Диссертация (Разработка методики проектирования, расчета и изготовления теплообменного аппарата для малоразмерных ГТД с регенерацией тепла), страница 14

Использованиеавтоматизированныхсистемпроектированияпозволитрешатьсложныеконструкторские задачи в соответствии с современными требованиями по сроками стоимости. В авиастроении особое внимание уделяется оптимизацииконструкции по весовым и прочностным характеристикам, а также оптимизациивнешнейформы,экономическиеоткоторыхпоказателисущественноЛА [39].Независятсмотрянафункциональныето,чтоипроблемесовершенствования методов проектирования на этапах разработки посвященомножество работ данная проблема все еще остается актуальной, поскольку впроцессе проектирования существует необходимость в объединении множестваразличных факторов, их анализе и нахождении различных взаимосвязей.Особоактуальнаданнаяпроблемадлянаучно-техническихисследовательских организаций и институтов, где при создании инновационныхпродуктов требуется рассматривать различные геометрические конфигурацииодного и того же объекта.

Поэтому для таких организаций использованиестандартной методики проектирования при разработке инновационных продуктови проведении расчетных исследований отнимает много времени.100Вторая проблема, которая возникает при разработке элементов двигателейЛА, заключается во взаимодействии конструктора и технолога. Изобретательскаямысль не всегда успевает воплощаться в средства производства в связи, с чемвозникает диссонанс в связке конструктор - технолог. Несогласованная работаконструктора и технолога является одной из причин увеличения срокаизготовления деталей, узлов, а соответственно и двигателя в целом.Сократить время на этапах разработки и доводки изделий, а также на этапахпроведения расчетных исследований становится возможным при примененииметода параметрического проектирования.

Использование параметрическогометода проектирования является одной из целей данной работы.Классификация методов параметрического проектированияОтличие метода параметрического проектирования от обычного двухмерногочерчения или трёхмерного моделирования состоит в том, что при егоиспользованииконструкторсоздаёт математическуюмодельобъектовспараметрами, которые взаимно зависят друг от друга.

При изменении одного изпараметров происходят изменения конфигурации детали, взаимные перемещениядеталей в сборке и т. п.На создание параметрических моделей уходит несколько больше временныхзатрат, чем на обычную 3D-модель, однако потом появляется возможностьпроводить доводку детали или сборки быстрее в десятки раз. Непараметрическаямодель создается быстрее, однако такие модели не обладают преимуществомоперативного изменения размеров.Решение проблемы несогласованной работы конструктора и технологаисходит из сути параметрического моделирования.

При построении моделейэлементов конструкции методом параметрического проектирования возможноналожениеизготовлениядополнительныхдетали.параметрическуюзависимостей,Такимдеталь,теснообразом,определяющихконструктор,взаимодействуетстехнологиюразрабатывающийтехнологоми,знаявозможности производства, задает ограничивающие диапазоны зависимостей.101Конструкторы, которые будут пользоваться разработанной параметрическойдеталью, смогут экономить время, и их работа будет контролироватьсязаданными ранее технологическими зависимостями и параметрами.

Основнымплюсом при этом, как было замечено ранее, является экономия времени напроектирование, возможность стандартизации, повышение качества и точностипри проектировании и выполнении чертежей. Однако, целесообразно создаватьпараметрическиемоделитехдеталей,которыебудутвпоследствиииспользоваться многократно, поскольку для создания параметрической моделитребуется несколько больше времени и это требует знания технологической базыпроизводства.В данной работе, применение метода параметрического проектированияоправдано. Работа ориентирована на разработку теплообменных аппаратов дляразличных мощностей ГТД сложного цикла.Использованиеподобногометодапроектированиясоздаетнаучно-технологический задел и стимулирует развитие технологического оборудования.В перспективе актуальным будет изготовление деталей по трехмерным моделям,т.е.

технологу для изготовления детали необходимо будет написать программудля станка с ЧПУ. Данную технологию используют и сейчас, но в отечественныхконструкторских бюро она встречается редко.Применение такой технологииизготовления деталей повышает качество и точность выполняемой детали, атакже снижает время изготовления и повышает безопасность производства.Подобную методику проектирования целесообразно применять при изготовлениидеталей при помощи трехмерного принтера.Рассмотрим типы параметризации и сферы применения каждого типа.Существует несколько типов параметризации:- табличная параметризация;- иерархическая параметризация;- вариационная (размерная) параметризация;- геометрическая параметризация.1021) Табличная параметризация заключается в создании таблицы параметровтиповых деталей.

Создание нового экземпляра детали производится путём выбораиз таблицы типоразмеров. Возможности табличной параметризации весьмаограничены, поскольку задание произвольных новых значений параметров игеометрических отношений обычно невозможно [40].Однако табличная параметризация находит широкое применение во всехпараметрических САПР, поскольку позволяет существенно упростить и ускоритьсоздание библиотек стандартных и типовых деталей, а также их применение впроцессе конструкторского проектирования.2)Иерархическая параметризация (параметризация на основе историипостроений)заключаетсявтом,чтовходепостроениямоделивсяпоследовательность построения отображается в отдельном окне в виде «древапостроения».

В нем перечислены все существующие в модели вспомогательныеэлементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.Помимо «древа построения» модели, система запоминает не только порядокеё формирования, но и иерархию её элементов (отношения между элементами).Пример: сборки → подсборки → детали.Параметризация на основе истории построений присутствует во всех САПРиспользующих трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование.Обычно такой тип параметрического моделирования сочетается с вариационнойи/или геометрической параметризацией [40].3) Вариационная или размерная параметризация основана на построенииэскизов (с наложением на объекты эскиза различных параметрических связей) иналожениипользователемограниченийввидесистемыуравнений,определяющих зависимости между параметрами.Процесс создания параметрической модели с использованием вариационнойпараметризации выглядит так:На первом этапе создаётся эскиз (профиль) для трёхмерной операции.

Далеена эскиз накладываются необходимые параметрические связи.103Затем эскиз, уточняются отдельные размеры профиля. На этом этапеотдельные размеры можно обозначить как переменные (например, параметруобозначающему длину некой детали присвоить имя «Length») и задатьзависимости других размеров от этих переменных в виде формул (например,«Radius=Length/2»)Затем производится трёхмерная операция (например, выдавливание),значение атрибутов операции тоже служит параметром (например, величинавыдавливания) [40].В случае необходимости создания сборки, взаимное положение компонентовсборки задаётся путём указания сопряжений между ними (совпадение,параллельность или перпендикулярность граней и рёбер, расположение объектовна расстоянии или под углом друг к другу и т. п.).Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза иливеличинупараметровопераций,чтопозволяетудобномодифицироватьтрёхмерную модель.4)Геометрическойпараметризациейназываетсяпараметрическоемоделирование, при котором геометрия каждого параметрического объектапересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, егопараметров и переменных.Параметрическая модель, в случае геометрической параметризации, состоитиз элементов построения и элементов изображения.

Элементы построения(конструкторскиеизображениялинии)задаютпараметрическиеотносятсялинииизображениясвязи.К(которымиэлементамобводятсяконструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи,штриховки и т. п.).Одни элементы построения могут зависеть от других элементов построения.Элементы построения могут содержать и параметры (например, радиусокружности или угол наклона прямой). При изменении одного из элементовмодели все зависящие от него элементы перестраиваются в соответствии сосвоими параметрами и способами их задания.104Процесссоздания параметрической моделиметодом геометрическойпараметризации выглядит так:На первом этапе конструктор задаёт геометрию профиля конструкторскимилиниями и отмечает ключевые точки.

Далее проставляет размеры междуконструкторскими линиями. На этом этапе можно задать зависимость размеровдруг от друга. Затем обводит конструкторские линии линиями изображения —получается профиль, с которым можно осуществлять различные трёхмерныеоперации.Последующие этапы в целом аналогичны процессу моделирования методомвариационной параметризации. Геометрическая параметризация позволяет болеегибкого редактировать модели. Если надо внести незапланированное изменение,то в геометрию модели не обязательно удалять исходные линии построения (этоможет привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементамимодели), — можно провести новую линию построения и перенести на неё линиюизображения.

[40].Отталкиваясь от возможностей и особенностей работы с использованиемперечисленных методов параметрического проектирования, можно сформироватьтребования к проектам, где применение данных методов целесообразно.Основным требованием является: использование объекта параметрическогопроектирования должно быть многократным, т.е. он должен использоваться вомножестве других проектов, где не изменяются его функции, но изменяютсягабаритные размеры.целесообразноТеплообменные аппараты, рассматриваемого типаисследоватьсприменениемпараметрическойметодикипроектирования.4.3.2. Применение методов параметрического проектирования к построению3D-модели теплообменника и штампаНа первых этапах работы была использована методика параметрическогопостроения только пластины теплообменного аппарата для апробации методапроектирования.Модельпластиныоправдала105ожидания,снизиввремяпроектирования с 8-9 ч., которые требовались на корректировку рисункатеплообменной поверхности при изменении габаритов или формы гофрапластины, до 1-5 мин., в зависимости от сложности самой пластины.Послеподтвержденияпараметрическогоцелесообразностипроектированиябылаиспользованияразработана3D-модель,методакотораясодержит 4 элемента: пластину, матрицу, пуансон и систему упоров/прижимов.Новая параметрическая сборка основывается на иерархической, вариационной игеометрическойтипахпараметризации.Методикапараметрическогопроектирования данной сборки построена на создании дерева параметрическихдеталей,зависящихдруготдруга.Основойданнойсборкислужитгеометрический тип параметризации.