CC BY
11
Разработка библиотеки трехмерных геометрических макромоделей агрегатов малых
экструзионных линий с раздувом Ломовская Е. В. , Алешкова Е. Н.
2Ломовская Елена Владиславовна /Lomovskaya Elena Vladislavovna - заведующая отделением очного обучения,
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области, Волгодонский техникум металлообработки и машиностроения;
2Алешкова Елена Николаевна /Aleshkova Elena Nikolaevna - заведующая учебной частью,
Волгодонский инженерно-технический институт, Национальный исследовательский ядерный университет Московский
инженерно-физический институт, филиал, г. Волгодонск
Аннотация: в статье рассматривается работа по расширению библиотеки программного комплекса для размещения и компоновки производств тонких полимерных материалов геометрическими макромоделями малых экструзионных линий с раздувом, разработанными на основе исходных фото- и видеоматериалов, для предоставления возможности пользователю выбора агрегатов малых экструзионных линий с раздувом по следующим параметрам: производительность, энергопотребление, показатели качества, цена. Ключевые слова: трехмерное моделирование, компьютерная графика, автоматизированное
проектирование, экструзия.
Современные производства полимерных пленок характеризуются: большим количеством стадий, на каждой из которых используется сложное технологическое оборудование; частой перенастройкой оборудования на различные типы продукции; большим количеством режимов функционирования агрегатов для каждого типа изготавливаемой пленки [1]. Каждая из этих особенностей влияет на результирующие характеристики пленок и определяет эффективность и конкурентоспособность производства на рынке.
Для получения оптимального решения планировки производственных участков и систем, в особенности автоматизированных, приходится разрабатывать большое количество альтернативных вариантов. Однако это не гарантирует получения окончательного решения, так как при данном методе не учитывается пространственное функционирование элементов оборудования, расположенного на участке, со средствами обеспечения его функционирования. Решение данных задач достигается за счет использования систем автоматической поддержки принятия решений [2].
Таким образом, гибкий проблемно-ориентированный программный комплекс, включающий методы, алгоритмы и библиотеки геометрических макромоделей позволит решить задачу компоновки и размещения технологического оборудования сложного перенастраиваемого много-ассортиментного производства [3].
Работа по расширению библиотеки программного комплекса включает в себя: определение особенностей производства полимерных пленок как объекта изучения и моделирования; анализ инструментальной среды геометрического моделирования; разработку геометрических макромоделей малых экструзионных линий с раздувом; расширение библиотеки программного комплекса.
Экструдерные формователи находят применение во многих сферах производства, от создания продукции до утилизации отходов [4]. В процессе экструзии твердые материалы преобразуются в непрерывную однородную расплавленную массу. При производстве пленки плавятся порошковый пластик или пластиковые брикеты, полученная масса подается через головку и после охлаждения приобретает необходимую форму. Пленки, полученные методом экструзии с раздувом, как правило, экструдируются вертикально в трубчатую форму, которая охлаждается, сплющивается и наматывается как тонкая пленка.
В качестве программной системы для геометрического моделирования используется Autodesk 3ds Max, исследование которого выявило наличие обширных средств по созданию разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей, включающих: полигональное моделирование,
моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS); моделирование на основе порций поверхностей Безье; моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.
Принцип работы установки для получения рукавной пленки заключается в следующем. Полимер, находящийся в вязкотекучем состоянии, поступает в головку через боковой вход, поворачивая на 90°. Проходя через винтовой распределитель, расплав попадает непосредственно в формующий канал между дорном и мундштуком и выходит через кольцевую щель в виде круглой цилиндрической заготовки. Затем заготовку раздувают до необходимого диаметра воздухом, подаваемым через отверстие в дорне. Таким образом формируется пленочный рукав. Охлаждение рукава осуществляется с помощью равномерного обдува потоком воздуха из обдувочного кольца. Далее пленочный рукав, проходя через складывающее устройство, вытягивается тянущими валками и в сложенном виде через систему обводных валков поступает в намоточное устройство, где готовая пленка наматывается на шпулю.
В силу несжимаемости материала раздув сопровождается одновременным уменьшением толщины стенки заготовки. Избыточное давление внутри рукава поддерживается, с одной стороны, дорном формующей головки, а с другой - тянущими валками. Для обеспечения постоянства толщины и ширины пленки давление внутри рукава необходимо сохранять постоянным. Другими технологическими параметрами, влияющими на геометрические параметры пленки и ее качество, являются
производительность экструдера, скорость вытяжки и температурное распределение в цилиндре и головке экструдера.
В моделировании важно соблюдать принцип наглядности, так как создание моделей предполагает, хотя и в упрощенной форме, копирование существующих в действительности технических объектов [5]. Созданные трехмерные объекты изначально выглядят довольно просто и могут отличаться только цветом. Чтобы наделить объекты физическими свойствами - прозрачностью, шероховатостью, способностью преломлять или отражать свет, необходимо для каждого объекта сцены установить характеристики материала. Помимо цветов и свойств, материалу может быть назначена текстура. Структура трехмерной геометрической модели малой экструзионной линии с раздувом представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Структура модели
Расширение библиотеки программного комплекса происходит путем добавления паспорта технологического оборудования в структуру информационного обеспечения (рис. 2).
Рис. 2. Модель агрегата производственной линии
Подобным образом происходит расширение библиотеки геометрических макромоделей программного комплекса для размещения и компоновки производств тонких полимерных материалов и другими производственными линиями, такими как: линия грануляции, печати, ламинации и т. п. [6].
Литература
1. Раувендаль К. Экструзия полимеров. СПб.: Профессия, 2006. 800 с.
2. Усачев Ю. И., Сакулин С. В., Тагильцев С. В. Компьютерное моделирование производственных систем с использованием программного модуля «Robot Expert» // Вестник науки и образования. 2014. № 2(2). С. 19-21.
3. Ломовская Е. В., Алешкова Е. Н. Автоматизированное проектирование трехмерных геометрических моделей. // Наука, техника и образование. 2015. № 4 (10) С. 69-73.
4. Никулин А. Н. Трехмерное моделирование экструдерного формователя. // European science. 2015. № 2 (3). С. 8-12.
5. Хадина С. Н. Формирование универсальных компетенций учащихся через проектную деятельность на уроках технологии. Техническое моделирование. // Проблемы современной науки и образования. 2012. № 4(14). C. 117 - 120.
6. Ломовская О. В., Иванов А. Б., Чистякова Т. Б. Интеллектуальная система проектирования интерактивной модели завода по производству полимерных пленок. // Научно-практическая конференция, посвященная 184-й годовщине образования Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) (Санкт-Петербург, 29 - 30 ноября 2012 г.). СПб: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2012. С. 154-155.
