Содержание

Список используемых сокращений

1. Введение

2. Постановка задачи

3. Метод использования трехмерных моделей на производстве

3.1 Компьютерное оснащение сборочного производства

3.2 Актуальность данных об изделии. Занесение 3D-моделей в систему PLM Windchill

3.3 Методическая основа обучения производства

3.4 Методы проверки и контроля изделий

4. Результаты

5. Заключение

6. Список используемой литературы

Список используемых сокращений

САПР – система автоматизированного проектирования

ЖЦИ – жизненный цикл изделия

PLM – Product Lifecycle Management System (Система управления жизненным циклом изделия)

АСУПР – автоматизированная система управления производством

ТТП – технологическая подготовка производства

ОТК – отдел технического контроля

ЧПУ – числовое программное управление

КД – конструкторская документация

АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» – Акционерное Общество «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор»

ЭСИ – электронная структура изделия

ДЭ – документ в электронном виде

1. Введение

В настоящее время на мировом рынке наукоемких промышленных изделий наблюдаются следующие основные тенденции:

- повышение функциональности изделий для удовлетворения требований заказчика;

- на крупных предприятиях актуально развитие кооперации между участниками жизненного цикла изделия (ЖЦИ);

- стремительное развитие информационных технологий ведет к использованию новых принципов конструирования и производства изделий.

На сегодняшний день для того, чтобы сохранять свою конкурентоспособность на рынке, с учетом перечисленных тенденций, многие проектные организации при разработке новых изделий применяют метод трехмерного моделирования, в основе которого лежит работа не с бумажным чертежом, а с компьютерной трехмерной моделью. Мышление конструктора, применяющего 3D-моделирование, отличается от мышления конструктора, работающего только с чертежами. Эти отличия состоят в следующем [1]:

1. Образ изделия, формируемый пространственным воображением на основе двумерных проекций, заменяется виртуальным трехмерным прототипом объекта, что раскрепощает пространственное мышление и способствует более быстрому принятию решений.

2. Свобода в создании сложных геометрических форм и понимание того, что эти формы могут быть реализованы в производстве с помощью интегрированных технологий, стимулируют творчество, повышают интерес к работе.

3. Используя при проектировании созданную ранее модель похожего изделия (изделия-аналога), конструктор может иногда в десятки раз сократить объем работы. Этот фактор способствует упорядочению информации о выполненных разработках, что приводит к большей систематизации мышления.

4. Созданная трехмерная модель может быть передана в расчетную программу для анализа прочностных, аэродинамических или других характеристик детали или изделия в целом

Также, при 3D-проектировании резко уменьшается количество ошибок в проекте. Это происходит по следующим причинам:

1. Конструктор может наглядно видеть результат своей работы уже в процессе проектирования.

2. Виды чертежа формируются на основании модели автоматически и поэтому исключаются ситуации, когда информация в одном виде не соответствует другому.

3. При проектировании сборочных единиц имеется возможность проверять собираемость и выявлять ошибки на уровне моделей.

Одним из недостатков 2D-проектирования является то, что для сложных изделий бывает весьма трудно составить пространственное представление по двумерным чертежам. Предприятиям зачастую приходится сопровождать чертежи реальными прототипами, в роли которых выступают первое выпущенное изделие или первая партия. Допущенные ошибки в чертежах приходится исправлять на уже созданном изделии, что замедляет выпуск продукции и приводит к дополнительным затратам.

3D-моделирование, напротив, позволяет смоделировать изделие до создания чертежей или опытных образцов, найти ошибки еще до начала изготовления продукции. Благодаря использованию трехмерной технологии предприятие получает возможность в более короткие сроки реализовать проект. Это ведет к повышению конкурентоспособности за счет улучшения качества и дизайнерских характеристик выпускаемой продукции, уменьшения объема брака в цехах и сокращения количества натурных испытаний, приводящих к экономии на опытных образцах.

Для проверки 3D-моделей используются системы инженерных расчетов, предназначенные для общего анализа изделий: на прочность, технологичность, функциональность, долговечность, устойчивость к вибрации, управляемость, ремонтопригодность, безопасность и др. По 3D-моделям автоматически вычисляются массогабаритные характеристики, объем и другие важные физические параметры проектируемых деталей и сборок. Это позволяет оптимизировать конструкцию с учетом различных физических свойств. Анализ виртуальных макетов обходится гораздо дешевле и к тому же позволяет проработать множество вариантов исполнения конструкции и выбрать наиболее оптимальное решение [3].

Однако, если методы работы с 3D-моделями при проектировании изделий хорошо развиты, то применение 3D-моделей в процессе производства, в особенности сборочного, пока не получило широкого развития на сегодняшний день.

В настоящее время, использование 3D-моделей в процессе производства находит отражение в разработках многих крупных индустриальных компаний (Airbus, Boeing, BAE Systems и др.), стремящихся обеспечить использование виртуальных моделей на всех этапах проектирования и производства новых изделий. Методики применения 3D-моделей в производстве основаны на использовании параметрических и реляционных 3D-моделей. Вся информация об изделии определяется только в 3D-моделях, содержащих ассоциативные геометрические размеры, допуски и аннотации, эффективно заменяющие необходимость 2D-представления на чертежах. Определяющим рабочим документом является сама 3D-модель, на основании которой формируется различная проектная документация: спецификации, ведомости и пр. Современная мощная компьютерная техника и математические методы моделирования геометрии твердого тела расширили области применения трехмерных моделей (рис.1).

Сейчас, трехмерная модель также используется для создания образцов изделий методом быстрого прототипирования: изготавливаются макеты деталей, приборов и даже миниатюрных обстановок: например, рабочего места штурмана. По трехмерной модели осуществляется проверка собираемости изделий, разрабатываются управляющие программы для изготовления деталей на станках с ЧПУ. Разработка управляющих программ, в настоящее время, выполняется с использованием специальных модулей для систем автоматизированного проектирования или отдельных систем автоматизированного программирования, которые по электронной трехмерной модели генерируют необходимую программу обработки.

Современный подход, использующий трехмерное моделирование открывает для предприятий уникальные возможности, позволяющие совершенствовать конструкторскую и технологическую подготовку производства.

Рисунок 1 – Применение 3D-модели в процессе проектирования и производства изделия в настоящее время

Контроль всех этапов ЖЦИ, существенно, усложняет задачу проектирования и производства продукции. Единственным средством решения этих проблем является автоматизация управления жизненным циклом изделия в едином информационном пространстве на основе концепции PLM (англ. Product Lifecycle Management - управление жизненным циклом изделия).

PLM-система использует набор совместных решений для поддержки общего представления информации о продукте, позволяя принимать единые решения на каждом этапе жизненного цикла изделия, начиная со стадии замысла и до прекращения использования последней из произведенных копий, руководствуясь актуальной информацией. Базовыми системами, реализующими решения PLM, являются системы классов CAD/CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing – компьютерное проектирование и изготовление), CAE (Computer Aided Engineering – компьютерный инженерный анализ) и PDM (Product Data Management – управление данными об изделии).

Каждая из этих систем направлена на реализацию собственных задач учета и хранения данных, что в комплексе позволяет формировать полное электронное определение изделия. Одной из его основных задач является возможность предоставления любому участнику ЖЦИ интересующих его данных (при наличии прав доступа) в любое время и в любом месте вне зависимости от того где, когда и кем эти данные были сформированы. Это достигается за счет интеграции указанных выше систем [2].

Таким образом, в связи с повышением сложности конструкции изделий, сокращением финансовых и временных рамок, совершенствованием материалов и технологий производства, оптимизацией затрат на всем ЖЦИ, - возникает необходимость в использовании новых информационных технологий. Использование 3D-моделей в процессе производства изделий играет одну из ключевых ролей в существенном повышении качества изделий и эффективности производства.