового
истребителя,
а иногда отдельные
детали конструкций
могут не обладать
эстетическим
воздействием,
но выполнять
важные функции.
Создание
геометрических
форм продолжается
и на этапе подготовки
производства,
когда проектируется
и изготовляется
различная
технологическая
оснастка, включающая
материальные
носители
геометрической
информации:
шаблоны, эталоны,
стапели…
Потребности
современной
техники необычайно
расширили
диапазон используемых
геометрических
форм. В последние
десятилетия
распространены
задачи, связанные
с автоматической
реализацией
самого процесса
формообразования
на станках с
числовым программным
управлением
(ЧПУ). Наиболее
трудоемкой
из этих задач
является расчет
траектории
обработки
сложной поверхности
с учетом требуемой
точности, геометрии
режущего инструмента
и кинематических
особенностей
станка.
Особенностью
современного
этапа развития
техники является
качественно
новый подход
к проектированию
и разработке
новых видов
изделий, базирующийся
на принципе
оптимизации
параметров
изделия на
этапе предварительного
проектирования.
Глубокий и
всесторонний
анализ решений,
принимаемых
на стадии
проектирования,
позволяет
существенно
снизить сроки
и затраты на
проведение
испытаний,
доводку и внедрение
изделия в серийное
производство.
Сокращение
сроков разработки
новых образцов
и ускорение
научно-технического
прогресса
невозможны
без самого
широкого внедрения
вычислительной
техники в процесс
проектирования.
Одним из
основных способов
использования
вычислительной
техники является
применение
совершенных
систем автоматизированного
проектирования
(САПР) на базе
все более мощных
ЭВМ, периферийной
техники и широко
развитого
математического
и программного
обеспечения.
В нашей стране
эти системы
впервые появились
в начале 60-х годов.
Первый период
характеризовался
созданием
систем, автоматизирующих
традиционно
сложившиеся
методы и приемы
в проектировании
и на производстве.
Например, в
авиастроении
в первую очередь
автоматизация
коснулась
весьма трудоемких,
но легко формализуемых
плазовых работ.
Другим направлением
стало применение
вычислительной
техники и устройств
машинной графики
для изготовления
технической
документации.
Из нетрадиционных
работ этого
периода важное
место заняла
автоматизация
расчета управляющих
программ для
оборудования
с ЧПУ. Подобные
системы, с одной
стороны, автоматизировали
лишь отдельные
звенья производственного
цикла, а с другой,
- как правило,
были приспособлены
к условиям
конкретного
производства.
Это сужало
область применения
разработок
и ограничивало
возможности
кооперации
в их развитии.
В начале 70-х
годов стала
очевидной
необходимость
создания
интегрированных
систем, обеспечивающих
автоматизацию
проектирования
и технологической
подготовки
производства
(ТПП) в едином
цикле. При создании
таких систем
подразумеваются
определенные
изменения
технологии
в направлении
стандартизации
технической
информации
и усовершенствования
производственных
процессов за
счет применения
ЭВМ и оборудования
с ЧПУ.
В данной
работе рассматриваются
вопросы автоматизации
ТПП с использованием
CAD/CAM-систем
(ниже приведено
описание используемых
систем) на примере
подготовки
производства
деталей и узлов
крыла; особый
акцент поставлен
на верхнюю
панель крыла,
представляющую
собой типовой
элемент конструкций,
выполняемых
из композиционных
материалов.
На всех этапах
создания изделия
происходит
обработка в
той или иной
форме различной
геометрической
информации,
относящейся
к этому изделию.
При проектировании
исходные данные
об объекте
преобразуются
в геометрические
образы его
отдельных
агрегатов, и
синтезируется
образ самого
изделия –
математическая
модель объекта.
Предварительная
оценка проектного
решения и этап
конструирования
включают комплекс
расчетов для
выявления
характеристик
(прочностных,
гидродинамических
и т.п.) изделия
и его элементов.
Источником
информации
на этом этапе,
а также при
подготовке
производства,
когда проектируется
и изготавливается
необходимая
технологическая
оснастка, и,
наконец, в процессе
контроля
изготовленных
узлов и деталей
является
математическая
модель объекта.
Таким образом,
все расчеты,
выполняемые
в процессе
создания объекта,
базируются
на геометрической
информации
об изделии,
которая как
бы объединяет
все этапы указанного
процесса. Это
обстоятельство
находит свое
отражение в
автоматизированных
системах
проектирования
и технологической
подготовки
производства.
Основной компонентой
этих систем
является подсистема
геометрического
моделирования.
Такие системы
включают также
подсистемы
создания программ
траекторий
инструмента
для оборудования
с ЧПУ.
В настоящее
время в нашей
стране наиболее
широкое распространение
получили системы
«Cimatron
it»,
«Unigraphics»
и «Астра».
«Астра» это
автоматизированная
система геометрических
расчетов, ее
назначение
– геометрическое
обеспечение
процессов
автоматизированного
проектирования
и ТПП изделий,
имеющих сложные
пространственные
обводы. К ним
непосредственно
относятся
объекты авиастроительной
отрасли.
Система
«Астра» универсальна,
т.е. ее можно
адаптировать
к различным
предметным
областям. В
связи с этим
программное
обеспечение
системы многоуровневое.
Первый уровень
– базовый – не
зависит от
конкретной
области применения.
Он включает
системные
блоки, набор
обслуживающих
программ, пакет
стандартных
модулей. Второй
и третий уровни
– проблемные
– создаются
в процессе
адаптации
системы к конкретной
предметной
области. Второй
уровень объединяют
программы,
наиболее общие
для данной
области. К ним
относятся
программные
средства
математического
моделирования
объектов этой
области и программы,
реализующие
операции над
ними. Третий
уровень обеспечивает
решение задач
предметной
области в конкретных
условиях
конструкторского
бюро или предприятия.
Этот уровень
наиболее подвержен
изменению.
В настоящее
время в авиационной
промышленности
система «Астра»
не находит
широкого применения
и используется
в основном для
расчетов программ
движения инструмента,
как постпроцессор
для преобразований
объемов информации,
для расчетов
малок и т.п. Ее
заменили более
мощные и развитые
системы автоматизированного
проектирования
и изготовления.
Следующую
систему – систему
«Unigraphics»
- называют
интерактивной
системой
автоматизации
проектирования
и изготовления.
Подсистема
CAD данного продукта
предназначена
для автоматизации
проектных,
конструкторских
и чертежных
работ на современных
промышленных
предприятиях.
Подсистема
CAM обеспечивает
автоматизированную
подготовку
управляющих
программ для
оборудования
с ЧПУ на основе
математической
модели детали,
созданной в
подсистеме
CAD. В дальнейшем
наряду с ЧПУ
будет использоваться
аббревиатура
NC (Numerical
Control),
что дословно
переводится
как «числовое
управление».
Unigraphics - это трехмерная
система, которая
позволяет
идеально
воспроизвести
почти любую
геометрическую
форму, оперируя
числами с удвоенной
точностью.
Комбинируя
эти формы, можно
спроектировать
изделие, выполнить
инженерный
анализ и выпустить
чертежи. После
завершения
проектирования
модуль Manufacturing
позволит Вам
указать геометрию
детали, задать
технологические
параметры
(например, диаметр
инструмента)
и автоматически
сформировать
траекторию
движения инструмента
в виде файла
CLSF (Cutter
Location
Source
File),
что дословно
переводится
как «исходный
файл положения
инструмента».
Позднее этот
файл, используется
в качестве
исходных данных
для расчета
управляющих
программ.
Геометрическое
моделирование
в UNIGRAPHICS
дает конструктору
возможность
быстро выполнить
как концептуальный
проект, так и
детальное
проектирование.
Используется
подход, основанный
на типовых
элементах
формы, типовых
операциях
эскизах, дающий
возможность
создать и
интерактивно
редактировать
сложную твердотельную
модель. Твердотельное
моделирование
дает конструктору
метод моделирования,
который интуитивно
легче и понятнее,
чем традиционное
проволочное
и поверхностное
моделирование.
Старые CAD
системы использовали
методы проектирования
каркаса кривых
и поверхностей.
Такая модель
могла редактироваться,
но полностью
теряла информацию
о взаимосвязи
геометрических
элементов,
участвовавших
в построении
твердого тела.
Модуль
геометрического
моделирования
в UNIGRAPHICS
реализует новый
подход, сочетающий
традиционное
и параметрическое
моделирование.
Это дает пользователю
свободу в выборе
методов построения
в наилучшей
степени отражающих
его потребности.
Иногда вполне
достаточно
каркасной
модели и нет
необходимости
в более сложном
твердом теле.
Однако одновременно
в системе
присутствует
богатый набор
методов параметрического
и традиционного
твердотельного
моделирования.
Все вместе дает
возможность
быстро создать
и легко управлять
реалистичной
твердо тельной
моделью.
После того,
как модель
построена, она
может быть
отредактирована
в технике управления
параметрами,
даже если в ее
построении
и не использовались
эскизы. Система
способна наложить
на модель
автоматические
ограничения,
однако такие
ограничения
работают, как
бы вторым планом
и могут быть
легко преодолены
прямым редактированием
модели. С помощью
такого подхода
удается избежать
ситуации, когда
не пользователь
управляет
системой, а она
диктует ему
свои условия.
Этот
недостаток
присущ
чисто
параметрическим
системам
моделирования.
«Cimatron
it»
- еще одна система,
имеющая широкое
распространение
на территории
России, на
предприятиях
авиационной,
автомобильной
промышленности,
энергетического
машиностроения,
а также литейно-штамповочных
производств
различных
областей.
1
CAD
– Computer-added
Designer
– автоматизированное
проектирование; CAM
– Computer-added Manufacturing – автоматизированное
изготовление; CAE
– Computer-added
Engineering
– автоматизированное
конструирование
(разработка).
Крыло трапециевидной
формы в плане
выполнено по
двухлонжеронной
схеме с силовой
обшивкой и
поперечным
набором из 11
нервюр. В конструкцию
крыла входит
ниша основной
стойки шасси,
фара, элерон
с сервокомпенсатором
и закрылок.
Первый лонжерон
крыла в сечении
представляет
собой двутавр,
проходящий
через левую
и правую консоли
сквозь фюзеляж.
Полки лонжерона
– многослойные
углеорганопластиковые
панели, склеиваемые
под прямым
углом с сэндвичевой
плоской стенкой,
изготавливаемой
из двух многослойных
лицевых панелей
швеллерного
сечения, между
которыми –
сотовый заполнитель
– полимерсотопласт
(ПСП) толщиной
8мм. Второй лонжерон
имеет швеллерное
сечение, полученное
соответствующей
выклейкой слоев
углеорганопластика.
Он также проходит
от концевой
нервюры №9 правой
консоли и, сквозь
фюзеляж, до
концевой нервюры
левой консоли
и одновременно
служит задней
стенкой крыла
в районе элеронов
(от нервюры №6
до нервюры №9).
Нервюры крыла
механообрабатываемые
и листовые
детали, состоящие
из лобика (все
нервюры крыла),
средней части
(все нервюры)
и задней части
(нервюры №1, 2, 2а,
3, 3а, 4 и 5).
Лобовые кромки
крыла (их две
– от нервюры
№1 до фары, расположенной
между нервюрами
№4 и 5, и от фары
до нервюры №9),
стенка, расположенная
перед элероном
и законцовка
также многослойные
конструкции
из чередующихся
слоев стеклоткани
и углеродной
ленты.
Верхняя и
нижняя обшивки
представлены
сэндвичевыми
панелями, состоящими
из внутренних
и наружных
обшивок, окантовок
и сотового
заполнителя
(ПСП толщиной
8мм). В верхней
панели имеется
два окна под
заправочные
горловины
(топливные баки
расположены
в крыле между
нервюрами №2
и 4, и между лобиком
и первым лонжероном).
В нижней панели
имеется окно
под нишу стойки
шасси.
|