Основы САПР (CAD,CAM,CAE) - (Кунву Ли)(2004) (951262), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Рис. > 3.3. Цифровая имитация сверки (с разрешения целен Роьовсв, >лс 1 изуализашш также помогаег ш>женерам лучше понять сис>сму. Она позволялсп>о уясш>гь илсю консгрукции и заранее проверить ес ш.сплуатацнонные лестна, В настоящее время лля втой цели используется г>явным образом анне'> гпч>'ская пмитапня твердых тел.
Имитация моделей более высоко>о уровня— илкостсй, человеческих существ и сложных сред — трсоуст моделирования изи юсш>х эффектов, включая зффекгы линаъшки, вибрации, акустики и лсрхю>цш. Однако сложныс ики>танин с использованием виртуальных прото>поз помогут осуществить проверку рабочих характерисп>к системы быстрее с меньшими затратами. 3 2.3. Виртуальное прототипирование >Р>луг».ьнь> и лрол>г>гл»лироег»>и>ы> (Иггиа! !>го>огу!»н!() называют постросш>е 'отот>п>а агрегата из геометрических моделей его отдельных частей (рис.
13.3). '>ртуальный прототип называют иногда»и>)>!и>вьья л>акевюм (г(>)(>!»! лн>с!>ир), и и!»'дсвушлелык>й цифровой гборкой (г!>)(>>г>! ргеахзетЫу). С истек>ы цифрового к>тотипирования позволяя>т визуализировать процесс сборки «»ронер>п ь осуестш>жисть предлагаемых агре>атов в рамках имея>шихся произволствснных ограничений.
Путем сборки виртуального прототипй можно выявить конструк- тивные просчеты и внести изменения в проект, чтобы реальную сборку можно было выполнить с первой попытки. Рис. > 3.3. Ниртуальный прототип двигателя и подвески Основная функция виртуального прототипирования заклк>чается в проверке ос)'- ществимости операции сборки. Система проверяет сопряжение деталей в контексте сборочных ограничений и требований к допускам. Функции обнаруженш> столкновений указывают на мещан>щие друг другу детали. Проверяется также последовательность сборки и траелтории лвижения деталей. Кроме того, можно определить оптималы>ые траектории сборки. Передовые системы позволяют также проводить структурный и функциональный ан шиз виртуального протоп>па, используя встроенное аналитическое п(юграммное обеспечение. Часто выполняется кинематическая и динамическая имитапия прототипа. Инженеры с >о>ут основывать конструкторские решения на виртуальных прототипах. Оптимизапия конструкции будет достигаться путем послсловательноп> уточнения виртуального прототипа.
С увеличсннев> степени летальности вирту-. ального прототипирования станет возможной более точная структурная и функ" цпональная нлштацпя. Идеальная ситуация будет достигнута топш, когла вирту>: альный прототип булет иметь вен> совокупность характеристик физического прототипа. Таким образом, и конце концов виртуалыню прототипирование устранит необходимость в лорогих и трудо>*мких физических иротопшах. 13.2.4. ВиртУап1>н1»й аавоД Вире>уиль»ь>й завод (алтиг>!)г>сги»у) — зто смолелированиая на компьютере полная производственная система (рис.
13.4). Впртуалын»> завод имитирует конструк' ции произволсп>енных учаспгов, произ>юлствеиныс про>нссь> и складские системы. Кроме того, лля него можно программировать авж>мат»зироваш>ое ззволское оборудование — роботы, конвейеры и станки. Система моделирует и ньи>ти1>уст' кис компоненты, как конвейеры, накопитщнг„'доки; производственные участий процессы.
Кроме того, система молелирует процедуры — маршруты, послелотельности и слияния. После этого модель производства анализируется в терниях затрат на рабочую силу, инвентаризации, эксплуатагп1онных расходов, ватнаа обработку н ллительностей цикла. Рис. 13.4. Виртуальная имитация аетомобильиого завода (с разрешения Вепев ВоЬевю,!пс.1 й т возможности позволтпот использова~ь виртуальный завоя для плаиироия производства, включая оценку проектов производственных систем и сравние альтернативных способов производства.
Когда эта технология достигнет ости, с помощью виртуального завода можно булет сымитировать всю цс- ку поставок, что позволит оценивать и оптимизировать весь процесс управ- ния ресурсами и производства. 13.3.1. Средство проектирования Вир1уальиая инженерии ирелл иаег совершенно новый подход к процессу про- ектирования. Ес принципиально иной пользовательский интерфейс создает сре- ' ду проектирования, стих~улнрующую большую иитерактивиость и погружение в процесс.
Оиа помо~ест конструкторам лунце понять особенности конструи- руемого ойтскта и бьгп бх1лсе крсатившями. Кроме тш'о, она гюзволяет уже на ',:, ранних стадиях учесть в конструкции человеческие факторы. В проверке и оптимизации мокнут помочь цифровая имитация и виртуальное ,,':, ирогппипирпваши.. Эксплуатационные характеристики олиой из потенциально ...'.' возлюжных конструкций можно оценить с помощью виртуального прототипи- рования и пифровой имитации. Возможность производства конструкпии можно...' оценить путсгя имитации процесса производства па виртуальном заволе. Имея, -' виртуальныи прототип, можно произвести тонкую корректировку конструкции,,': анализируя его лштолом коисчпгвх элементов и лругиы|г методами.
Полная илпт-: тация фушсциоиальности продукта может выявить конструктивные упущения и возможиыг усовершенствования. Имитация эксплуатационных характеристик: ':, продукта и возможности его произполства ласт ипжсисрам возможность прини- мап правильиыс рсщешш в процессе проектирования. Итеративная процедура ':-. вирту;шьиого прогопшироваиия позволяет достичь более полной оптимизации:, и1ю< кта.
Ев ~с ели и аспект процесса, который уи1ищает виртуальная инженерия, — это про-:" ектирование «сверху виизтп Вместо ньпииииего подхода к ироектироваиинх при котором сначала разрабатьшаюгся все компоненты по отдельности, а затем онн —,' соелиияются, проектирование «сверху вниз» начинается с глобальных функцио-, ' ' нальных требований, на основе когортах затем разрабатывается детализирован-, ная конструкция.
Таким образом, за отправную точку при проектировании бе- рется коицсп|уальный проект, а иа выходе получаются детальные конструкцни; '- кохшонен~ов. В отличие от реальных прототипов, виртуальный прототип может " быть собран даже в том случае, когда нет проработанных во всех подробностях ':.: компонентов. После оценки проекта по виртуальногиу прототипу можно разра-т:;:. ботать пол1юбиые конструкции леталей на базе структуры, залаииой виртуаль-,'' ным прототипом. Такой подход обеспечивает более интуитивный процесс проек-'';, '; тировашш иа ранних стадиях.
3.3. Применение виртуальной инженерии роцесс виртуальной инженерии начинается с геометрических моделей, затем итируются произволствениые системы и в конце изготавливается виртуальи прототип или виртуальный продукт. Поскольку на выходе этот процесс не т никаких физических объектов, может показаться, что лействия, выполняее в его рамках, фиктивны. Однако виртуальная инженерия является зффеквным средством проектировашгя. Она позволяет испытать различные вариан- конструкции и выбрать из них оптнтиальный ло того, как начнется реальное юизволство. Кроме использования в качестве срелства проектирования, виртуная инженерия имеет ряд применений в реальной производственной деятель'сти, 13.3.2.
Оценка возможности производства Виртуальная инженерия позволяет оценивать возможность производства раз-.,;,:::.'.. личных вариантов конструкции Такая оценка дает инфоргиацию о ллитсльностй .',-. обработки, времени цикла, затратах п качестве продукта. Она позволяет также прогнозировать время иолготовки к работе, время выполнения и затраты на' рабочую силу. Разумеется. для такого рола оценок требуются исчерпывающие ' мелели произволствениого ир~щгтса. Тр~ с1уется принять Реп~ение, подходит ли данная конструкция лля производства. Можно слезать также качественную оценку возможности произволства, позволяющую охарактери;ювать простоту.",',,',:.
производства. Если данная коист1тукция не подходит лля производства, можно выявить, исследовать и нсобхолимым образом изгиеиить атрибуты конструкции, ".".-.'. являющиеся причиной затруднений. З.З.З; Оценка и кМтрол» качества йь«нтация тестирования и процесса эксплуатации позволяе г оценить сборку или хсплуатацион«>ь<е характеристики пролукта. Имитация процесса эксплуатации озволяет выполнип ряд статистических тестов на модели для определения ее увствг<тельности к конструктивным и производственным изменениям. Затем ожно определить индекс качества по отношению к возможности выполнения >прелеленного процесса или конструктивному лопуску.
Это дает оценку качестдо начала реального произволства. процессе оценки качества определяются также основные факторы, влия>ощис ш него. Имея эту информацшо, можно усовершснс«.вонять конструкции>, людиицируя те факторы, которые были идентифицированы как ухуди>аюгпие качетво. Кроме того, качество продукта можно повысить, улучишв производствен*ос оборулование.
Так как итеративный процесс проектирования является менее «рогим при ипюльзовании виртуалы юй системы, можно исследовать весь спектр ьтернативных вариантов конструкции для нахождения опт«>мума. Оценка возожносп< производства и оптимизация конструкции позвол>иот организовывать «еаяьный произволственный процесс наиболее эффективным способом. Эти проедуры приводят к созланию лучше спроектированного н изготовленного проукта с минимальным количеством дефектов. 3.3.4.
Оценка и оптимизация производственного процесса ифровая имитация позволяет проверять операции обработки «<а станке с ЧПУ, ействия роботов и траектории изл>ерений <. помощью координатно-измерительюй машины до начала реального иропзволства. Траектория лвижсния ицструента, руки робота или щупа, заданные в плане процесса, визуализируются и ценинаются по результа«ам имитации. При имитации можно выяви«ь и ирслотра«пгп.
потенциальные столкнове>вщ и другие ошибки. В качестве альтернатиы можно автоматически определи«.ь траекторию движения бса столкновений, ем самым избен<ав дорогостоящих повреждений, которые люгут возникнуть в >альном процессе. 1омимо общей оценки процесса, оценка ключевых его элеме>гсов позволяет опимально спланировать процесс. К ключевым элементам опюсятся закрепление стали, полача деталей, обработка компонентов и пере>исщения в процессе обраютки. 3.3.5. Планирование производства и продуктов '>ьп<««><<пи производствешюй деятельности осуществляс«ся пут<>м модслироаии>~ отдельных событии.
Это позволяет оценить прои,и>олп«сльиость, исиольусмость оборудовзш<я, эксплуатационные расходы и <ю«ш мюсриалон. Можно т>кже анализировать стзтическ«<с характеристики: вр<ьш циь щ, рябо ~и< зоны <>ханнанов, размещение механизмов, дои< упио<ть для > правд< иш< >~ обслуживаии>, а также зффсктьь и взаимолсйс«пи<с вариаций допуска. Имитационное пла,п<ровани< лучше полхо;<пт для производственных лнш<й, иа которых всеь про"звозст >юи~ зй процес< сне~опт из сходных >юслело>итсльиостей действий. для 'п>шшн нмы, в>,и>ускзкхипх м< .кш с< рви иролукщш разлнщ>ых типов с раз>«>~'«<сми> ня > некими мзрнщш ими, ~<об: о шмы оолсс продвинутые системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
