Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

Рисунок 17.13.1.4_2 - Создание блока с отверстием

та (р2 = 10 мм). При привязке отверстия к ребрам блока используется параметр p0 и p1 (см. Рис. 17.13.1.4_2). Тем самым, при изменении длины или ширины блока отверстие автоматически будет изменять свое положение, то есть находиться по центру.

Параметрическое моделирование - это способ построения геометрической модели детали с помощью элементов построения (например, CYLINDER, BOSS, DATUM_PLANE и т.д.). У каждого элемента построения есть параметры (например, диаметр, высота) и ассоциативные связи с другими элементами построения. Все элементы построения образуют «дерево построения» (см. Рис. 17.13.1.4_3).

17.13.2 - Управляющие структуры

При проектировании сложных изделий (например, авиационный двигатель), очень важно проработать несколько вариантов конструкции, с целью выбора оптимальной.

Рисунок 17.13.1.4_3 - Геометрическая модель и ее «дерево построения»

Как говорилось выше (см. раздел 2.5.1), эскизный проект - это совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначе- ние, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия.

Одним из таких конструкторских документов является эскизная компоновка. Изменяя эту компоновку, можно получить различные варианты конструкций. Иначе говоря, компоновка - это некая управляющая структура изделия (УСИ). В УСИ могут включаться следующие элементы: предварительная проточная часть, силовая схема авиационного двигателя, система подвесок двигателя, зоны технического обслуживания, узлы компрессора, камеры сгорания, турбины и многое другое [17.15.1].

Использование при проектировании управляющей структуры играет очень важную роль. На основе УСИ могут создаваться другие управляющие структуры или геометрические модели отдель-

1168

Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

Рисунок 17.13.2_1 - Иерархия управляющей структуры

ных деталей и узлов. Далее эти детали и узлы подвергаются различным проверочным расчетам с целью проверки основных параметров изделия (газодинамические, расчеты на прочность и т. д.). Параллельно с этим мы можем изменять УСИ и получать другие варианты ГМ деталей и узлов и проводить соответствующие расчеты. Таким образом, мы можем создать несколько вариантов конструкции и выбирать наилучший результат.

Использование УСИ, как основы для рабоче- го проектирования позволяет:

-в короткие сроки получать ГМ деталей и узлов и проводить необходимые расчеты параллельно с другими вариантами конструкции;

-получать типовые решения конструкций;

-проведение контролируемых изменений в изделии;

-быстрая оценка вариантов.

1169

Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

17.13.3 - Принцип «Мастер-модели»

Принцип «Мастер-модели» заключается в том, что созданная геометрическая модель детали (узла) участвует на всех стадиях: проектиования, изготовления и контроля. В основу данного принципа легло понятие «ассоциативность», которое рассматривалось выше. Схематично принцип «Мастер-модели» отражен на Рис. 17.13.3_1.

Преимущества данного принципа:

-любые изменения ГМ отражаются на всех этапах жизненного цикла изделия, в котором уча- ствует ГМ;

-накопление знаний о конструировании. Так как созданные геометрические модели хранятся

âедином архиве, то они доступны любому конструктору. Все технические решения, отраженные

âгеометрической модели могут быть использованы и в других конструкциях.

17.13.4 - Накопление опыта конструирования в CAD/CAM-системах. Ма- стер-процессы

Компьютерные технологии существенно сократили время, затрачиваемое на проектирование изделия. Но реальная автоматизация процесса проектирования требует интеграции процесса принятия решения. При этом должен моделироваться весь цикл изготовления изделия, включая не только геометрическое моделирование, но и описания требований к изделию технологическая подготовка производства, использования стандартных и т.д.

Традиционные методы позволяли повысить эффективность лишь отдельных задач проектирования изделия и не давали возможность полностью автоматизировать процесс на системном уровне.

Рисунок 17.13.3_1 - Принцип «Мастер-модели»

1170

Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

Рисунок 17.13.4_1 - Идеология KBE

Инициативы типа искусственного интеллекта, правил проектирования и KBE (Knowledge Based Engineering - язык инженерных знаний) были предприняты, чтобы связать знание того, как изменится изделие, когда изменятся требования и ограничения к проекту [17.15.9].

В последнее время конструктору не достаточ- но чтобы система обладала широкими возможностями геометрического моделирования. Для современного конструктора главное, чтобы система позволяла накапливать все те знания, которые он применяет в своей работе. Основная идея использования баз знаний - это накопление и использование знаний, или другими словами опыта, при проектировании, расчетах и производстве изделия.

Как правило, работа конструктора, расчетчи- ка или технолога состоит из множества однотипных операций. Если эти однотипные операции формализовать и описать, то их работа сведется к прохождению некоторых шагов, в конце которых будет требуемый результат. Главное, что специалист будет занят конструированием, а не геометрическими построениями. Последовательность таких шагов определяет так называемый «мастер-про- цесс».

Например, мастер-процесс построения пера лопатки ГТД по плоским сечениям:

-считывание данных сечений пера (координаты точек спинки и корыта, радиусы входной

èвыходной кромок и т.д.);

-построение сечений пера;

-построение поверхностей спинки и корыта

ïåðà;

-создание удлинений относительно первого

èпоследнего сечений спинки и корыта пера;

-создание поверхности входной и выходной кромки;

-сшивание отдельных поверхностей пера в твердое тело.

Повторное использование накопленного опыта и полученных знаний приводит к существенно-

му сокращению времени разработки и повышения качества изделия.

Выгоды от внедрения системы проектирования на основе баз знаний и мастер-процессов:

-стандартизация процессов проектирования изделий;

-быстрое нахождение наилучших решений проектирования изделий;

-накопление, распространение и стандартизация знаний, которые раньше находились в головах конструкторов;

-гарантированное качество конечного изделия, основанное на стандартах предприятия;

-уменьшение затрат на проектирования новых изделий;

-защита от потерь знаний на предприятии. Проектирование с использованием баз знаний

это основа, на которой надо строить сквозную цепочку проектирования изделия. Как правило, проектирование с использованием баз знаний должно охватывать все этапы проектирования изделия - от идеи до производства.

17.13.5 - Моделирование сборок

Моделирование сборок предназначено для создания ГМ сборочных деталей и узлов. Моделирование сборок предоставляет следующие возможности:

-геометрия детали не дублируется в сборке; сборка содержит только ссылки на геометрию деталей;

-можно моделировать отдельные детали в контексте сборки, т. е. используя геометрию соседних деталей или управляющих структур изделия (УСИ);

-графическое представление сборки можно упростить, не затрагивая геометрию деталей;

-сборки обновляются автоматически, отражая последние модификации деталей;

-условия стыковки позволяют позициониро-

1171

Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

вать детали в сборке с помощью ограничений (соотношений между деталями);

- можно осуществлять анализ зазоров и взаимных пересечений деталей сборки.

Различают два метода моделирования сборок: снизу-вверх и сверху-вниз.

Проектирование снизу-вверх. Этот способ моделирования сборок применяется в том случае, если уже имеется конструкторская документация (спецификации, чертежи деталей, сборочных единиц). По существующим чертежам деталей создаются геометрические модели.

Далее эти ГМ деталей (узлов) вставляются в сборки согласно спецификациям и сборочным чертежам (см. Рис. 17.13.5_1) с помощью различ- ных операций сопряжения деталей (выравнивание граней, соосность осей, расположение граней под углом и т.д.) (см. Рис. 17.13.5_2).

Такой способ моделирования аналогичен операциям, выполняемым в сборочном цехе. Иногда такие сборки называют контрольными. С помощью

контрольных сборок можно проверить следующие параметры:

-можно ли собрать узел;

-правильно ли заданы присоединительные размеры;

* нет ли взаимных пересечений деталей; * соответствие габаритных размеров изделия

действительности и многое другое.

Кроме этого, ГМ сборочных узлов можно использовать для создания сборочных, габаритных или монтажных чертежей, при подготовке материалов для руководств по эксплуатации, в том числе электронных, для создания рекламных видео роликов или презентационных материалов.

Проектирование сверху-вниз. Этот способ проектирования сборок очень тесно связан с понятие «Управляющая структура изделия». Деталь создается в контексте сборки, т. е. используя геометрию соседних деталей или УСИ, и ее не требуется размещать относительно других деталей.

Рисунок 17.13.5_1 - Примеры сборочных единиц

1172

Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

à)

á)

Рисунок 17.13.5_2 - Некоторые операции сопряжения деталей а) соосность; б) выравнивание граней

Основой для проектирования сверху-вниз служит управляющая структура (УС) (см. Рис. 17.13.5_3). Необходимо определить в УС информации об изделии, например, геометрию сопряжения соседних деталей (узлов), контур проточной части, силовую схему двигателя и т.д.

Структура и количество УС, обычно, отражает организационную структуру на предприятии (существуют специализированный конструкторские отделы, например, отдел компрессоров, камер сгорания и т. д.), позволяя руководителям отделов управлять проектированием соответствующих узлов (см. Рис. 17.13.3_1).

Некоторые преимущества данного способа:

-создание облегченных сборок для проверки различных сценариев разработки;

-возможность нахождения сценариев оптимального проектирования;

-возможность накопления трехмерной геометрии из различных источников;

-проверка изделия, с помощью перестройки сборки снизу-вверх;

-полная ассоциативность между управляющей структурой и проектируемым изделием.

Основная идея проектирования изделия по такой схеме (см. Рис. 17.13.5_3) состоит в том, что конструктор при проектировании конкретной детали уже имеет исходную информацию для работы. Эту информацию (базовые плоскости, эскизы и т.д.) он берет из управляющей структуры. Изменения управляющих структур приведет к изменению и всех зависящих от них деталей и узлов. Одним из основных преимуществ данного подхода являются контролируемые изменения, как всего проекта, так и его отдельных частей.

17.14 - Англо-русский словарьминимум

«Documentum», Lotus, Docs Open, LanDocs - системы делопроизводства.

ANSYS, MARC, NASTRAN, LS-DYNA, CFXTASCflow, CFX, Fluent, Star-CD, PROCAST, WinCAST - системы CAE высшего уровня.

APT (Automatically Programmed Tools) - автомати- чески программируемые станки.

AutoCAD - система CAD легкого уровня.

1173

Глава 17 - Автоматизация проектирования и поддержки жизненного цикла ГТД

Рисунок 17.13.5_3 - Укрупненная схема электронного проекта изделия

Business-processes analysis and re-engineering - анализ и реинжиниринг бизнес-процессов

CAD - комплексная система автоматизированного проектирования.

CAE - комплексная система инженерного анализа. CALS - ContinuousAcquisition and Lifecycle Support (непрерывная поддержка поставок и жизненного цикла).

CAM - комплексная систем автоматизированной подготовки производства.

Change Management - управление изменениями производственных и организационных структур. Concurrent Engineering - параллельный инжиниринг.

Configuration Management - управление конфигурацией изделия.

DEF STAN 0060 «Integrated Logistic Support» - стандарт Министерства Обороны Великобритании, регламентирующий логистическую поддержку.

IDEF - Icam (Integrated Computer Aided Manufacturing) DEFinition.

IDEF0 - функциональное моделирование; отображает процессы и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов.

IDEF1 - информационное моделирование, отображает структуру и содержание информационных потоков, необходимых для поддержания функций системы.

1174