Автореферат (Метод автоматизированного проектирования формообразующей оснастки элементов авиационной техники), страница 3

Экспертная система предлагаетпользователю различные варианты типоразмеров заготовок для изготовления силового набора,схемы расположения элементов, инструменты получения внешней поверхности.15Модуль анализа результатов позволяет оценить точность полученной итоговой поверхности.В случае положительного решения, система подготавливает выходные данные, формирует отчетпо проведенным рассуждениям. Если точность поверхности не удовлетворяет пользователя, тосистема предлагает уточнить проектные параметры, а если цель опять не достигнута, изменитьстратегию формирования каркаса оснастки.Результатом главы является алгоритм создания формообразующей оснастки в системеFORMOS (рис.

5).Рисунок 5 – Алгоритм работы системы FORMOSТретья глава посвящена описанию основных возможностей и принципов работы созданнойсоискателем автоматической системы проектирования формообразующей оснастки элементовавиационной техники.16Программа,получившаяназваниеFORMOS,предназначенадляпроектированияформообразующей оснастки, разработки каркаса и нахождения расстояния между элементами,прогнозирования характеристик оснастки на этапе технологической подготовки производства.Система позволяет:− сократить время и повысить качество работы технологи на этапе технологическойподготовки производства;− провести анализ 3D модели объекта или его частей;− рассчитать схему расположения элементов каркаса для различных материалов ипровести сравнение вариантов исполнения каркаса;− провести анализ напряженно-деформированного состояния элементов (деталей, узлов иагрегатов) оснастки;− выбрать метод получения внешней поверхности;− проводить подготовку специалистов в высших учебных заведениях.В основе FORMOS лежит продукционная экспертная система, расчетный блок и интерфейс,интегрированный в СГМ.

Программа FORMOS состоит из пяти модулей:− базы данных;− базы знаний;− препроцессора;− решателя;− постпроцессора.Блок-схема программы представлена на рисунке 6.Рисунок 6 – Функциональные модули системы FORMOS17Основные характеристики системы FORMOS приведены в таблице 1.Таблица 1 – Основные параметры программного комплекса FORMOSНаименование параметраЗначениеФормат входных данныхprt, iges, txt, stpНаправление расположения элементов2 ортогональных плоскостиТвердотельная модель,Тип рабочей геометриизамкнутая поверхностьМаксимальная точность математической модели1∙10-4 ммКоличество материалов в базе данных120Количество правил в экспертной системе40Количество инструментов в базе4Формат выходных данныхprt, iges, txt, stpРабота в модуле осуществляется в диалоговом режиме, пользователь последовательновыбирает параметры оснастки в порядке, регламентируемом экспертной системой.

ИнтерфейсFORMOS представляет собой окно в СГМ, содержащее поля ввода и вывода данных (рис. 7) .Рисунок 7 – Интерфейс программного комплекса FORMOSВчетвертойавтоматизированногоглавепроводятсяпроектныеисследованияпроектирования на основе экспертнойссистемыпомощьюмодуляи подтверждениеадекватности расчетной математической модели оснастки объектов авиационной техники (рис. 8).18Рисунок 8 – Результаты исследованийПроектные исследования были проведены на фюзеляже легкого многоцелевого самолета.Были получены значения шагов элементов каркаса, сформулированы рекомендации по выборуматериала и методу черновой и чистовой доработки. Результаты представлены на рисунках 9-10.Рисунок 9 – Результаты исследований19Рисунок 10 – Результаты проектных исследований легкого самолета mo =700 кгВ процессе проектных исследований было проведено сравнение конструкции 10 образцовоснастки выполненных без применения модуля FORMOS c конструкцией оснастки этих жеобразцов, но рассчитанных разработанным методом в автоматизированном модуле.

Сравнениепоказало, что в большинстве случаев шаг элементов был выбран менее, чем требовалось попрочностным и точностным критериям, что приводило к увеличению массы, количестваэлементов конструкции, повышению трудоемкости доработки и стоимости оснастки.20ВЫВОДЫРазработанный метод автоматизированного проектирования формообразующей оснасткиэлементовавиационнойтехникизаключаетсявинтеграциисистемыгеометрическогомоделирования и экспертной системы.

Метод позволяет сократить затраты и повысить качествопроектно-конструкторских работ за счет автоматизации процесса определения параметровоснастки и создания электронного макета оснастки.1. Созданная система FORMOS, основанная на экспертной системе и имеющая модуль,интегрированный в СГМ SolidWorks, позволяет в автоматизированном режиме проводитьанализ геометрии, проектирование и выбор оптимальных параметров конструктивносиловой схемы оснастки, формировать рекомендации по проектированию оснастки.2. В процессе параметрических исследований определен оптимальный шаг размещениясиловых элементов оснастки200 < T ≤ 250 ммдляD = 550 ммL = 2500 ммρ = 0,025 мм250 < T ≤ 300 мм дляD = 550 ммL > 3500 ммρ = 0,015 мм −1300 < T ≤ 350 ммD = 700 ммL = 2500 ммρ = 0,025 мм −1для−13. Анализ результатов напряженно-деформированного состояния, проведенный с помощьюсистемыконечно-элементногоанализаCOSMOSWorks,показывает,чтотранспортировочные и сборочные нагрузки оказывают слабое влияние на выбранную КССоснастки.

Напряжения для изделия с габаритными размерами 2500х5000 мм составляютσ≤80 МПа.4. В ходе проектных исследований выбраны типовые стратегии черновой обработки дляразличныхтиповповерхностейиКССоснастки.Прииспользованиисхемы«шпангоут+заполнитель» рационально использовать пенопласт в качестве заполнителя иобработку струной для D=550 мм, L=2500 мм, p=0,025 мм-1, и D=550 мм, L>3500 мм,p=0,015 мм-1. При малых шагах T≈h используется обработка шпангоутов на фрезерныхстанках, заполнитель не используется.5. Методика, алгоритмы и программный комплекс FORMOS использованы при созданиилегкого многоцелевого самолета с m0 = 700 кг . При создании мастер-модели фюзеляжаполучены следующие результаты:− точность изготовления агрегатов составляет 1 мм на размерности максимальногогабаритного размера 6500 мм;− трудоемкость изготовления 1 м2 площади поверхности макета фюзеляжа составила 192человеко-часа;− длительность процесса от создания электронной модели до изготовления фюзеляжасамолета составила 45 дней с учетом технологических перерывов.21Таким образом, в данной диссертационной работе разработано научное, методическое(подходы, алгоритмы) и программное обеспечение (система FORMOS) процедуры проектированияформообразующей оснастки объектов авиационной техники с габаритными размерами от 1000 до6000 мм с использованием экспертной системы при выработке проектных решений поконструкции оснастки.Основные положения диссертации опубликованы в работахв изданиях из перечня ведущих рецензируемых изданий, рекомендованных в действующемперечне ВАК:1.

Мартынова С.В. Этап макетирования при создании легкого многоцелевого самолета //Информационные технологии в проектировании и производстве, 2011. №4. C.39-42.2. МартыноваС.В.Формированиеподходакавтоматизированномумакетированиюкрупногабаритных объектов // Электронный журнал «Труды МАИ», 2012. № 53. Электронныйресурс: http://www.mai.ru/science/trudy.3. Мартынова С.В. Модуль системы автоматизированного проектирования формообразующейоснастки // В мире научных открытий. – Красноярск: Научно-инновационный центр, 2012.

–№10. – С. 23-36.4. Мартынова С.В., Куприков М.Ю. Экспертная система автоматизированного проектированияформообразующей оснастки FORMOS // Вестник Московского Авиационного Института, 2012.№5.в журналах, сборниках трудов и тезисах международных и всероссийских конференций:5. Мартынова С.В.

Матрица будущего // Журнал «Прикладная геометрия Инженерная графика икомпьютерный Дизайн» Выпуск № 9, Москва, 2007- С. 36-37.6. Мартынова С.В.Созданиеавтоматизированной методики макетирования объектов споверхностью двойной кривизны // Обеспечение качества на всех этапах жизненного циклаизделия. Под ред. Б.В Бойцова, Ю.Ю. Комарова. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2008. – 452 с. С.26-33.7.

Мартынова С.В. Масштабное прототипирование объектов со сложной поверхностью //Всероссийская студенческая научно-техническая школа-семинар «Аэрокосмическая декада».Под ред. М.Ю. Куприкова. – М.: Изд-во МАИ, 2008. – 100 с. С. 61-62.8. Мартынова С.В. Макетирование крупногабаритных объектов со сложной поверхностью //Будущее машиностроения России. Сборник трудов Всероссийской конференции молодыхученых и специалистов. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 332 с.

С. 286-288.9. Мартынова С.В. Современные САПР как инструмент каркасного макетирования // VIIIВсероссийскаянаучнаяконференциямолодыхученых,аспирантовистудентов"Информационные технологии, системный анализ и управление": Сборник трудов. – Таганрог:Изд. ТИЮФУ, 2010. - 423 с. С.275-278.2210.Мартынова С.В. Автоматизированное прототипирование изделий больших габаритныхразмеров // Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания: Сборник материалов IVМеждународной студенческой научно-практической конференции в 2-х частях. Часть 2. Подобщ. ред.

С.С. Чернова. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 2010. – 239 с. С. 45-46.11.Мартынова С.В. Требования к СГМ для решения вопросов каркасного прототипирования// Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания: Сборник материалов IVМеждународной студенческой научно-практической конференции в 2-х частях.