Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Оно заключается в исполь10.1. Типичные системы CAD/CAM/CAEОбласть примененияПрограммыCAD: двумерные чертежиCADAM, AutoCAD, MicroCADAM,VersaCADCAD: твердотельноемоделированиеSolid Edge, Solid Works, Solid Designer,Mechanical DesktopCAMBravoNCG, VERICUT, DUCT,Camand, Mastecam, PowerMILLCAEMSC/NASTRAN, ADAMS,ANSYSCFX, DADS, COSMOS,CMOLD, MOLDFLOW, DesignWorks, LSDyna, Fluent, StarCD,FIRE, CometAcoustic433Интегрированные системыPro/ENGINEER,Unigraphics, CATIA, IDEAS, I/EMS, EUCLIDISСATIA–ABAQUS,Solid Worksзовании программных средств приуправлении оборудованием преждевсего при механической обработкеизделий. В настоящее время компьютерные программы позволяют вавтоматическом режиме на основегеометрических параметров детали,полученных в CADсистемах, генерировать большие программы длястанков с ЧПУ.Кроме того, достигнуты значительные успехи в развитии средствавтоматизации управления процессом планирования производства исамим производством.В настоящее время при реализации CAМтехнологий получаютвсе бо' льшее развитие системыбыстрого прототипирования (БПИили RP).
Первоначально технологии RP использовались именнокак возможность трехмерной визуализации будущего объекта дляего критического анализа конструкторами и технологами. Дальнейшее развитие процессов БПИобусловлено их все более широким применением в сфере производства. На рис. 10.2 показанасхема эффективного применениятехнологии RP при изготовлениидеталей.Сокращение сроков изготовления весьма значительно, что дает дополнительные конкурентные преимущества производителю.В основе процессов быстрогопрототипирования лежат три этапа:поперечных• формированиесечений изготавливаемого объекта;• послойное наложение этих сечений;• комбинирование слоев.Таким образом, для созданияобъекта необходимо знание толькоданных о поперечных сечениях, приэтом достаточно иметь трехмернуюповерхностную или твердотельнуюмодель детали, на основе которойбудут сгенерированы данные поперечных сечений; не требуется определять геометрию пустого пространства, поскольку в ходе процессов БПИ материал только добавляется; отпадает необходимость в подборе технологий изготовления, подборе инструментов, в проектировании штампов и другой оснастки,так как процессы БПИ являютсябезинструментальными.Слои поперечных сечений могутзадаваться и комбинироваться одним из нескольких способов.1.
Полимеризацией смол лазером, другими источниками светаили лампами (процессы стереолитографии и отверждение на твердом основании).Рис. 10.2. Сравнение длительности изготовления детали:а – при использовании традиционной технологии изготовления модели; б – с БПИ процессом434Рис. 10.3. Модель блока цилиндров, полученная способом быстрого прототипирования2.
Избирательным спеканиемтвердых частиц или порошка лучомлазера.3. Связыванием жидких или твердых частиц путем склеивания илисварки.4. Резкой и ламинированием листового материала.5. Плавлением и отверждением.На рис. 10.3 представлена модельблока цилиндров двигателя, выполненная методом стереолитографии.САМсистемы подразделяютсяна легкие и тяжелые в зависимостиот обеспечиваемой ими сложностиобработки деталей. Последняя определяется числом координат обработки, которое может быть равно 2;2,5; 3; 4 и 5. Потребности примерно80 % всего машиностроительногопроизводства могут быть удовлетворены легкими САМсистемами(рис.
10.4), поскольку известно, чтодля изготовления основной массыдеталей, входящих даже в сложныеизделия (до 80 % всего объема машиностроительного производства)достаточно 2 или 2,5координатной обработки.Прогрессавтоматизированнойразработки также привнес новую парадигму в проектирование и анализ.Прежде всего, системы геометричеРис. 10.4. Эффективность (Э) применения CADсистем (а ) и CAМсистем (б ):1 – легкие системы; 2 – тяжелые системыского моделирования настолькопродвинулись вперед за последнеедесятилетие, что современные CADсистемы способны обрабатывать модели деталей и агрегатов самойсложной геометрии и конструкции.Агрегат можно отображать, оценивать и модифицировать как единоецелое, а его движение – имитировать так же, как это делается с физическим прототипом.
Еще одно достижение – это анализ МКЭ (а такжеметодом контрольных объемов илиграничных элементов). Он мог быстать средством виртуальной оценкинадежности и технических характеристик продукта, если его вычислительную эффективность можно былобы улучшить до такой степени, чтобы выводить результаты в реальномвремени. Более того, производителиCADсистем в настоящий момент435пытаются объединить геометрическое моделирование с расчетнымиметодами, в первую очередь, конечных элементов. Такая интеграцияобеспечила бы непрерывное течениецикла проектирования и анализа.Использование изначально МКЭ впроцессе проектирования для принятия конструкторских решений позволило бы сэкономить время и снизить затраты, связанные с перепроектированием.Эти тенденции в инженернойнауке сходятся в новом понятии –виртуальнаяинженерия(virtualengineering).
По сути, виртуальнаяинженерия — это разработка, основанная на имитации. Прогресс современной имитационной технологии сделал возможным решение таких задач, как численное моделирование большинства механическихсвойств системы и обнаружениестолкновений между геометрическими объектами в реальном времени. Имитационные технологии позволили успешно применить виртуальную инженерию в промышленности для сокращения затрат времени и средств на разработку. Областьприменения виртуальной инженерии расширяется и, достигнув зрелости, она станет главной составляющей процесса разработки.Виртуальная инженерия — этоимитационный метод, помогающийинженерам в принятии решений иуправлении.
Виртуальная средапредставляет собой вычислительнуюструктуру, позволяющую точно имитировать геометрические и физические свойства реальных систем.Виртуальная инженерия включаетимитацию различных видов инженерной деятельности, таких как машинная обработка, сборка, управление производственными линиями,осмотр и оценка, а также процесспроектирования. Таким образом,виртуальная инженерия может охватывать весь цикл разработки и производства продукта. После того каксмоделирована деталь, имитируютсяее машинная обработка и сборка.Затем также с помощью имитациисобранный прототип тестируется, ив его конструкцию вносятся необходимые изменения. Когда прототиподобрен, имитируются производственная система и ее функционирование. Прогнозируются также себестоимость и график поставок. В результате этих имитаций получаетсяоптимизированный конечный прототип и производственные процедуры, на основе которых затем реализуется физическая система.Виртуальная инженерия дает совершенно новый подход к инженерным задачам.
Использование имитации устраняет необходимость вдорогостоящих физических прототипах и физических экспериментах.Время разработки коренным образом сократится, появится возможность проверить большее количество альтернативных вариантов конструкции, повысится качество конечного продукта. Виртуальная инженерия обеспечит также превосходный интерфейс для клиента, позволяя ему заранее увидеть трехмерную модель продукта и запроситьконструкторские изменения. Можно построить прототип продукта,который недоступен, слишком опасен или слишком дорог для того,чтобы создавать его в реальности.Такая возможность будет неоценима в автомобильной и авиационнойпромышленности, в которой физические макеты стоят дорого, времяразработки велико, продукты крайне сложны и требуется глубокая обратная связь с потребителями.К виртуальной инженерии существуют различные подходы.
Поскольку виртуальная инженерия – это за436рождающаяся технология, ее терминология и определения еще не доконца устоялись. В производстве основным компонентом виртуальнойинженерии является виртуальноепроизводство (virtual manufacturing),определяемое как интегрированнаясинтетическая производственная среда, используемая для расширениявсех уровней принятия решений иуправления. Оно может быть классифицировано как проектноориентированное, производственноориентированное и управленчески ориентированное.
Проектноориентированное виртуальное производство – этоимитационная среда для проектирования продукта и оценки возможности его производства. Производственноориентированное виртуальноепроизводство – это имитационнаясреда для планирования технологических процессов и производства.Управленчески ориентированное виртуальное производство – это имитационная среда для моделированияфункционирования производственного цеха.Виртуальное производство можно также классифицировать в терминах жизненного цикла продуктакак виртуальное проектирование,цифровую имитацию, виртуальноепрототипирование и виртуальныйзавод.
Виртуальное проектированиевыполняется с помощью устройстввиртуальной реальности. Цифроваяимитация позволяет проверять иоценивать работу продукта без использования физических прототипов. В процессе виртуального прототипирования строится компьютерный прототип, имеющий те жегеометрию и физическое поведение,что и реальный продукт.
Виртуальный завод – это имитация заводской производственной линии.Виртуальное проектирование выполняется в виртуальной среде с использованием технологий виртуальной реальности. Виртуальное проектирование сосредоточивается на альтернативном пользовательском интерфейсе для процесса проектирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
