Разработака темы. Написание статьи. Машиностроение, самолётная тематика

Аннотация. В статье рассмотрены актуальные вопросы создания интегрированной системы электронной модели, которая способна посредством создания трехмерного компьютерного объекта значительно облегчить работу конструктора в процессе проектирования сборочной оснастки самолета. Данный метод уникален тем, что увязка элементов сборочной оснастки происходит с высочайшей точностью, существует возможность инженерного анализа до момента начала увязки, а все сопутствующие чертежи выполняются в автоматическом режиме.
Целью данной статьи является отображение существующих на сегодняшний день типов интегрированных систем электронного моделирования с анализом их достоинств и недостатков.
В связи с поставленной целью необходимо решить ряд задач:
- выполнить литературный обзор научных публикаций по вопросу интегрированных систем электронного моделирования авиационной сборочной оснастки, выявить основные направления развития в этой области;
- изучить основные свойства и функции электронных моделей сборочной оснастки самолета;
- отобразить передовые интегрированные системы электронного моделирования, используемые в России.
Гипотеза. Использование американской CALS-технологии в российском авиастроении возможно.
Методы. В статье использованы методы изучения и подбора литературных и научных публикаций, проведен анализ исследовательских работ в области проектирования и создания авиационной сборочной оснастки.
Результаты. На основании изученного материала выявлена значимость создания интегрированных систем электронного моделирования посредством формирования трехмерного компьютерного объекта, отображены бесспорные достоинства использования данных систем. Установлены и изложены передовые системы электронного моделирования, используемые в России, выдвинута гипотеза о возможности использования американской современной технологии CALS в нашей стране.
Ключевые слова: интегрированная система, самолетостроение, сборочная оснастка, трехмерная модель, электронное моделирование, автоматизированная система.
Основные свойства и функции электронной модели авиационной сборочной оснастки
За последнее десятилетие системы создания электронного моделирования значительно продвинулись. Подтверждение данного обстоятельства обусловлено образованием интегрированных систем, таких как CAD - Computer Aided Design, CAM - Computer Aided Manufacturing, /CAE - Computer Aided Engineering, которые позволяют специалистам авиационной промышленности отображать элементы сборочной оснастки с точностью до 2 микрон. Опыт, полученный в ходе совершенствования автономных электронных систем, выявил необходимость интеграции систем электронного моделирования, основанной на новейших информационных технологиях ИТ, собранной в единую систему, которая в настоящее время носит название ИАСУ - (интегрированная автоматизированная система управления). Данные методы автоматического проектирования имеют своим базисом трехмерную параметризацию.
Электронное описание элементов сборочной оснастки основано на создании трехмерного компьютерного объекта. Такой тип электронного моделирования позволяет параметризировать деталь сборочной оснастки посредством установки базисных размеров и в течение нескольких часов произвести соединение элементов самолета.
Использование электронной геометрической модели позволяет уменьшить срок сборки оснастки в среднем на четыре месяца, а качество увязки элементов конструкции и точность оснастки значительно возрастают.
По мере совершенствования программного обеспечения интегрированных систем появилась уникальная возможность создания трехмерных электронных макетов, использование которых позволяет минимизировать, либо полностью исключать целый ряд проблем, возникающих в процессе самолетостроения, поскольку геометрическое моделирование достаточно четко отображает взаимное расположение элементов оснастки самолета, а также привязку каждой детали к базовым осям.
К главным достоинствам электронного моделирования относятся:
- увязка в пространстве множества элементов конструкции с высочайшей точностью, способность предусмотреть возможные неувязки до момента создания чертежей и производства деталей;
- компьютерное моделирование процесса производства элементов конструкции, к которым относится сборка, литье, либо штамповка;
- возможность проведения инженерного анализа на момент прочности сборочной оснастки, кинематики движения ведущих узлов;
- исключение затрат на производство дополнительной увязочной оснастки;
- автоматический выпуск чертежей на основе созданной трехмерной электронной модели

.
Развитие систем автоматического проектирования позволяет помимо виртуальных сборок осуществлять трассировку электропроводки оснастки самолета. Такой вид электронной компоновки элементов каркаса позволяет решать ряд задач, связанных с позиционированием и топологией [3, с. 37 - 51].
Передовые интегрированные системы электронного моделирования в России
На сегодняшний день в России наиболее распространенными интегрированными системами являются «Cimatron it», «Unigraphics» и «Астра».
«Cimatron it» представляет собой интегрированную систему электронного моделирования, представленную в виде трехмерной графической CAD/CAM-системы, которая способна осуществлять геометрическое моделирование сборочной оснастки самолета, начиная от каркаса, и заканчивая поверхностными элементами конструкции. Данная система имеет возможность осуществлять инженерный анализ, проводить подготовку документации и чертежей.
Система «Cimatron it» имеет практичный интерфейс, комфортный и простой в восприятии, базирующийся на взаимозависимости модулей и команд. Данный фактор позволяет инженерам – конструкторам качественно и комфортно производит работы по проектированию и строительству сборочной оснастки самолета.
Система «Unigraphics» представляет собой интерактивную базу проектирования и производства элементов сборочной оснастки. Подсистема CAD такой структуры используется для автоматизации процессов в ходе изготовления деталей самолета. Подсистема CAM отвечает за автоматизированное обеспечение управляющих программ при связке узлов сборочной оснастки.
Такая система имеет модульную структуру. Каждый отдельно взятый модуль отвечает за выполнение установленной функции. Отдельный функциональный модуль является составляющей управляющего модуля, именуемый Unigraphics Gateway. Любому пользователю системы Unigraphics в совокупности необходимо располагать модулем Gateway, а все другие модули возможно подбирать исходя из специфики геометрических форм и методов увязки элементов сборочной оснастки самолёта.
Unigraphics является трехмерной системой создания геометрической модели, которая способна оперировать количественными модулями с повышенной точностью. Сочетая выбранные формы, имеется уникальная возможность спроектировать элемент конструкции, произвести инженерный анализ и создать окончательные чертежи. В заключении процесса проектирования модуль Manufacturing дает возможность задать геометрию частей конструкции, определить технологические параметры, такие как размер используемого, в том числе автоматически создать траекторию перемещения инструмента [1, с. 199 - 214].
Геометрическое моделирование в Unigraphics дает возможность специалисту достаточно быстро создать проект сборочной оснастки и осуществить детальное проектирование