Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современное машиностроение характеризуется повышением требований к качеству изделий и сокращением цикла производства. Одновременно повышается сложность изделий, в частности, повышается доля использования маложёстких деталей. Для обеспечения высокой точности сборки таких изделий требуется сборочгш оснастка, что приводит к увеличению трудоёмкости и длительности никла технологической подготовки производства.
Для повышения конкурентоспособности изделий при конструкторской и техіюлогической подготовке производства применяются CAD/CAE/CAM и PDM-системы. В качестве единого источника геометрической информации об изделии используется его электронный макет (ЭМ). Автоматизированы рутинные операции процессов объёмной увязки и инженерного анализа изделий, разработки технологических процессов, ведения конструкторской и технологической документации. Таким образом, созданы предпосылки для автоматизированного проектирования сборочной оснастки и повышения объективности принимаемых решений.
Частью машиностроительного комплекса является отрасль самолётостроения. Конструкция планера самолёта отличается большим, количеством маложёстких детачей и сравнительно высокими требованиями к точности сборки при значительных габаритах изделия. Поэтому проблема повышения качества сборочной оснастки при снижении трудоёмкости её проектирования является особенно актуальной для самолётостроения.
Цель работы. Разработка формализованного метода проектирования конструкции сборочной оснастки, позволяющего снизить трудоёмкость и сократить длительность технологической подготовки сборочного производства и способствующего повышению качества проектных решений.
Задачи исследования:
-
разработать дискретную математическую модель изделия, позволяющую решать задачи технологической подготовки сборочного производства с использованием численных методов на основе минимального состава параметров изделия;
-
разработать методику анализа конструктивно-технологических характеристик изделия и выбора состава сборочных баз с использованием предложенной модели изделия;
-
разработать методику построения предложенной модели на основе ЭМ изделия в условиях итерированной среды управления данными об изделии;
-
определить формальные критерии выбора метода сборки и состава сборочных баз на основе данных из ЭМ изделия и разработанной дискретной модели;
-
определить способы применения предложенной модели изделия при проектировании конструкции сборочной оснастки, технологического
процесса её монтажа и технологических процессов сборки и контроля изделия.
Объект исследования. Конструкция сборочной оснастки для изделий машиностроения из маложёстких деталей.
Методы исследования. В качестве общей методологической основы использован системный подход, заключающийся в анализе закономерностей выбора метода сборки и состава сборочных баз изделий, исследовании способов математического описания сборочных баз и математических методов их анализа. При выполнении работы использовались положения технологии сборки в машиностроении и самолётостроении, теории множеств, теории графов, алгебры логики и аналитической геометрии. При разработке указанных моделей и методов использовались средства CAD-системы Siemens PLM Software NX 6, табличного редактора Microsoft Excel 2007, среды программирования Delphi б.
Научная новизна:
-
впервые разработана дискретная структурно-геометрическая модель изделия, позволяющая решать задачи технологической подготовки сборочного производства с использованием численных методов на основе минимального состава параметров изделия;
-
разработана методика анализа конструктивно-технологических характеристик изделия и выбора состава сборочных баз с использованием предложенной дискретной модели;
-
предложена методика построения разработанной модели на основе электронного макета изделия в условиях интегрированной среды управления данными об изделии;
-
предложены критерии оценки относительной жёсткости деталей, используемые при выборе состава сборочных баз и позволяющие учитывать величину и соотношение габаритных размеров, форму и тип конструкции детали;
-
создан математический аппарат и программное обеспечение для определения параметров управления приводами манипулятора при автоматизированном позиционировании изделия.
Практическая ценность:
-
снижение влияния субъективного фактора при принятии решений в ходе технологической подготовки сборочного производства, благодаря использованию выявленных формальных критериев выбора состава сборочных баз;
-
разработанная дискретная модель изделия содержит минимальный необходимый объём данных, в отличие от ЭМ изделия, вследствие чего требует меньшего объёма аппаратных ресурсов ЭВМ;
-
предложенная модель изделия, разработанные методы её построения и анализа и полученные с их помощью данные применимы для решения ряда задач технологической подготовки сборочного производства:
выбора состава сборочных баз изделия;
выбора конструктивной компоновки сборочной оснастки;
проектирования и выполнения процесса безэталонного монтажа сборочной оснастки;
проектировашія и выполнения процесса автоматизированной сборки и контроля изделия.
Реализация работы. Диссертационная работа выполнена в рамках НИР № 1053 «Разработка и внедрение комплекса технических средств, используемых при выполнении технологии безэталонного монтажа сборочной оснастки с применением CAD/CAE/CAM систем» (01.07.2003 - 30.06.2004 гг.), № 206 «Разработка конструкторско-технологической документации по проектированию, изготовлению и монтажу сборочной оснастки по технологии безэталонного монтажа» (01.09.2006 - 31.08.2007 гг.) и № 208 «Разработка комплекса механизации стапеля сборки НЧФ» (01.09.2008 - 31.12.2009 гг.), выполненных для ОАО «Корпорация «Иркут». Результаты работы использованы при выполнении перечисленных НИР и в учебном процессе кафедры «Самолётостроение и эксплуатация авиационной техники» Иркутского государственного технического университета в виде лекций и лабораторных работ по дисциплинам «Проектирование сборочных приспособлений», «Автоматизация ПКР и ТП», «Автоматизированные средства ТИП иТП». Имеются два акта внедрения: на ИАЗ - филиала ОАО «Корпорация «Иркут» и в ИрГТУ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XII Международной научной конференции «Рететнёвские чтения» в 2008 г. (СибГАУ, г. Красноярск), на Научно-технических конференциях Факультета транспортных систем ИрГТУ в 2007-2010 гг. (ИрГТУ, г. Иркутск).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 статьи, из них 1 - в издании из перечня ВАК.
Структура и объём. Настоящая работа состоит из введеній, четырёх глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основное содержание диссертации насчитывает 160 страниц, содержит 37 таблиц, 38 рисунков, библиографии 109 наименований, копии 2 актов внедрения. Общий объём работы 219 страниц.
