АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И СОЕДИНЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ САПР
Кузнецов Д.О., Шкаберин В.А. (БГТУ, г.Брянск, РФ)
Разработка нового изделия – сложная задача, при решении которой конструктор должен не только обеспечить высокий технический уровень этого изделия, но и в полной мере учесть требования производства, то есть обеспечить его технологичность. Вопросы анализа изделия на технологичность являются одними из важнейших при выполнении курсовых и дипломных проектов по специальности “Технология машиностроения”.
Одним из основных направлений обеспечения технологичности конструкции изделия (ТКИ) является обеспечение технологичности конструктивных форм деталей изделия, так как конструкция во многом определяет трудоемкость и технологическую себестоимость изготовления, являющихся основными показателями технологичности.
В связи с тем, что обеспечение ТКИ является сложной многовариантной задачей, наиболее комплексное и эффективное ее решение возможно только при использовании интегрированных САПР (CAD/CAM/CAE-систем), получивших в последнее время широкое распространение в сфере технической подготовки производства.
Задачи по обеспечению ТКИ можно разделить на несколько групп (согласно ГОСТ 14.201-83):
1. Комплекс работ по снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделия и его монтаже вне предприятия-изготовителя.
2. Комплекс работ по снижению трудоемкости, стоимости и продолжительности технического обслуживания и ремонта.
3. Комплекс работ по снижению материалоемкости.
Каждая из перечисленных задач может в той или иной степени быть решена применением соответствующих инструментальных средств интегрированных САПР.
Основными средствами, характерными для большинства интегрированных САПР “легкого” класса, являются: наличие библиотек и справочно-информационных баз данных типовых конструктивных решений, средства проектирования деталей на основе конструктивно-технологических элементов (features), средства параметризации и т.д. Данные средства позволяют решать задачи, связанные с повышением уровня стандартизации, унификации, конструктивной преемственности изделий.
Интегрированные САПР “среднего” класса обладают более широкими возможностями по сравнению с “легкими” САПР с точки зрения обеспечения ТКИ: расчеты конструкции с целью оптимизации массы и выявления рациональной компоновки изделия, наличие специализированных модулей расчета и проектирования технологической оснастки, визуализация работы сборок, оптимизация траектории режущего инструмента и др.
CAD/CAM/CAE-системы “тяжелого” класса обладают наиболее полным и совершенным набором средств, необходимых для обеспечения ТКИ. Кроме средств, присущих системам “среднего” и “легкого” классов, “тяжелые” системы обладают рядом уникальных возможностей: возможность просмотра работы сборки в режиме реального времени, конструирование литейной и штамповой оснастки на основе моделирования технологических процессов, использование инженерных знаний в виде баз знаний и т.д.
Проведенный анализ широкого спектра интегрированных САПР различных уровней показывает, что, хотя средствами CAD/CAM/CAE-систем могут решаться в настоящее время множество задач обеспечения ТКИ, однако ни в одной из систем не существует модуля или подсистемы, функции которой были бы направлены на комплексное решение указанных задач. В связи с этим проблема создания автоматизированной системы обеспечения технологичности конструктивных форм изделий является весьма актуальной.
В некоторых работах рекомендуется производить отработку на технологичность путем анализа конструкции после завершения этапа рабочего проектирования. Безусловно, такой подход является полезным, но он касается в большинстве случаев обеспечения технологичности деталей, не затрагивая таких вопросов, как рациональная компоновка, рациональное членение конструкции изделия и т.д. Однако решение именно этих вопросов, осуществляющееся на ранних стадиях проектирования, дает гораздо больший эффект.
Таким образом, главной задачей разрабатываемой системы является обеспечение ТКИ на всех этапах проектирования, начиная с концептуального проектирования (когда решаются вопросы о составе конструкции, ее компоновке, рациональном членении конструкции и т.д.) и проектирования сборочных единиц и соединений (когда необходим анализ вариантов соединений и выбор оптимального), и заканчивая проектированием деталей.
Информационным обеспечением системы должна являться база знаний, содержащая возможные варианты конструктивных решений для разных этапов проектирования, а также правила выбора решений, наилучших с точки зрения технологичности.
В данный момент ведется работа по созданию алгоритмов выбора конструктивных решений на уровне сборочных соединений. В частности, рассматриваются соединения, передающие крутящий момент.
К настоящему времени был проведен качественный анализ вариантов конструкций шлицевых соединений и способов осевой фиксации. На этом этапе были выявлены достоинства и недостатки вариантов, характеризующие их с точки зрения технологичности как механообработки деталей, так и сборки соединения в целом.
В настоящий момент осуществляется программная реализация некоторых модулей системы. В качестве программной среды для разработки автоматизированной системы используется интегрированная САПР “T-Flex CAD”.