Алгоритм проектирования модели трубопровода сложной конфигурации для станка-трубогиба Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 629

АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДЕЛИ ТРУБОПРОВОДА СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ ДЛЯ СТАНКА-ТРУБОГИБА

С. В. Титенков1 , В. Ю. Журавлев2*

:АО «Красноярский машиностроительный завод» Российская Федерация, 660123, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29

E-mail: Kras@krasmail.ru 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*E-mail: VZ@sibsau.ru

Описывается алгоритм проектирования трубопровода сложной конфигурации (ТСК) для автоматизированного трубогибочного станка с ЧПУ с учетом требований отраслевого документа, регламентирующего изготовление ТСК - ОСТ 92-1600-84. Описываются сложности процесса проектирования пространственных трубопроводных систем (ПТС) производимых для базового модуля разгонного блока (БМРБ). Показаны примеры использования информационно-справочной системы высокопроизводительного устройства хранения информации с PDM-системой Windchill (или программы Lotsia PDMPlus).

Ключевые слова: базовый модуль разгонного блока, трубопровод сложной конфигурации, пространственные трубопроводные системы, система Windchill.

ALGORITHM DESIGN MODEL OF A PIPELINE OF COMPLEX CONFIGURATION FOR MACHINE-BENDING

S. V. Titenkov1, V. Yu. Zhuravlev2*

1JSC „Krasnoyarsk Machine Building Plant" 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660123, Russian Federation E-mail: Kras@krasmail.ru 2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: aaa@sibsau.ru

The paper describes an algorithm for designing a complex configuration pipeline (TSC) for an automated pipe bending machine with CNC, taking into account the requirements of the industry document regulating the manufacture of TSC - OST 92-1600-84. The article describes the complexity of the design process of spatial pipeline systems (PTS) produced for the base module of the upper stage (BMRB). Examples of using information and reference system of highperformance storage device with PDM-system Windchill (or Lotsia PDM Plus program) are shown.

Keywords: basic module of upper stage, complex configuration pipeline, spatial pipeline systems, Windchill system.

В настоящее время процесс проектирования, изготовления и монтажа трубопроводов сложной конфигурации, входящих в изделия РКТ, проходит несколько этапов:

- создание полномасштабного макета до начала производства изделия;

- создание по изготовленному макету эталонных трубопроводов;

- изготовление штатных трубопроводов;

- многократная подгибка штатных трубопроводов по эталону.

Это требует большого количества ручного труда и не дает гарантии обеспечения оптимальной конфигурации и надлежащего качества продукции.

Рабочие чертежи на трубопроводы сложной конфигурации представляют собой только схематическое изображение трассы трубопровода, что приводит к неудобству сборки и монтажа трубопровода.

Из-за сложной пространственной конфигурации трубопроводов, традиционные чертежи на монтаж их в составе изделия, содержат большое количество видов, сечений, по которым сложно представить пространственную конфигурацию сборки и монтажа трубопроводов без макетирования [1].

Внедрение комплексной автоматизированной системы проектирования, изготовления и монтажа трубопроводов сложной конфигурации с применением 3Б-модели позволяет:

- исключить сложный и трудоемкий процесс эталонирования трубопроводов;

- повысить точность изготовления и сборки трубопровода;

- исключить операцию подгибки по месту;

- автоматизировать всю технологическую последовательность от проектирования до монтажа трубопроводов;

Решетневскуе чтения. 2018

- исключить влияние субъективного человеческого фактора на основных этапах работ;

- улучшить технологию изготовления трубопроводов и их монтажа в составе узла и изделия за счет перехода на работу с 3Б-моделью изделия или агрегата и визуализации процесса монтажа с установленной последовательностью сборки (создание видеороликов для обучения персонала сборочных производств);

- создать и хранить конструкторско-технологи-ческие данные в электронном виде в единой базе данных - Windchill.

В настоящее время на российском рынке программных средств, применяемых для автоматизации конструкторско-технологического проектирования и решения других задач автоматизации технической подготовки производства, представлены все известные системы автоматизированного проектирования (CAD). Данные программы подразделяют на CAD-системы: нижнего; среднего и верхнего уровней.

К системам нижнего уровня, предназначенным для автоматизации выпуска конструкторской и технологической документации, подготовки управляющих программ, сокращения времени разработки проектов, относят CAD - системы:

- AutoCAD, Mechanical Desktop (Autodesk Inc., США);

- T-FLEX CAD 2D (Топ Системы, Россия);

- Компас-График (Аскон, Россия) и др.

К CAD-системам среднего уровня проектирования трубопроводных систем, которые позволяют создать объемную модель изделия, по которой контролируется взаимное расположение деталей, определяются инерционно-массовые, прочностные и прочие характеристики, моделируются все виды ЧПУ-обработки, отрабатывается внешний вид по фотореалистичным изображениям, относят:

- Inventor (Autodesk Inc., США);

- SolidWorks (Dassault Systemes SolidWorks Corp., Франция);

- SolidEdge (Siemens PLM Software, Германия) (бывший UGS, США);

- T-FLEX CAD 3D (Топ Системы, Россия);

- КОМПАСА (Аскон, Россия);

- ADEM (АДЕМ Технолоджиз, Россия) и др.

CAD-системы верхнего уровня применяют в случае массового производства деталей или высокотехнологичных деталей с большой добавленной стоимостью, в ином случае данные CAD-системы могут не окупить свои лицензионные, временные, организационные, технологические и прочие затраты. К ним относятся CAD-системы:

- CATIA (Dassault Systemes, Франция);

- Siemens NX (Siemens PLM Software, Германия) (бывший UGS, США);

- Pro/Engineer ^S, США).

Этап конструкторского моделирования трубопровода в 3D-модель с сохранением полученного результата в электронном архиве в АО «Красмаш» выполняют в программе Solid Works (а также в программах: Creo Parametric, Компас 3D, AutoCAD Inventor, T-Flex) с использованием информационно-справоч-

ной системы, в том числе единую систему конструкторской документации (ЕСКД) через ТехноПРО.

Алгоритм компоновки трубопровода в ОАЭ-системе состоит из следующих этапов:

1. Создание упрощенных ЗЭ-моделей деталей и узлов изделия, необходимых для однозначного определения зон прокладки трасс трубопровод;

2. Создание упрощенных габаритных ЗЭ-моделей основных элементов (ёмкостей, ферм, переходников и. т. д.) и их взаимная увязка;

3. Предварительное расположение и прорисовка штуцеров на емкости, к которым будут стыковаться трубопроводы;

4. Предварительная прорисовка на переходнике основных элементов мест крепления трубопроводов;

5. Взаимная увязка элементов между собой, привязка к их основным плоскостям стабилизации;

6. Предварительное размещение арматуры (клапанов, наконечников, тройников и т. д.) изделия осуществлялось с учетом удобства обслуживания и ремонта, а также минимальных прямолинейных участков и радиусов гиба.

Создание модели трубопровода в ОАЭ-системе состоит из следующих этапов:

1. Прокладка трассы трубопровода с учетом зон обхода зон отсеков, минимальных зазоров и возможности их дополнительного крепления, с определением начальных, конечных точек трассы трубопровода (см. рисунок, а).

2. Уточнение компоновки изделия по результатам анализа и оптимизации трассы трубопровода.

3. Создание библиотеки ДСЕ трубопровода и элементов его крепления: уголка для крепления трубопровода, шпильки для крепления трубопровода, прижима для крепления трубопровода, наконечника трубопровода, компенсатора трубопровода, компенсатора трубопровода.

4. Поэлементное разнесение сборки трубопровода.

5. Анализ, оптимизация трассы трубопровода и проверка на допустимые зазоры и пересечение с трассами близлежащих трубопроводов после размещение ДСЕ в трубопроводе и элементов его крепления.

6. Проработка этапов сборки изделия и технологической возможности изготовления трубопровода и определение мест разъема трубопровода и разбиение трубопровода на несколько, с определением положения монтажных стыков с учетом возможности сборки, сварки, рентгеноконтроля и испытаний.

7. Уточнение компоновки изделия по результатам анализа и оптимизации трассы трубопровода.

8. Определение мест нанесения маркировки на трубопроводе.

9. Получение окончательной модели трубопровода после уточнения компоновки изделия (рисунок, б).

В конце этапа получается изготовление предварительного изделия - шаблона (эталона). Процесс эталонирования трубопровода регламентируется нормативным документом ОСТ 92-1600-84 [2].

Из представленных рисунков видна сложная конфигурация значительного количества трубопроводов. Учитывая большое число трубопроводов (разных

диаметров и траекторий) используемых при создании БМРБ сложность и трудоёмкость технологического процесса изготовления их эталонов и самих изделий ведёт к увеличению сроков внедрения КД в производство, что в свою очередь увеличивает сроки изготовления БМРБ.

б

Определение дополнительного места крепления, начальных и конечных точек трассы трубопровода, 3Б-модель трубопровода

Учитывая безусловность выполнения гособорон-заказа, сокращение временных издержек постоянной отработки технологии изготовления на трубогибах разных 3Б-трубопроводов, из разных материалов,

диаметров и партий поставки, исключит риски временных задержек изготовления выпускаемого изделия.

Выполнение вышеуказанных задач требует создание универсальной технологической методики запуска изготовления трубопровода 3Б-конфигурации, которая должна включать в себя решение всех возможных причин внештатных ситуаций работы станка -трубогиба, позволять минимальными временными и материальными затратами выходить в режим штатной работы.

Библиографические ссылки

1. Никишев А. А., Титенков С. В., Запорожский А. С. 3Б-моделирование при проектировании пространственных трубопроводных систем // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф., посвящ. памяти генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева : в 2 ч. ; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1.

2. ОСТ 92-1600-84. Производство трубопроводов. Общие технические условия. Эталонирование трубопроводных систем, гибка труб и формообразование концов трубопроводов. М. : Стандартинформ, 1984. 96 с.

References

1. Nikishev A. A., Titenkov S. V., Zaporozhsky A. S. 3D modelirovanie pri proektirovanii prostranstvennih truboprovodnih sistem [3D-simulation at designing space pipeline systems]. Reshetnevsky readings : materials of the XVII Intern. scientific. cohf. consecrated memory gener. designer rocket-space systems acad. M. F. Re-shetnev : 2 parts ; under the general editorship of Y. Y. Loginov ; Sib. state aerospace. univ. Krasnoyarsk, 2013. Part 1.

2. OST 92-1600-84 Proizvodstvo truboprovodov. Ob-shie tehticheskie uslovia. Etalonirovanie truboprovodnih system, gibka trub I formoobrazovanie koncov trubopro-vodov. [State Standard 92-1600-1984. Production of pipelines. Standardization of pipeline systems, pipe bending and shaping of pipeline ends] Moscow, Standartinform Publ., 1984. 96 p.

© Титенков С. В., Журавлев В. Ю., 2018