CC BY
35
Маркин А. В. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА УЗЛА СОПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОТТЕДЖЕЙ ИЗ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЗАКАЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Проектирование для позаказного производства представляет собой процесс проектирования на основе использования объекта-прототипа с учетом разумных пожеланий заказчика. Для получения готовых чертежей в сжатые сроки учет пожеланий заказчика по изменению определенных параметров коттеджа-прототипа осуществляется на этапе эскизного проектирования с использованием средств автоматизации процесса проектирования.
Основным методом, реализующим концепцию организации позаказного производства, является реинжиниринг прототипного изделия, осуществляемый на основе использования структурно-атрибутивной модели (САМ) коттеджа из лесоматериалов (КЛМ) в рамках реализации концепции "безошибочного проектирования". САМ содержит информацию по всем аспектам проектирования, возведения и эксплуатации КЛМ и служит базисом для последующего реинжиниринга.
Элементы сопряжения играют особую роль в процессе производства КЛМ, во многом определяя их качественные эксплуатационные характеристики и предельные сроки службы. Основное их назначение в создании прочного и плотного соединения всех деталей с условием обеспечения несущей способности и долговечности соединенных элементов и всей конструкции.
Аналитическая модель прототипного объекта КЛМ состоит из трех взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга моделей:
ро =мк им^ \]мктто (1)
где Мк - конструктивная модель прототипного объекта; Муз - модель узлов сопряжения; Мктто - модель конструкторско-технологических требований и ограничений (КТТО).
Одной из задач практической реализации концепции "безошибочного проектирования" является разработка САМ обобщенного узла сопряжения элементов коттеджа в соответствии с (1), которая является составной частью эскизной САМ КЛМ. Она должна обеспечивать эскизный способ исходного представления информации, что позволяет максимально исключить участие человека в формировании исполнительных координат. В соответствии с этим узел сопряжения может быть описан множеством сопрягаемых элементов Е и множеством соединительных элементов Б:
N М
^=№)и(и^) (2)
/=1 j=\
При этом количество соединительных элементов может быть равно одному и более. При кажущемся отсутствии соединительных элементов в узле (например, соединение типа "шип-паз") соединительные элементы присутствуют и являются составной частью сопрягаемых элементов.
САМ узла сопряжения показана на рис. 1. При проектировании КЛМ почти все возможные способы сопряже-
ния элементов сводятся к четырем вариантам:
- соединение элементов из однородного материала (древесины) в пределах одного конструктивного элемента объекта, например соединение между собой деревянных брусьев стены (здесь конструктивным элементом является стена);
- соединение элементов из разнородных материалов (одним из материалов, как правило, является древесина) в пределах одного конструктивного элемента объекта, например соединение между собой деревянной обрешетки кровли с черепицей (здесь конструктивным элементом является кровля);
- соединение элементов из однородного материала (древесины) в пределах различных конструктивных эле-
ментов, например соединение деревянных брусьев одной стены с деревянными брусьями другой стены;
- соединение элементов из разнородных материалов (одним из материалов, как правило, является древесина) в пределах различных конструктивных элементов, например соединение деревянных брусьев стены с фундаментом.
На уровне эскизного проектирования соединительный элемент представляется абстрактным понятием, объединяющим в себе определенную комбинацию крепежных элементов (из древесины или другого материала, или клеевого состава) и отверстий (наличие отверстия не является обязательным условием). Его структура содержит информацию, необходимую и достаточную для моделирования, визуализации и учета любого реально используемого соединительного элемента.
Рис. 1 - Структурно-атрибутивная модель узла сопряжения.
Наименование соединительного элемента представляет собой идентификатор, присвоенный ему в соответствии с принятой на конкретном производстве системой классификации и кодирования. Он позволяет объединить идентичные элементы при составлении спецификаций и ведомости расхода соединительных элементов.
Отверстие является одной из важнейших деталей соединительного элемента. В условиях жестких временных ограничений и высоких требованиях к качеству коттеджа не допустимо выполнять отверстия непосредственно на строительной площадке. При возведении объекта готовые строительные изделия должны быть только собраны с использованием крепежных элементов. Под отверстием понимается объект, характеризующийся глубиной и сечением (контуром) отверстия. Сечение и параметры отверстия, представленного в общем виде, изображены на рис. 2. Определив все параметры отверстия, можно получить описание всех требуемых видов отверстия, используемых в узлах сопряжения. В реальности, как правило, большая часть параметров представленного отверстия не используется. Наиболее простым случаем является вариант отверстия под болт диаметром db: Ll=L2=Lз=L4=(db+Л); Rl= R2= Rз= R4= R5= R6= R7= R8=(db+й)/2; dl=d2=dз=d4=0; Hl=0.
При описании отверстия используются еще два параметра: двухпозиционный параметр, определяющий место расположения отверстия, и глубина отверстия ^. Для случая сквозного отверстия параметр ^ принимается равным толщине соединяемой детали Щ.
Предлагаемая структура соединяемого элемента, использующая параметры описания отверстия, реализует модельное представление многообразия однотипных по назначению, но различных по исполнению соединительных элементов. Аспектный характер понятия отверстие обеспечивает полный препроцессинг модели в части корректности узлов сопряжения на уровне эскизного проектирования узлов сопряжения, что полностью соответствует требованиям концепции "безошибочного проектирования".
1-1 (2-2)
Рис. 2 - Параметры отверстия узла сопряжения.
Помимо данных узла сопряжения в САМ КЛМ инкапсулируются две группы методов:
- методы, определяющие алгоритмы и правила размещения узлов сопряжения на модели КЛМ;
- методы, контролирующие соответствие положения и параметров узла сопряжения условиям КТТО.
Первая группа методов определяет места позиционирования отверстий на сопрягаемых элементах в зависимости от типа сопряжения и параметров соединительных элементов:
{X, Y}i, j=F([E1, ..., Ek], O1, ..., On), (3)
где {X, Y}i, j - координаты i-ого отверстия на j-ом сопрягаемом элементе; Ek - характеристики взаимного расположения сопрягаемых элементов; On - модели отверстий.
Использование соотношения (3) сводит проектные операции формирования узлов сопряжения к решению формализованной задачи определения координат отверстий в соответствии с параметрами, показанными на рис. 2, на этапе эскизного проектирования в автоматизированном режиме.
Вторая группа методов анализирует множество элементов вида (3) и определяет степень соответствия их
взаимного расположения возможностям совместного использования и КТТО. При обнаружении несоответствия
выполняется автоматическая корректировка абстрактных координат несовместимых элементов, после чего производится повторный анализ.
Таким образом, разработанная объектная САМ узлов сопряжения элементов КЛМ охватывает все множество реальных соединительных элементов. Она характеризуется эскизным способом исходного представления конструкторско-технологической информации, что позволяет максимально исключить участие человека в формировании исполнительных координат и существенно снизить общее время проектирования и изготовления КЛМ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Йордон, Э. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании [Текст] : [пер.
с англ.] / Э. Йордон, К. Аргила - М.: Лори, 1999. - 268 с.
2. Ли, К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) [Текст] : [пер. с англ.] / СПб.: Питер, 2004. - 560 с.:ил.
3. Маркин, А. В. Аспектные модели коттеджей из лесоматериалов для позаказного производства [Текст] /
4. А. В. Маркин, В. Н. Харин, В. В. Щекалев; Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 2006. - 13с.: ил.
- Библтогр.: с. 13. - Деп. В ВИНИТИ 27.11.2006, № 1462-В2006.
5. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. [Текст]. - М.: ГП ЦПП, 1995. - 47 с. : ил.
