Использование wave-технологий при проектировании сборочных приспособлений в авиации

изделия, удобства использования инструмента, а также съема собранной конструкции;

• -    соблюдение правил техники безопасности.

Процесс проектирования стапеля состоит из разработки электронных моделей деталей (ЭМД), создания электронных моделей сборочных единиц (ЭМСЕ) из ЭМД и разработки электронных чертежей (ЭЧ) на ЭМСЕ и ЭМД. Общая схема проектирования сборочного приспособления показана на рис. 1. Структура электронной модели и электронного чертежа представлена на рис. 2, 3.

Технология проектирования сборочной оснастки, используемая на АО «Авиастар-СП», предусматривает использование ЭМСЕ изделия «как есть». Все необходимые технологические изменения СЕ отражаются в конструкции оснастки её проектировщиком на основании технического задания (ТЗ), разрабатываемого «в идеале» инженером-технологом сборочного цеха. Фактически ТЗ зачастую разрабатывается технологическим бюро (ТБ) отдела клепально-сборочных работ при поступлении заказа на проектирование по ведомости подготовки производства (ВПП) или по цикловому графику оснащения, связанному, в «идеале», с цикловыми графиками выпуска основного изделия [10]. Такая технология приводит в ряде случаев к задержкам в оснащении производства и большому количеству ошибок, вызванных как недостатком времени на проектирование, так и недостаточно высокой квалификацией исполнителей. Между тем имеются достаточно большие резервы, предоставляемые как возможностями используемой на предприятии системы автоматизации проектирования (САПР), так и технологиями проектирования, в значительной мере отработанными на других заводах АО «ОАК». В частности, речь идет об использовании методики проектирования с использованием wave-технологии, позволяющей организовать управляемые ассоциативные связи между моделями.

Рис. 1. Схема проектирования стапельной оснастки

Структура электронной модели и электронного чертежа представлена на рис. 2, 3.

Структура ЭМСЕФайл с ЭМСЕ

^ ЭМД 1

ЭМД 2

ЭМД п

Рис. 2. Структура ЭМСЕ

Структура ЭМЧФайл ЭМЧ U ЭМД или ЭМСЕ

Рис. 3. Структура ЭМЧ

Возможно использование базовой контрольной структуры (БКС) [13], которая содержит информацию, зафиксированную в результате предварительной проработки проекта. Это модель поверхности изделия, конструктивно-силовая схема, схема технологического членения, схемы трасс коммуникаций и многое, многое другое [12]. Данные из БКС (и только из БКС) обязан использовать инженер-конструктор как исходные в своей работе. Понятие БКС введено в практику специалистами ОКБ «Сухого» и, к сожалению, до сих пор в рамках АО «ОАК» не стандартизовано. На АО «Авиастар-СП» используется во многом аналогичный по содержанию термин - строительная мастер-геометрия (СМГ) [7]. Кроме того, можно отделить предварительную, вспомогательную работу инженера-конструктор а от её результата. Всю работу по «электронной привязке»

изделия инженер-конструктор делает в своей рабочей структуре и только потом ЭМД, свободная от лишних построений, вносится в электронный макет разрабатываемого изделия. Этот подход обеспечивает возможность проведения контролируемых изменений на этапах взаимоувязки и согласования противоречивых требований.

Как правило, конфигурация деталей, подаваемых на сборку, и сама сборочная единица несколько отличаются от СЕ, прописанной в конструкторской документации (КД). Такой состав фиксируется в технологической модели СЕ (ЭМСЕт). Построение технологической модели на основе ЭМСЕ - ЭМСЕт, позволяет учитывать все необходимые, с точки зрения инженера-технолога, изменения в конструкции СЕ для её максимально эффективной сборки.

Другим средством сокращения длительности цикла проектирования является использование параллельного инжиниринга. Параллельный инжиниринг - упорядоченная деятельность по созданию нового изделия, которая осуществляется многофункциональными командами, которые работают практически параллельно на основных этапах создания изделия [9]. Такой подход позволяет улучшить качество изделия, сократить время его разработки и изготовления, уменьшить затраты.

Для решения проблемы распараллеливания работ по проектированию сборочного приспособления предлагается выстроить весь процесс проектирования с использованием wave-технологий [3, 6, 8, 11]. Wave-линк - это операция создания в рабочей детали сборки ассоциативных геометрических объектов, связанных с другими деталями этой же сборки [6]. В зависимости от установленной опции эта операция позволяет создавать также и неассоциативные объекты. Ассоциативная связь между различными компонентами сборки осуществляется с помощью функций wave-модуля «Сборки» в САПР UG NX. Основное назначение wave-модуля -связывать геометрические объекты различных деталей, создавая их ассоциативные копии. Основные функции, реализованные в wave-модуле

• -    это возможность ассоциативного копирования геометрии из одной детали в другую (обычно внутри сборки); возможность задержки обновления связанной геометрии во всех или отдельных частях; возможность выполнить запрос и получить информацию о связях между деталями.

При решении задач проектирования инструментальные средства wave-модуля обычно используются:

• -    при контекстном проектировании, когда геометрия, необходимая для операций размещения конструктивных элементов, привязки или редактирования геометрии компонента (например, обрезки), копируется в деталь компонента с помощью диалогового окна «Редактор геометрических связей wave» в САПР UG NX. После выполнения операции копирования конструктор может работать с деталью независимо от «места», т.е. либо в модуле «Моделирование», не загружая сборку, либо продолжать работу в контексте сборки;

• -    при проектировании деталей, находящихся на разных стадиях технологического процесса. Различные стадии состояния детали обычно представляются как сборка, содержащая компоненты для каждой стадии (например, для обшивки: стадия

конструирования, затем стадия изготовления с технологическими переходами формообразования (рабочая поверхность обтяжного пуансона), обрезки и т.д.). С помощью меню «Редактор геометрических связей wave» стадии связываются вместе, так что создается ассоциативная копия тела, представляющего результат предыдущей стадии, к которому добавляются операции построения на очередном шаге технологической цепочки. Таким образом, сборка является как бы «контейнером», позволяющим объединить этапы технологической цепочки. Когда пользователь системы изменяет модель на отдельной стадии проектирования/производства, можно использовать опции «Задержка обновлений между деталями» и «Обновить сессию» в САПР UG NX, чтобы отложить обновление связанной геометрии для последующих стадий;

• -    при управлении глобальными изменениями, проводимыми в больших сборках сложных изделий.

Для реализации wave-технологии (рис. 4) необходимо иметь сборку как минимум с двумя входящими компонентами: один компонент с родительской геометрией и один компонент, в который включают геометрию (компонент назначения).

Рис. 4. Wave-технология. Схема организации связей

Часто wave-технологию используют для создания зеркальных деталей. Различают два варианта создания подобной геометрии:

• -    правая и левая детали идентичны (см. рис.5, (1)); '

• -    правая и левая детали имеют различия в геометрии (см. рис.5 (2)). В этом случае организуется рабочая сборка, содержащая исходную геометрию. Затем создается wave-линк на исходное тело, и получаем основную геометрию одной из деталей (правая деталь). Создается wave-линк (зеркальное тело) на исходную геометрию и получается основная геометрия другой детали (левая деталь).

Рассмотрим применение wave-технологии для проектирования сборочных приспособлений.

Методика проектирования сборочных приспособлений с использованием wave-технологий. Для того, чтобы адаптировать имеющиеся возможности базовой САПР предприятия к процессу проектирования сборочных приспособлений, предлагается методика проектирования с использованием wave-технологий. Одним из ключевых аспектов использования wave-технологий для распараллеливания проектных работ является использование СМГ. СМГ содержит все данные, определяющие размеры, форму, конструктивно-силовую схему, взаимное расположение составных частей изделия, схему конструктивно-технологического членения. В частности в состав СМГ входят:

• •    базовые и строительные плоскости ВС и его главных составных частей;

• •    п ове рхно сти теоре тичес ко го ко нтура (ТК);

• •    базовые и строительные плоскости и оси силового набора.

На основе СМГ (БКС) конструктор оснастки формирует личную контрольную структуру (ЛКС), добавляя в файл БКС необходимые элементы и убирая ненужные. Пример ЛКС представлен на рис. 6.

О

Рабочая сборка

Левая деталь

Правая деталь

О

____г

WAVE-Link Mirror (Линк зеркала)

Левая деталь (с фигурным вырезом)

Правая деталь (с подииамповкой и отверстием)

Рис. 5. Wave-технология. Зеркальный wave-линк

Рис. 6. Пример ЛКС

Файл с системой координат имеет префикс в названии «С5» и служит для позиционирования файла построения в пространстве. Для обводообразующих деталей, а так же деталей, расположение которых задается в абсолютной системе координат, координаты расположения файла построения также задается относительно абсолютной системы координат. Для стандартных деталей или деталей, которые применяются в сборке многократно, система координат задается рабочей (Х(0) Y(0) Z(0) в абсолютной системе координат). В файл с системой координат также помещаются вспомогательные детали и сборки, строительная мастер геометрия и прочие элементы, необходимые для построения ЭМД (рис. 7, 8) .

Файл с системой координат

—* Файлс построениями/“"":

'j^z' Link

-» ЭМД

Link

СМГ, вспомогательная

■ > геометрия, вспомогательные детали и т.д.

Рис. 7. Структура файла с системой координат

Навигатор сборки

Описательное имя детали __ - Й®С5_6.2.7830.0485.0110. СЮ?

7.7830.0485.ОПТТОГ

4 й Й 6.2.7830.0485.0400.000 й 0 6.2.7830.0485.0110.005.24

____ 6.2.7830.04

ЙО 6.2.7830.0485.01 lOXiOiTay j:*

Й 0 VyT> 6. 2.7830.0-ЧОл7о . 71

Файл с системой

й О

О

О О

координат

СМГ и дополнится кные элементы

Файл детали

Файл построений

Рис. 8. Пример дерева построения

Файл с построениями имеет префикс «WP». В файле построений линкуется (Link) вся дополнительная геометрия, необходимая для создания модели детали и производятся все дополнительные построения. ЭМД является результирующим файлом, в который линкуется модель детали из файла построения. Все дополнительные построения не линкуются. ЭМД должен содержать только одно твердое тело и дополнительную информацию в виде рисок, резьб и технических условий.

Рассмотрим создание детали с использованием wave-технологий. Сначала создается сборка С5_«номер детали» содержащая файл построения

WP «номер детали» и результирующий файл «номер детали». Затем в сборку CS «номер детали» добавляются вспомогательные элементы построения. Далее делается активным файл WP_«HOMep детали» и в него при помощи wave линкуются вспомогательные элементы построения (рис. 9) . Затем в файле построений создается модель детали, представленная на рис. 10. Потом готовая 3-D модель детали линкуется в файл детали (рис. И) . Стоит также отметить, если на детали есть элементы с резьбой, то она определяется только в файле детали (рис. 12) .

£ ._,..__, _____ '  '                                  «3

’ . ■ 9^1 V

Рис. 9. Помещение дополнительной геометрии в файл построений

Рис. 10. Рабочие построения модели детали

Рис. 11. Создание модели детали

Рис. 12. Создание резьбы

Приведенные выше подходы позволяют распараллеливать процесс проектирования СП и разделить его на несколько направлений, выполняемых проектировщиками разной квалификации:

• •    общее проектирование СП, выбор конструктивной схемы, создание ЛКС;

• •    проектирование рамы СП;

• •    создание и расположение рубильников и ложементов;

• •    создание и расположение фиксаторов и

• прижимов;

• •    проектирование опоры и крепления приспособления к полу;

• •    прочностные расчеты;

• •    выполнение чертежей.

Схема процесса проектирования СП с использованием wave-технологий и специализацией работ по отдельным направлениям представлена на рис. 13.

Рис. 13. Схема процесса проектирования сборочного приспособления с использованием wave-технологий и специализацией работ

Выводы: предложена методика проектирования СП с использованием wave-технологии для организации параллельного инжиниринга. Предлагаемая методика позволяет:

• •    начинать процесс проектирования СП на ранних этапах проектирования ВС;

• •    сократить длительность цикла проектирования;

• •    использовать при проектировании сложных СП инженеров-конструкторов с малым опытом и квалификацией, высвобождая высококвалифицированный персонал для работ, требующих

соответствующей квалификации;

• •    проводить полноценные прочностные расчеты, снижая тем самым расход материалов.