CC BY
105
малогабаритных датчиков и микроэлектронных устройств и превзойти характеристики отечественных и зарубежных ударных стендов.
№ Параметр пружины № варианта
1 2 3
1 Наружный диаметр пружины, мм 55 50 50
2 Диаметр проволоки, мм 10,0 6,5 6,0
3 Полное число витков 18 18 18
4 Макс. усилие сжатия, Н 8222 2500 1870
5 Макс. касат. напряжение, МПа 1270 1233 1170
6 Масса пружины, кг 1,6 0,67 0,55
7 Жесткость пружины, Н/мм 65 12,5 10
8 Скорость перед ударом, м/с 43 31 20
9 Максимально возможное ускорение при «длинном» ударе, £ (м/с2) 15000g (150000) 10500g (105000) 17000 g (170000)
10 Тормозной путь, мм 21 16 14
Таблица. Параметры конструкции стенда
Для проектировщиков и наладчиков микромеханических датчиков, в первую очередь ММГ, необходимо иметь малогабаритные стенды, на которых можно было бы оперативно проводить испытания вновь изобретаемых или усовершенствованных датчиков. Показана реальная возможность создания таких стендов для исследования ударостойкости.
Разработана конструкция ударного стенда, рассчитаны характеристики стенда, включая параметры пружин, скорость перемещения стола, достигаемое линейное ускорение, массогабаритные характеристики. Выполнено моделирование движения стола, которое показало достижимость заявленных параметров. Приведенные данные свидетельствуют о реализуемости выдвинутых положений. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, проект 10-08-00153-а.
1. Евстифеев М.И. Проблемы расчета и проектирования микромеханических гироскопов // Гироскопия и навигация. - 2004. - № 1. - С. 27-39.
2. Пешехонов В.Г. Микромеханический гироскоп, разрабатываемый в ЦНИИ «Электроприбор» // Меха-троника, автоматизация, управление. - 2008. - № 2. - С. 29-31.
3. Челпанов И.Б. Автоматические технологические машины и оборудование. Испытания машин. - СПб: СПбГПУ, 2008. - 296 с.
Елисеев Даниил Павлович - ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», инженер-конструктор, eliseev.dp@gmail.com Серебряков Валентин Павлович - ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», инженер-конструктор, new2006box@rambler.ru
Чапурский Алексей Петрович - ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», инженер-конструктор, alexchap3@yandex.ru УДК 658.5.011
СОЗДАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЕТАЛИ В СРЕДЕ CAD-СИСТЕМЫ
Д.Д. Куликов, В.С. Бабанин
Рассматриваются возможности использования CAD-систем при проектировании параметрических моделей деталей. Представлен макрос, позволяющий разрабатывать параметрические модели в системе CATIA V5. Описан способ сохранения информации о параметрической модели из CAD-системы в систему автоматизированного проектирования технологических процессов.
Ключевые слова: конструктивный элемент, параметрическая модель детали, комплексный элемент, трехмерная аннотация, XML-документ.
Одной из важнейших задач, связанных с повышением уровня автоматизации систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП), является задача интеграции САПР ТП с CAD-системой, в среде которой создается 3D-модель детали. Сложность задачи вызвана сложностью распознавания конструктивных элементов (КЭ), к которым привык технолог (канавки, пазы, уступы, отверстия и т.д.), причем использование нейтральных форматов типа STEP и IGES практически не облегчает задачу распознавания КЭ [1]. Ввод в САПР ТП информации о КЭ детали позволяет использовать типовые планы обработки (ТПО) для этих КЭ и, следовательно, автоматически определять содержание технологических переходов. Использование ТПО позволяет на 30-40% уменьшить трудоемкость проектирования технологии изготовления деталей приборов и машин.
Один из возможных подходов заключается в параметрическом моделировании деталей. В этом случае создается параметрическая модель детали (ПМД), содержащая ее описание, включая КЭ детали. На базе такого подхода на кафедре технологии приборостроения была создана система «ТИС-Деталь», в которой описание детали выражается в виде иерархии фреймов, позволяющих создавать ПМД с любой степенью детализации [2]. Синтаксически ПМД представляет собой XML-документ, хранение которого может выполняться в удаленной базе знаний. Программное ядро системы «ТИС-Деталь» - это web-
сервис, доступ к которому осуществляется через удаленный сервер. Работа с системой заключается в анализе технологом чертежа детали и вводе в ПМД КЭ детали. Кроме того, в ПМД вводится информация об общих характеристиках детали, о заготовке, о наличии покрытий, термообработке и т.д. Однако трудоемкость создания ПМД остается достаточно высокой, особенно для сложных деталей. В связи с этим был проведен комплекс научных исследований, направленных на совмещение процесса создания 3Э-моделей деталей в ОАЭ-системе и получение параметрических моделей деталей в среде этой же системы. В качестве ОАЭ-системы была выбрана ОАТ1А У5 как система высокого уровня, обладающая большим набором функциональных возможностей, необходимых для решения поставленной задачи.
В первую очередь в рамках CATIA У5 была создана библиотека комплексных элементов, взятых из системы «ТИС-Деталь». Комплексный элемент - это конструктивный элемент, форма которого в определенных пределах зависит от параметров элемента.
Конструктивные элементы делятся на две категории. К первой относят элементы соединения (выпуклые элементарные тела) - цилиндр, конус, сфера. Элементы первой категории соединяются между собой в более сложные тела, при этом могут использоваться переходные элементарные поверхности (фаски, галтели, скругления). Например, комплексный элемент «цилиндр» имеет определенный набор параметров, показанный на рис. 1. Задавая те или иные параметры, можно получить различные по форме варианты элемента. В данном случае для этого задаются различные переходные элементы (фаски, скруг-ления и галтели). Ко второй категории относят элементы отсечения - канавки, пазы, уступы, отверстия. При использовании элементов второй категории элементы отсечения вычитаются из формируемого объекта.
В среде ОАТ1А У5 был разработан макрос, который обладает следующими возможностями:
- выбирать нужные комплексные элементы и выводить их графические образы на экран;
- выводить форму для выбранного элемента и вводить нужные параметры элемента в форму;
- настраивать графический образ на заданные параметры и выводить его на экран;
- формировать ХМЬ-фрагмент с описанием элемента и помещать его в ПМД детали.
Рис. 1. Комплексный элемент «Цилиндр открытый» (нотация системы «ТИС-Деталь»)
Рассмотрим работу макроса на примере для цилиндра, открытого слева. В рабочем окне макроса в выпадающем списке выбираем необходимую группу элементов, в данном случае это цилиндр, далее выбираем тип элемента - цилиндр, открытый слева. После выбора типа элемента на экран выводится модель элемента и форма, в которой пользователь может задавать значения необходимых параметров (рис. 2). Здесь же для удобства располагается схематическое изображение элемента. Для каждого параметра, кроме номинального значения, может быть введена и точность размера. Все размеры, а также параметры, характеризующие качество обрабатываемых поверхностей КЭ, показываются с помощью аннотаций [3].
Наименование Обоз. Отн. Величина Разм.
Метка М = Э1
Цлина цилиндра 1_ 50 мм,
Циаметр цилиндра О - 30 мм.
Угол левой фаски 1_11_ = 45 градус
Цлина левой фаски С1_ = 2 мм,
эадиус левого скругления = мм.
"алтель правая СР = 2 мм.
ЦИЛИНДР
- 10 3) „ Ч
]
Рис. 2. Окно редактирования для комплексного элемента «Цилиндр, открытый слева» после ввода параметров (нотация системы «ТИС-Деталь»)
Кроме макросов на элементы, разработаны макросы для ввода информация о заготовке, о наличии покрытий, о термообработке и т.д. При необходимости эта информация может быть выведена на экран в виде аннотаций.
С системных позиций деталь представляет собой иерархический объект с переменной структурой. По этой причине параметрическая модель детали может быть выражена как иерархия фреймов, слоты которых отражают параметры детали. Фреймовый подход позволяет описывать ПМД с любой необходимой степенью ее детализации. Формой выражения фреймов выбран ХМЬ-формат как удобный для передачи и обработки информации при решении технологических задач. В качестве примера ниже приведена запись двух слотов, выражающих параметры Ь и Б (в таблице) для цилиндра, показанного на рис. 2.
<раг> <1су 1>3</1су 1> <1су2>Э1</1су2> <раг> <1еу1>3</1еу1> <1еу2>Э1</1еу2>
<1еуЗ > 102</1еуЗ > <1еуЗ>102</1еуЗ>
<пате>Длина цилиндра</пате> <пате>Диаметр цилиндра</пате>
<оЬо/>Ь</оЬо/> <оЬо/>0</оЬо/.>
<от>=</от> <от>=</от>
<уе1>200</уе1> <уе1>100</уе1>
<га/т>мм</га/т> <га/т>мм</га/т>
</раг> </раг>
После завершения конструирования детали графическая и параметрическая модель (в виде ХМЬ-документа) могут быть зарегистрированы в РБМ-системе «8МАЯТЕАМ» и сохранены в ее электронном архиве. Перед записью в архив ПМД сжимается. Для этого с помощью словаря метаданных из слотов удаляются атрибуты параметров и заменяются системным обозначением параметра. В любой момент параметрическая модель детали может быть вызвана из архива, дополнена атрибутами параметров и передана в систему «ТИС-Деталь» для ее просмотра и редактирования. В этой системе вывод на экран информации о КЭ выполняется в форме, аналогичной той, которая показана на рис. 2.
Совместное использование систем «ТИС-Деталь» и «ТИС-Процесс» дает возможность для каждого КЭ выбирать из базы знаний их типовые планы обработки и, следовательно, автоматически определять те технологические переходы, которые необходимы для получения заданного КЭ, и применяемый инструмент. В результате проведенных исследований можно сделать вывод о возможности интеграции САПР ТП с САБ-системой на основе параметрического моделирования деталей. В дальнейшем предполагается провести комплекс исследований, аналогичный рассмотренным выше, применительно к операционным заготовкам.
1. ГОСТ Р ИСО 10303-1-99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Ч. 1. Общие представления и основополагающие принципы. - Введ. 01.07.2000. - М.: Госстандарт России, 2000. - 16 с.
2. Куликов Д.Д., Гусельников В.С., Бабанин В.С., Шувал-Сергеев Н.А. Проектирование операционных заготовок в среде САБ-систем. Методическое пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - 60 с.
3. Комисаренко А.Л. Методические рекомендации по лабораторному практикуму «Создание 3Б-аннотаций на виртуальной модели изделия». Методическое пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. -30 с.
Куликов Дмитрий Дмитриевич - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, ddkulikov@rambler.ru
Бабанин Виктор Сергеевич - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, студент, vsbabanin@mail.ru
