Тезисы_2.0. Цыпылова Л. А., Скибинская В. Е., Барсуков Е. П. (Слайд 1) так обозначается момент переключение слайда
 Скачать 1.36 Mb.
|
|
Цыпылова Л.А. , Скибинская В.Е., Барсуков Е.П. (Слайд 1) – так обозначается момент переключение слайда Использование современных компьютерных технологий при проектировании изделий ЛА и разработке их чертежей на примерах реальных самолетных изделий (Слайд 2) Применение компьютерной техники в современной жизни стало незаменимым. Огромное количество отраслей используют вычислительные машины для ускорения решения различных задач. В условиях современного авиационного машиностроения при подготовке конструкторско-технологической документации, того или иного изделия, и последующей ее отправки в производство активно используются современные системы автоматизированного проектирования (САПР). Они дают возможность перейти от двумерного проектирования к трехмерному (3D) моделированию. 3D-моделирование стало большим шагом в создании геометрических моделей и развитии компьютерной подготовки конструкторской документации. В современных САПР рабочая документация создается автоматически по 3-D модели изделия. Можно так же моделировать процесс сборки-разборки до изготовления детали. Применимо к курсу инженерной графики, моделирование с реальных объектов намного повышая наглядность обучения, способствует лучшему пониманию и усвоению графических дисциплин. На сегодняшний день, существует множество различных графических программ, позволяющих создавать реалистичные модели объектов. Среди них зарубежные AutoСad, SolidWorks, Catia и т. д. Среди отечественных графических систем необходимо отметить КОМПАС - 3D. На первом этапе 3D-моделирования производится сбор информации: эскизы, чертежи (указка на слайд 2, левая картинка), фотографии и видеоролики, часто используют готовый образец изделия – в общем, все, что поможет понять внешний вид и структуру объекта. На основании полученной информации создается трехмерную модель в специальной компьютерной программе. После того как модель будет выполнена, на нее можно будет посмотреть с любого ракурса, приблизить, отдалить, внести необходимые корректировки. Сама по себе модель уже готова для дальнейшего использования – создания чертежей, 3Д-фрезерования на станках с ЧПУ (указка на слайд 2, правая картинка), печати на 3Д принтере (3 слайд), или любого другого метода прототипирования. Обобщая понятие «современные компьютерные технологии в машиностроении», можно утверждать, что это интегрированные САПР, состоящие из различных подсистем – конструкторской, системы расчета на прочность, технологической и других. Моделирование подразделяют на каркасное (Слайд 4, рассказать общие принципы), поверхностное (Слайд 5) и твердотельное (Слайд 6) Самый точный и достоверный тип 3D-моделирования – твердотельное моделирование. В результате его использования можно получить образец готового объекта, который передает все данные о нем. Модель, созданная благодаря этому способу визуального воспроизведения, содержит линии, грани, текстуру и данные об объеме и массе тела. Хоть этот метод и занимает наибольший объем памяти компьютера по сравнению с остальными, но он полностью описывает готовый объект. Твердотельное моделирование используется повсюду: при создании техники, промышленных деталей, мебели, ювелирных изделий, кино и компьютерных игр. Твердотельное моделирование по сравнению с другими способами моделирования имеет ряд преимуществ и является единственным средством, которое обеспечивает полное однозначное описание трехмерной геометрической формы. Твердотельная модель состоит из твердотельных объектов, каждый из которых строится путем создания целостной (сплошной, не имеющей разрывов) совокупности поверхностей, ограничивающих пространство, заполненное материалом. Изменение одной из поверхностей приводит к изменению других. Твердотельная модель формируется путем добавления или удаления материала, а не отдельных примитивов (таких, как линии, поверхности ит. д.). Для твердотельных сборочных моделей создается файл сборки, который содержит одни лишь ссылки на другие файлы и не содержит твердотельных объектов. В современных трехмерных САПР (КОМПАС, солиды, CATIA и др) сочетаются методы конструктивного и граничного представления моделей. В общем случае порядок создания модели включает: формирование основания; выдавливание и вырезание дополнительных элементов; построение массивов элементов и зеркальное копирование; создание дополнительных конструктивных элементов. Для создания тел используются операции выдавливания, вырезания, вращения, кинематические способы создания, такие как «поверхность по сечениям», «поверхность по сети (или пласту) точек», «поверхности по сети кривых», сплайновые и линейчатые поверхности. Для создания модели составного объекта используют также булевы операции. Конструктор при этом может задавать положение и параметры базовых объемных элементов (БОЭ) и указывать булевы операции, которые необходимо выполнить над ними.(Слайд 7) Преимущества и недостатки твердотельного моделирования: Преимущества: · полное определение объемной формы и возможность разграничения внешней и внутренней областей объекта, что необходимо для обнаружения нежелательных взаимовлияний компонентов; · обеспечение автоматического удаления скрытых линий; · автоматическое построение трехмерных разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных сборочных изделий; · применение перспективных методов анализа с автоматическим вычислением объемных и весовых характеристик и разбиением трехмерных моделей на твердотельные конечные элементы для проведения расчета напряжений; · наличие средств получения фотореалистических изображений проектируемых объектов; повышение эффективности имитации динамики механизмов, процедур генерации траектории движения инструмента Недостатки: (Слайд 8) · При радикальном изменении дизайна дерево построения часто не дает возможности внесения желаемых изменений и приходится начинать построение модели заново. · При импортировании геометрии из другой системы дерево построения теряется, поэтому становится невозможно редактировать объект средствами параметрического моделирования. · Средствами твердотельного моделирования не всегда удается получить нужный характер распределения кривизны поверхности, что ухудшает внешний вид и параметры изделия. Зачастую не помогает даже введение множества дополнительных свойств операции, ряда вспомогательных сечений и направляющих кривых. В этом случае единственная альтернатива – использование пакетов поверхностного моделирования. · Иногда компьютерная модель объекта существует только в виде сетки конечных элементов или полигонов для визуализации объекта. Для редактирования подобной геометрии необходимо вначале воссоздать CAD-модель средствами обратного инжиниринга. (Слайд 9) На рис. 1, в качестве примера, представлена твердотельная сборочная модель изделия «Обтекатель», состоящего из нескольких составных частей (деталей), разработанная авторами в курсовой работе по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика». Процесс создания этого изделия с использованием САПР CATIA рассмотрен ниже.  Рис.1 (Слайд 10) Прежде всего необходимо сконструировать 3Д-модели составных частей. Подробно процесс конструирования показан на примере создания корпуса Обтекателя, рис.2.  Рис 2 Для создания корпуса обтекателя использовался Кинематический способ создания поверхности. На рис. 3 приведен эскиз сечения, представляющий сплайн, полученный при помощи измерения корпуса обтекателя. При построении эскиза выполнялся ряд требований.   Рис.3 Аналогичным образом создавались 3Д-модели составных частей обтекателя. Другой способ создания 3Д моделей – способ тонкостенного поверхностного моделирования. (Слайд 11) Преимущества и недостатки поверхностного моделирования: Преимущества: · Способность распознавать и изображать сложные криволинейные грани; · Способность распознавать грани и таким образом обеспечивать средство получения тоновых трехмерных изображений; · Способность распознавать особые построения на поверхностях, например отверстия; · Возможность получения качественного изображения и обеспечение удобного производственного интерфейса со станками с ЧПУ при имитации траектории движения инструмента в трехмерном пространстве для цикла обработки деталей сложных форм по нескольким осям; Недостатки: (Слайд 12) ·Возникновение неоднозначности при попытке моделирования реального твердого тела; ·Недостаточность точности представления некоторых поверхностных моделей для обеспечения надежных данных о трехмерных объемных телах; ·Сложность процедур удаления скрытых линий и отображения внутренних областей. (Слайд 13) Способ тонкостенного поверхностного моделирования рассмотрен на примере Обшивки крыла, 3D модель которого также разработана в рамках курса Инженерная графика и также с использованием САПР CATIA. Поверхность обшивки крыла является поверхностью сопряжений и пересечений. Для её построения пользуются инструментом построения поверхностного лофта, для этого необходимы сечения, в нашем случае это сплайны профилей, и направляющие линии. (Рис. 4)  Рис.4 Далее, выбирая необходимые сечения и направляющую линию, строим поверхность крыла с помощью указанной функции. Рис.5.  Рис.5 Однако, тонкостенное моделирование, по сравнению с каркасным, имеет как преимущества, так и недостатки. Как указывалось ранее, функциональные возможности современных САПР не заканчиваются только моделированием деталей. Любое изделие можно перенести в формат чертежа так же, как и из чертежа можно создать новую объёмную деталь. Разработка чертежа на основе 3Д модели рассмотрена на примере обшивки киля, модель которого создана способом сечений(Слайд 14), и Обтекателя (Слайд 15) рис. 6,7.  Рис.6  Рис.7 Литература 1. В.А. Комаров, А.А. Вырыпаев, А.С. Кузнецов, Л.В. Одинцова. «Создание 3D моделей авиационных конструкций в программном комплексе CATIA V5». Издательство, год издания? 2.Д.М. Лысанов, Э.М. Мухаметдинов, Э.Н. Цыбунов «Системы автоматизированного проектирования» для студентов автомеханического факультета очной и заочной форм обучения. Год? 3. Л.А.Чемпинский, «Основы геометрического моделирования в машиностроении» год? |