Автоматизированное прототипирование изделий больших габартных размеров Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Технические науки

45

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОТОТИПИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ БОЛЬШИХ ГАБАРТНЫХ РАЗМЕРОВ

© Мартынова C.B.*

Московский авиационный институт, г. Москва

Работа содержит методы, подходы и результаты решения вопросов прототипирования крупногабаритных объектов.

Вопросы макетирования изделий большой размерности актуальны во многих производственных и научных сферах. Прототипы, изготавливаемых изделий активно используются в композиционном производстве как технологическая оснастка, например при создании легких самолетов.

Решить задачи автоматизированного прототипирования объектов большой размерности со сложной поверхностью позволяет разработанная методика. Принцип методики заключается в воспроизведении поверхности в виде каркаса, содержащего продольные и поперечные сечения.

Основные этапы (рис. 1) методики автоматизированного прототипирования объектов большой размерности:

- разработка трехмерной модели изделия в САПР;

- разбивка исходной модели на компоненты в соответствии с технологическими требованиями;

- анализ возможности прототипирования компонента;

- выводы о необходимости дальнейшей разбивки компонентов;

- создание каркасной модели изделия в САПР;

- формирование файла для резки деталей на двух координатных лазерных станках с ЧПУ, содержащего предварительное расположение деталей на листах заготовках;

- создание и сборка каркаса модели на производстве;

- дополнительная технологическая доработка макета;

- проверка точности воспроизведения обводов изделия.

Автоматизировать получение каркаса модели помогает специально разработанный программный компонент для САПР, разделяющий трехмерную модель на компоненты с определяемым шагом и толщиной, в зависимости от свойств материала. Определение шага компонентов каркаса проводится на основании метода последовательных приближений, как результат анализа функции прогиба обводов на прототипируемых сегментах.

Каркас оптимизируется за счет уменьшения количества элементов без увеличения погрешности воспроизведения поверхности модели, целевой функцией является длина реза.

* Научный руководитель Куприков М.Ю., профессор кафедры «Инженерная графика», доктор технических наук.

46 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ XXI ВЕКА: СТУПЕНИ ПОЗНАНИЯ

Рис. 1. Этапы создания прототипа

В процессе анализа методики на примере легкого самолета разработаны ограничения, накладываемые на прототипируемое изделие:

- по габаритным размерам макетируемого компонента (max длина L, max ширина H < 6 метров);

- по максимальным размерам сечения (ограничены габаритными размерами листа заготовки);

- по погрешности поверхности (максимальная погрешность 0,03 % от габаритных размеров изделия).

В результате решения вопросов прототипирования:

- создано программное и научно-методическое обеспечения для решения вопросов макетирования изделий большой размерности со сложной поверхностью, обеспечивающее погрешность воспроизведения поверхности до 0,03 % от габаритов макетируемого объекта (отклонение от теоретического обвода до 1,5 мм на максимальной дистанции 6 метров);

- методика успешная апробирована на модели легкого многоцелевого самолета в масштабах 1:4, 1:1;

- методика показала свою инвариантность для различных по размерности типов самолетов.

- сформирован набор стандартных решений каркаса для фюзеляжей из различных материалов и разной формы.

Список литературы:

1. АбибовА.Л. Технология самолетостроения. - Машиностроение, 1982.

2. Буланов В.В. Воробей И.М. Технологии ракетных и аэрокосмических конструкций из КМ. - МГТУ, 1998.

3. Голубев И. С. Андреев В.В. Парафесь С.Г. Методы струкгурно-параме-трической оптимизации силовых авиационных конструкций. - М.: МАИ, 1991.

4. Морозов B.C. Войнов B.C. Введение в задачи оптимизации элементов конструктивно-силовой схемы ЛА. - М.: МАИ, 1990.