Введение к работе
Актуальность работы. Важной задачей при конструировании нового изделия является назначение и анализ точностных характеристик на отдельные детали и оценка их влияния на сборку в целом. Несмотря на то что назначение допусков на компоненты сборки признано обязательным для достижения необходимых функциональных требований, взаимосвязь между значениями этих допусков и корректной работой конечного изделия до сих пор остается неясной и требует более детального рассмотрения.
В отечественном производстве сложилась тенденция к заданию допусков на двухмерных чертежах отдельных деталей, полученных из 3D моделей CAD-систем. Такая ситуация происходит вследствие того, что в геометрических моделях современных САПР используется только номинальная геометрия, а допуски носят характер аннотаций. Это отражается затем на процессах производства и сборки, т.к. обменные файлы единой информационной среды не содержат данных о допусках и размерных взаимосвязях в сопряжениях деталей сборок. Как следствие, при сборке узлов изделия выполняются пригоночные работы, которые увеличивают срок производства и снижают качество конечного продукта.
На сегодняшний день в мире ведутся исследования но созданию универсальных моделей представления и анализа допусков, которые бы позволили на стадии проектирования изделия выявлять критические области, влияющие на сборку и функциональность конечного продукта. В этом направлении работали как отечественные исследователи, такие как Б.М. Базров, П.Ф. Дунаев, А.А. Стрелец, сотрудники ИрГТУ, в частности, научно-исследовательская лаборатория под управлением проф. Журавлева Д.А., так и зарубежные ученые: А. Рейквича, Д. Уитни, 3. Шен и др. Как показал анализ, эти модели обладают недостатками, что не позволяет в полной мере проводить анализ собираемости. Поэтому разработка новых подходов к представлению и анализу допусков является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка, исследование и реализация нового подхода к анализу собираемости изделий машиностроения с пространственными допустимыми отклонениями на основе применения конфигурационных пространств.
Методы исследования. При выполнении теоретических исследований использовались: методы дифференциальной геометрии, аппарат кватернионов, методы общей топологии, теория проектирования информационных систем. В экспериментальных исследованиях были применены методы анализа размерных цепей, методы компьютерного моделирования CAD-систем. При разра-
ботке модуля были использованы методологии UML и IDEF0, язык программирования C++. Научная новизна.
- Предложен новый метод представления и анализа деталей и сборок с
трехмерными допустимыми отклонениями, основанный на применении
конфигурационных пространств.
- Созданы математические модели конфигурационных многообразий
допусков формы и расположения, применимые в системах автоматизирован
ного проектирования.
- Разработан алгоритм пространственного размерного анализа с
использованием теории конфигурационных пространств.
Практическая ценпость.
Предложена математическая модель представления и анализа пространственных допустимых отклонений, применимая в автоматизированных системах размерного анализа.
Создан программный модуль, позволяющий посредством графического интерфейса вводить параметры сопряжений, допуски, редактировать конфигурационные пространства и проводить размерный анализ.
Основные положения, выносимые на защиту.
- Математическая модель сборки с пространственными допустимыми
отклонениями с использованием понятия конфигурационного пространства.
- Модели допусков формы и расположения, представленные
конфигурационными много о бразиями.
- Алгоритм пространственного размерного анализа деталей и сборок с
учетом пространственных допустимых отклонений.
Реализация работы. Разработанный программный модуль испытан и внедрен в ЗАО «Эиерпред», г. Иркутск.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на: региональной научно-практической конференции «Винеровские чтения» в 2005, 2006 гг.; научно-технических конференциях факультета технологии и компьютеризации машиностроения в ИрГТУ в 2008, 2009, 2010 гг.; научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологии механосборочного производства" в МГТУ МАМИ в 2008,2009 гг.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по главам, общего вывода по работе и библиографического списка. Основ-
ной текст содержит 152 страницы, включая 125 рисунков, 11 таблиц, и библиографический список из 160 наименования.
