Технические науки/Автоматизированные системы управления на производстве

К.т.н. Симута Р.Р.

Национальный технический университет Украины «КПИ»

Определение типов соединений в 3D моделях сборочных изделий

В структуре технологических процессов машиностроительного производства, наряду с большим удельным весом обработки деталей резанием, значительное место занимает сборка, которая является завершающим этапом производственного процесса в машиностроении.

На содержание автоматизированного проектирования технологических процессов сборки (ТПС) влияют свойства производственной системы и конструктивно-технологические свойства изделия: структура элементов конструкции и контуров изделия, пространственный взаимосвязь элементов конструкции, размерные связи и т.д. Одним из основных элементов математического обеспечения этой системы является математическая модель сборочного изделия.

Все основные конструктивно-технологические свойства сборочного изделия, которые используются в его математической модели, представлены в явном или неявном виде в трехмерной модели изделия, построенной в любой 3D CAD системе, и могут быть обнаружены в автоматизированном режиме [1].

Но математические модели, с помощью которых выполняется представление сборочного изделия в 3D CAD-системах, имеют скорее конструкторский, а не технологический, характер. Хотя информация, необходимая для синтеза возможных последовательностей сборки, присутствует в таких моделях полностью.

Каждая деталь, сборочная единица, узел изделия занимают определенное пространственное положение и ориентированы некоторым образом относительно системы координат изделия. Положение и ориентация детали или сборочной единицы, а также тип соединения являются основными факторами, влияющими на траекторию движения, необходимого для осуществления процесса сборки или разборки, а также на последовательность сборки-разборки.

На сегодняшний день, существуют несколько методов описания типов соединений в математической модели сборочного изделия. В работе [2] предложено формализованное описание кинематических пар механизмов для решения задач проектирования технологии сборки. В работе [3] проведен анализ соединений, обеспечивающих целостность сборочных изделий, а также приведены некоторые способы их определения.

Современные 3D CAD-системы предлагают механизм, который совершенно однозначно позволяет определить тип соединения на основе анализа сопрягаемых поверхностей. Так, например, система SolidWorks, имеет в своем функционале инструмент проверки пересечения (интерференции) твердых тел с учетом совпадения поверхностей, т.е. контакта (рис.1).

Рис.1. Проверка пересечения твердых тел с учетом совпадения поверхностей

Совершенно очевидно, что, выполнив анализ совпадающих поверхностей, определив их тип и некоторые дополнительные свойства, можно выявить все ограничения, которые это соединение накладывает на траекторию движения и последовательность сборки-разборки.

Используя программный интерфейс SolidWorks 2015 API [4] был создан плагин (дополнение) к системе SolidWorks, который позволяет выявлять контактирующие поверхности деталей в сборочном соединении и определять их тип. Так, для модели, показанной на рис. 1, выявлены две области контакта, которые происходят по плоской и цилиндрической поверхностям (рис.2). Далее, используя эту информацию, можно составить таблицы контактных ограничений [1, 3], на основе которых выявляются цепочки последовательности сборки.

Рис.2. Выявление типов поверхностей контакта сборочных соединений

Литература

1. Сімута Р. Р. Забезпечення якості і прискорення технологічної підготовки механоскладального виробництва : дис ... канд. техн. наук : 05.02.08 : захищена 20.01.04 : затв. 14.04.04 / Сімута Роман Русланович ; НТУУ «КПІ» – К., 2003. – 174 с.

2. Пасічник В.А., Лашина Ю.В. Формалізація опису кінематичних пар механізмів в задачах проектування технології складання // Вісник НУТУ „КПІ". Серія „Машинобудування". К.: НУТУ „КПІ". - 2011, № 61, т.1. С.140-146.

3. Кореньков В. М. Аналіз з'єднань, що забезпечують нероз'ємність складальних одиниць та виробів, і деякі способи визначення таких з'єднань / В. М. Кореньков, В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2002. – №. 4 Ч. 1 (42). – С. 48–52.

4. SolidWorks 2015 API Help