CC BY
15
Таким образом, проведенный комплекс работ благодаря применению CAD/CAE-систем позволит ускорить подготовку производства при существенном снижении затрат на технологическую отработку процессов изготовления деталей.
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России) по комплексному проекту 2012-218-03-120 «Ав-
томатизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научно-производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета» согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218.
Библиографический список
1. Абрамов Г.Г. Справочник молодого литейщика: Литье в песчано-глинистые формы: справочник для сред. проф.-техн. учеб. заведений. М.: Высш. школа, 1978. 199 с. (Профтехобразование. Литейное производство).
2. Гольдберг И.Е. Пути оптимизации литьевой оснастки: Её величество литьевая форма. 2-е изд., доп. СПб.: Научные основы и технологии, 2011. 352 с. [Серия «Золотой фонд конструктора»].
3. Дубицкий Г.М. Литниковые системы. Москва-Свердловск: Maшгиз, 1962. 256 с.
4. Иванов В.Н., Казеннов С.А., Курчман Б.С. и др. Литье по выплавляемым моделям / под общ. ред. Я.И. Шкленника, В.А. Озерова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1984. 408 с.
5. Кован В.М. Расчет припусков на обработку в машиностроении: справочное пособие. М.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроит. и судостроит. лит-ры, 1953. 208 с.
6. Святкин Б. К. Литье в кокили: учебник для техн. училищ. М.: Высш. школа, 1979. 176 с. (Профтехобразование. Литейное пр-во).
УДК 621.757
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА ТРЁХМЕРНЫХ ДОПУСТИМЫХ ОТКЛОНЕНИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ
© А.В. Шабалин1, Ю.С. Евстигнеев2, Д.Ю. Пискунов3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведен пример автоматизированного трехмерного размерного анализа, а также место этого анализа в процессе НИОКР. Показано, что применение данного анализа в процессе конструкторской подготовки позволит улучшить качество проектирования сложных наукоемких технических объектов, а также снизить трудоемкость их изготовления.
Ил. 7. Табл. 3. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: допуски; машиностроение; конструкторская подготовка производства; анализ собираемости.
APPLICATION PROSPECTS OF THE SYSTEM OF 3D PERMISSIBLE TOLERANCE COMPUTER-AIDED ANALYSIS
IN MECHANICAL ENGINEERING
A.V. Shabalin, Yu. S. Evstigneev, D.Yu. Piskunov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article gives an example of a three-dimensional computer-aided analysis and shows its place in research and development. The use of the three-dimensional computer-aided analysis in design preparation will improve the design quality of complex high-tech engineering facilities as well as reduce their labor intensity. 7 figures. 3 tables. 5 sources.
Key words: tolerances; mechanical engineering; designing preproduction; assemblability analysis.
Высокотехнологичные изделия, поставляемые современным производством, должны соответствовать требованиям заказчика и потребителя: выгодное соотношение цена-качество, выполнение изделием всех
требуемых функций, длительный срок эксплуатации; недорогое техническое обслуживание. Указанные требования выполняются при достижении таких целей, как серийное производство изделий, функциональ-
1Шабалин Антон Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения, тел.: 89148800312, e-mail: freeman@istu.edu
Shabalin Anton, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Mechanical Engineering, tel.: 89148800312, e-mail: freeman@istu.edu
2Евстигнеев Юрий Сергеевич, аспирант, тел.: 89041157393, e-mail: evstigneev.js@gmail.com Evstigneev Yuri, Postgraduate, tel.: 89041157393, e-mail: evstigneev.js @ gmail.com
3Пискунов Дмитрий Юрьевич, аспирант, тел.: 89500973762, e-mail: skeef90@yahoo.com Piskunov Dmitry, Postgraduate, tel.: 89500973762, e-mail: skeef90@yahoo.com
ность и технологичность конструкции изделия.
При запуске серийного производства изделий требуется провести комплексную техническую подготовку производства, которая подразделяется на конструкторскую и технологическую. Результатом конструкторской подготовки производства является комплект конструкторской документации, включающий в себя дета-лировочные и сборочные чертежи, спецификации и другие документы. В процессе технологической подготовки производства выполняется обеспечение качественного серийного изготовления изделий в заданные сроки при наименьших затратах труда и материальных средств.
Конструкторская и технологическая подготовки могут быть успешно проведены только на базе достижений научно-технического прогресса, на основе широких теоретических и экспериментальных исследований, необходимых для оценки и проверки ответственных решений, принимаемых при создании конструкции изделия и определении методов и средств его производства [3].
В современном производстве активно применяется понятие цифрового макета изделия, который содержит достаточную информацию для поддержки автоматизированных процессов ЖЦИ. Например, трёхмерная мастер-модель, входящая в состав ЭМИ, позволяют отказаться от увязочной оснастки, плоских и объемных плазов, шаблонов [3]. На плоских чертежах деталей, полученных по трехмерным моделям, конструкторы назначают допуски, основываясь на требованиях к эксплуатационным характеристикам, отраслевым стандартам и личном опыте в проектировании.
Этапы разработки изделия в процессе НИОКР осложняются многократным прохождением цикла отработки опытного образца (
Рис. 1).
Одной из причин этой ситуации является то, что
во время ОКР не учитывается пространственная природа отклонений размеров, а также их взаимное влияние в сборочном узле, вытекающее в накопленную погрешность. Вследствие этого на этапе сборки выполняются пригоночные и доводочные работы, которые значительно увеличивают время технической подготовки.
Эти проблемы могут быть вызваны не только некачественным проектированием детали или неправильно заданными допусками. Как показывает опыт, нормоконтроль цеха изготовителя часто пропускает допуски, описанные в отраслевых и прочих стандартах, вследствие чего деталь, изготовленная по недопустимой технологии, окажется в списке прошедших нормоконтроль. Разбираться в этом приходится конструктору, так как зачастую цех-изготовитель не может корректно сформулировать причину возникшей проблемы и обходится формулировкой "неблагоприятное сочетание допусков".
Безусловно, сначала конструктору приходится проверить все допуски на все размеры в собираемом узле, порой это весьма кропотливая работа, отнимающая не один день, а иногда и несколько недель (зависит от сложности узла). И только после завершения поиска собственных ошибок конструктор начинает разбираться в технологии изготовления детали, ищет ошибки в технологическом процессе и неправильные измерения контролёров.
Для решения подобных задач на некоторых предприятиях существуют целые подразделения, которые занимаются анализом назначенных конструкторами допусков, но сейчас всё это не автоматизировано в должной мере и отнимает непозволительно большое количество ресурсов предприятия.
Приведем следующий пример трехмерного размерного анализа в процессе конструкторской подготовки. Анализ проводился в системе «ГеПАРД» [4].
Разработка эскизного проекта
Разработка технического проекта
Разработка рабочей конструкторской документации на изготовление опытного образца
Утверждение рабочей
конструкторской доку-
ментации для органи-
зации серийного про-
изводства изделий
Отработка документации
Изготовление опытного образца
Проведение испытаний опытного образца
Изменение конструкторской документации опытного образца
Рис. 1. Этапы разработки изделия в процессе НИОКР
На рис. 2 изображена пресс-форма. Проведем экспериментальный расчет некоторых элементов пресс-формы. Для этого выделим подвижную часть (подсборку), которую будем анализировать (рис. 3). Сначала будем анализировать собираемость деталей, показанных на рис. 4 (с учетом назначенных посадок в сопряжениях втулок с отверстиями, допуска парал-
лельности сопрягаемых плоскостей и позиционных отклонений отверстий) и образующих «подсборкуО».
Обозначим поверхности, участвующие в размерном анализе «подсборки0»(рис. 5).
Значения исходных параметров точности (допусков) для деталей, изображенных на рис. 5, указаны в табл. 1.
Рис. 2. Пресс-форма
Рис. 3. Подвижная часть пресс-формы
Рис. 4. «Подсборка0»
Рис. 5. Обозначение поверхностей
Таблица 1
№ п/п Допуск Поверхность Значение
1-4 Допуск на диаметр (028Н7) Б11, Б12, Б13, Б14 (0;0,021)
5-8 Допуск на диаметр (028И6) Б22 (-0,013;0)
9-12 Позиционный допуск Б11, Б12, Б13, Б14 (0,005)
13-16 Допуск на диаметр (028Н7) Б31, Б32, Б33, Б34 (0;0,021)
17-20 Допуск на диаметр (028И6) Б21 (-0,013;0)
21-24 Позиционный допуск Б31, Б32, Б33, Б34 (0,005)
25 Допуск плоскостности Б35 (0,002)
Рис. 6. Диаграмма отклонений в сопряжениях втулок
В результате проведенного размерного анализа «подсборки0» были получены значения положительных и отрицательных отклонений в сопряжениях втулок (рис. 6), на основе которых конструктор может сделать ряд выводов. Во-первых, анализ проводился по методу «худшего случая» (полной взаимозаменяемости) и вероятность такого сочетания всех возможных отклонений крайне мала. Во-вторых, значения полученных максимальных отрицательных отклонений в сопряжениях втулок с плитами конструктор может использовать для корректировки назначенных допустимых отклонений. В-третьих, конструктор сам принимает решение о необходимости этой корректировки. Например, в рассматриваемой сборке для достижения полной взаимозаменяемости можно изменить посадки в сопряжениях втулок и отверстий с Н7/1л6 на Н7/д6 (минимальное значение зазора в сопряжениях должно составлять 0,010223).
Представим «подсборку2», изображенную на рис. 3, в разрезе (рис. 7). Найдем максимальные значения отклонения осей колонок (рис. 7, 1) от соосности с осями отверстий плит (рис.7, 2 и 4). Для этого будем имитировать позиционное отклонение каждого отверстия и подбирать соответствующее положение колонки в данном отверстии. Полученное максимальное значение угла Y отклонения оси равно 0,00033.
Из [5] (подставляя полученное значение угла и по известному параметру II) получим значение А = 0,0099
= 0,01. Данное значение соответствует максимально возможному позиционному отклонению отверстий плит друг относительно друга.
Рис. 7
Будем имитировать отклонения осей колонок от соосности относительно осей отверстий и находить отклонения точек сопрягаемых поверхностей в сопряжениях втулок (рис. 7, 3) и колонок. Полученные значения максимальных и минимальных положительных и отрицательных отклонений в сопряжениях для верхнего, среднего и нижнего положений плит показаны в табл. 2 (для номинальных диаметров колонок и отверстий во втулках) и в табл. 3 (для минимального зазора, равного 0,020).
Таблица2
Положение плит Макс. положит. отклонения в сопряжениях Мин. положит. отклонения в сопряжениях Макс. отриц. отклонения в сопряжениях Мин. отриц. отклонения в сопряжениях
Верхнее 0,010611 0,0 0,010612 0,0
Среднее 0,006611 0,0 0,006612 0,0
Нижнее 0,010611 0,0 0,010612 0,0
Таблица 3
Положение плит Макс. положит. отклонения в сопряжениях Мин. положит. отклонения в сопряжениях Макс. отриц. отклонения в сопряжениях Мин. отриц. отклонения в сопряжениях
Верхнее 0,02061 0,0 0,0 0,0
Среднее 0,01661 0,003388 0,0 0,0
Нижнее 0,02061 0,0 0,0 0,0
Исходя из значений, приведенных в табл. 3, конструктор может сделать вывод о том, что посадка во втулке обеспечивает необходимый зазор даже при максимальных значениях отклонений осей колонок от соосности.
Из рассмотренного примера видно, что применение автоматизированного трехмерного размерного анализа в процессе конструкторской подготовки позволит улучшить качество проектирования сложных наукоемких технических объектов, а также снизить трудоемкость их изготовления.
Библиографический список
1. Яблочников Е.И. Автоматизация технологической подготовки производства в приборостроении: учебное пособие. СПб.: СПБГИТМО, 2002. 4 с.
2. ГОСТ 2.052-2006 ЕСКД. Электронная модель изделия. М.: Стандартинформ, 2007. 6 с.
3. Современные технологии агрегатно-сборочного производства самолетов / Пекарш А.И., Тарасов Ю.М., Кривов Г.А. и др. М.: Аграф-пресс, 2006. 304 с.
4. Журавлев Д.А. О возможности моделирования деталей и сборок с учетом допустимых 3D отклонений в САПР // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. №4. С. 24-26.
5. Гаер М.А. Разработка и исследование геометрических моделей пространственных допусков сборок с использованием кватернионов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005.
