Разработка автоматизированной системы проектирования технологических процессов изготовления изделия машиностроения на основе трехмерной модели

16. Rome, J. I., Goyal V. K., Martino N. E. Techniques for Finite Element Analysis of Clamp Band Systems // 50th Aerospace Conference. California, 2009. P. 51-60.

17. Qin Z. Y. Finite element analysis of the clamp band joint/Z. Y. Qin, S. Z. Yan, F. L. Chu//Applied Mathematical Modelling. 2012. Vol. 36. P. 463477.

18. Трутаева В. В., Погодин В. К., Безделев В. В. Применение программной системы COMPASS для расчета машиностроительных деталей и конструкций // Проблемы механики современных машин : материалы III междунар. конф. Улан-Удэ, 2006. Т. 3. С. 82-86.

19. Безделев В.В., Буклемишев А.В. Программная система COMPASS. Руководство пользователя. Иркутск : Изд-во ИУ, 2000. 120 с.

20.Преженцева В.В. Иерархия объемных конечных элементов с переменным числом узлов на ребрах // Вестник Иркут. гос. техн. ун-та. 2004. Т. 20. № 4. С. 179-180.

21.Преженцева В.В., Безделев В.В. Иерархия двумерных и трехмерных конечных элементов с переменным числом узлов в программной системе COMPASS // Вестник НГАСУ. 2005. Т. 8. № 2. С. 71-78.

22. Лукашевич A. A. Решение контактных задач для упругих систем с односторонними связями методом пошагового анализа : дис. ... д-ра техн. наук / А.А. Лукашевич. СПб, 2011. 283 с.

23. Лукашевич А.А, Розин Л.А. О решении контактных задач строительной механики с односторонними связями и трением методом пошагового анализа // Инженерно-строительный журнал. 2013. № 1 (36). С. 75-81.

24.Пыхалов А.А., Милов А.Е. Контактная задача статического и динамического анализа сборных роторов турбомашин. Иркутск : ИрГТУ, 2007. 192 с.

25. О применимости бугельных соединений в оборудовании высокого давления / В. К. Погодин и др. // Химическая промышленность сегодня. 2009. № 8. С. 37-42.

УДК 621.757 Говорков Алексей Сергеевич,

доцент кафедры СМиЭАТ, Иркутский национальный исследовательский технический университет, тел. 8-908-660-89-12, e-mail: govorkov_as@istu.edu

Ха Ван Чьен, к. т. н., кафедра машиностроения, Государственный технический университет им. Ле Куй Дона, Вьетнам, г. Ханой, тел. +84 966-360-864, e-mail: Chienrussia375@gmail.com

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ

A. S. Govorkov, Ha Van Chien

DEVELOPMENT OF THE AUTOMATED SYSTEM OF DESIGN ENGINEERING PRODUCTS MANUFACTURING TECHNOLOGICAL PROCES BASED ON THREE-DIMENSIONAL MODEL

Аннотация. В статье рассматривается концепция разработки интегрированной системы для проектирования технологических процессов изготовления изделий машиностроения. Исследование относится к области автоматизации технологической подготовки производства при разработке технологического процесса изготовления изделия (деталь, сборочная единица) авиационной техники. Предложен алгоритм автоматизированного анализа трехмерной модели изделия (CAD-модели), выполненной в системе NX, для выявления и формализации значимых параметров изделия. В качестве дискретного элемента детали рассматривается конструктивный элемент, как основа для выбора технологии изготовления изделия в целом. Описана общая функциональная структура разрабатываемой системы, необходимая для формирования маршрута изготовления изделия с учетом производственных технологических данных, структурированных в базе данных и знаний. Практический результат системы при внедрении в производство - снижение цикла технологической подготовки при выпуске изделий авиационной техники нового поколения.

Ключевые слова: образ изделия, автоматизация производства, технологический процесс, база знаний, база данных, CAD-модель.

Abstract. The article deals with the concept of developing an integrated system for the design of technological processes of manufacturing of engineering products. The study relates to the field of automation of technological preparation of production with the development of technological process of the aircraft products (part, subassembly) manufacturing. An algorithm for the automated analysis of three-dimensional product model (CAD model) made in the NX system is proposed for the identification and formalization of the relevant product parameters. As the part's discrete a structural element is considered as the basis for selecting the product manufacturing technology in general. We describe the general functional structure of the system under development, necessary for the formation of the route of manufacturing products based on production process data, structured in a database and a knowledge base. The practical

Машиностроение и машиноведение

result of the introduction of the system in production is reducing the technological preparation cycle with the release of aircraft products of new generation.

Keywords: image of the product, automation of production, technological process, knowledge base, database, CAD-model.

Введение

В условиях жесткой конкуренции на рынке перед промышленными предприятиями возникает практическая задача организации интегрированной информационной среды создания изделия. Основной целью создания интегрированной информационной среды на предприятии «Иркутский авиационный завод» является ускорение процессов подготовки производства и освоение технологий изготовления новых изделий. Это требует тщательного выбора комплекса систем (САD/CAM/CAE/PDM), обеспечивающих основу интеграции конструкторско-технологической подготовки производства и наиболее полно учитывающих особенности выпускаемых изделий и процессов их изготовления. Важно правильно решить эту задачу, так как инвестиции в области автоматизации определяют конкурентоспособность предприятия на годы вперед.

Разработке технологического процесса изготовления изделия должна предшествовать своевременная работа технологов в технологическом отделе над технологичностью запроектированного изделия. Конструктор создает электронную модель изделия. Информационная модель строится на основе данных электронной модели (ЭМ) изделия [1-3]. В процессе согласования она используется технологами для отработки технологичности и оценки возможности изготовления на имеющихся производственных мощностях. В статье «Методика перехода от трехмерной модели к онтологическому представлению изделий авиационной техники» предложена методика, призванная облегчить процесс перехода между важнейшими этапами разработки изделия - проектированием и технологическим контролем, ускорить процесс проектирования, а также упростить внесение изменений в готовую 3D-модель изделия [4].

Создание интегрированной информационной среды позволит перейти от трехмерных моделей изделий к их цифровым макетам, которые наряду с геометрической будут содержать и другие виды информации об изделии. Использование таких макетов вместе с данными о конструктивно-технологических особенностях того или иного вида изделий позволит подойти к использованию технологии управления конфигурацией [8-17] для изделий со сложной функциональностью, изделий, производимых во многих вариантах, в том числе по конкретным

требованиям заказчика.

Целью выполнения работы является уменьшение трудозатрат и сроков разработки технологических процессов (Т11) изготовления деталей и сборочных единиц изделий авиационной техники (АТ) при использовании существующих взаимосвязей между объектами производственной среды с использованием системы поддержки принятия решений (самообучающая программа разработки ТП) на основе данных, утвержденных ТП.

Разрабатываемая автоматизированная

система разработки технологических процессов (АСРТП) является связью от конструкторских моделей к технологическим, т. е. дает возможность технологу обнаруживать

технологические сочетания конструктивных форм в трехмерной модели изделия и разрабатывать укрупненный маршрут изготовления изделия в соответствии с технологическими

рекомендациями и типовыми технологическими процессами в диалоговом режиме. Система при этом учитывает технологичность конструкции изделия, а также позволяет технологу разрабатывать ТП с выполнением заданных исходных данных (под заданную стоимость, с заданной функци-ональностью, с минимальной массой и др.), а также с учетом технологических возможностей предприятия.

В настоящее время разработку технологического процесса для конструктивно нового изделия на основе трехмерной модели принято относить к наиболее трудно-формализуемым задачам технологической подготовки производства. Для их решения нет достаточно разработанного математического аппарата, строгих формальных методик Результат решения в значительной мере зависит от опыта, знаний и творческой интуиции формирующих его специалистов-технологов.

На практике процессы разработки технологических процессов могут быть реализованы с использованием систем геометрического и технологического моделирования. Применение этих систем неразрывно связано с современными информационными технологиями для интеграции процессов, выполняющихся в ходе всего жизненного цикла продукции и её компонентов. Поэтому очевидно, что автоматизированная разработка ТП на основе трёхмерной модели изделия является одной из задач подготовки производства и должна также

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

рассматриваться в контексте применения CALS-технологий.

Неизбежно то, что на этапах конс-трукторско-технологической подготовки производства оценка достигнутых показателей технологичности изделий в большинстве случаев носит лишь характер прогнозирования. Решению данной проблемы посвящены работы Е.Н. Максаковой, М.А. Прялина, В.И. Аверченкова и др. Разработке формализованных алгоритмов принятий решений на этапах технологической подготовки производства (анализ возможности применения высокопроизводительных процессов обработки и типовых технологических процессов (ТП), рациональный выбор вида заготовок, разработка маршрутных и операционных ТП и др.) посвящены работы С.П. Митрофанова, Н.М. Капустина, В.Л. Михельсон-Ткача и др. [1, 3, 16].

В целом, несмотря на достаточно большое количество научных работ, рассматривающих различные подходы к формализации и автоматизации решения различных задач разработки ТП, до настоящего момента не разработано методик, математических моделей и алгоритмов, позволяющих поддерживать автоматизированный процесс разработки ТП на основе трехмерных моделей изделий.

Существующая отечественная технология разработки ТП изготовления деталей АТ не обеспечивает выполнения всех технических требований к полной автоматизации процесса разработки маршрута изготовления изделия. Современная технология разработки ТП отличается высокими трудозатратами и длительным периодом времени, затраченным на разработку ТП [1, 21].

Научная новизна

В традиционной технологической практике анализ и отработка изделия на технологичность и разработка технологического процесса ведется квалифицированными технологами на основе большого опыта, с привлечением информации из различных нормативных документов,

справочников, рекомендаций и других источников. Такая практика использования субъективных знаний высококвалифицированных специалистов имеет свои недостатки: носителями знаний являются индивидуальные субъекты, что не позволяет тиражировать такие знания на широкий круг специалистов. За предыдущие десятилетия наметился «разрыв поколений», который во многом нарушил преемственность

передачи опыта и знании от старших поколении младшим.

В основу проекта положена идея формализации знаний технолога и построения на их основе системы поддержки принятия решений, что позволит снизить количество ошибок при проведении технологического контроля изделия при запуске в производство и уменьшить издержки при производстве за счет анализа нескольких технологических решений и выбора оптимального по составу технологических операций технологического процесса. Проект обладает гибкостью в настройке, возможно применение на различных машиностроительных предприятиях [1].

Инновационная новизна

Созданы математические модели объектов производственной среды на основе продукционно-фреймовой структуры представления знаний и данных в предметной области, применимые в АСРТП для выбора наиболее оптимального по совокупности условий конструктивного решения и рационального метода изготовления изделия на заданном предприятии (на примере Иркутского авиационного завода).

Новизна данной гипотезы, реализованной в системе, заключается в комплексном анализе изделия на основе её трехмерного представления на этапе конструкторско-технологической подготовки производства, но с учетом производственного базиса и технологических возможностей предприятия - изготовителя данного изделия [1].

Практическая значимость

Результатом выполнения проекта является АСРТП, внедрение которой позволяет увеличить прибыль предприятия за счет привлечения к работе технологов с меньшим опытом и обеспечения более технологичного и экономичного производства изделий авиационной техники. Гибкая архитектура приложения делает возможным внедрение системы на различных предприятиях машиностроительной отрасли. Интеграция с системой автоматизированного проектирования Siemens NX позволяет импортировать структуры проектируемых моделей изделия в программу и производить анализ конструкции изделия в полу автоматизированном режиме. Модуль «база данных» предоставляет возможность заносить информацию об оборудовании, деталях, сборочных единицах и типовых технологических процессах, которые используются на конкретном предприятии. Модуль «База знаний» позволяет

каждому специалисту добавлять правила формирования технологических процессов изготовления изделия, а также формализовать типовые технологические операции изготовления отдельных конструктивных элементов (КЭ) детали. Результатом работы системы является сравнительная таблица различных способов изготовления проектируемого изделия, с оценкой времени, стоимости с учетом заданного уровня технологичности конструкции изделия [1, 2, 12].

В предлагаемой технологии каждый технологический объект (ТО, СТО, оборудование, инструмент и др.) находится в соответствующей продукционной связи с проектируемым изделием. Такая схема анализа и обработки данных обеспечивает быструю выборку необходимых данных, что значительно сокращает время разработки ТП и дает возможность обеспечить требуемый уровень автоматизации. Преимущества новой системы заключаются в уменьшении трудозатрат и сроков разработки ТП изготовления деталей и сборочных узлов изделий АТ путем использования интеллектуального модуля, интегрированного в систему СУДП Теашсейег [3, 4].

Преимущества предлагаемой технологии разработки технологических процессов заключаются :

- в автоматизированном анализе трехмер-ной модели изделия, созданной в системе КХ;

- возможности разработки оптимальных ТП с учетом применения интеллектуального модуля, основанного на экспертных знаниях;

- обеспечении использования технологических данных из СУДП Теашсе^ег.

При разработке АСРТП авторы предлагают разбить весь объем работ на следующие основные этапы.

Разработка методики формирования маршрута изготовления деталей машиностроения с учетом данных трехмерной модели изделия, для чего необходимо разработать:

- методику и программный модуль распознавания структуры трехмерной модели изделия;

- конструктивно-технологические классификаторы основных объектов производственной среды (конструктивные элементы (КЭ), детали, технологические операции и т. п.);

- методику формирования маршрута изготовления изделия АТ.

Разработка структуры базы знаний для программного комплекса с учетом требований технологической подготовки производства

предприятия. Для этого необходимо выполнить:

- проектирование структуры базы знаний для АСРТП;

- разработку методики формирования правил в базе знаний (БЗ) АСРТП;

- разработку программного модуля для формирования правил в БЗ АСРТП.

Разработка программного модуля формирования укрупненного технологического процесса изготовления деталей на основе СЛБ-модели с использованием базы знаний с функцией самообучаемости.

Решаемые задачи в ходе выполнения проекта представлены на рис. 1.

Разрабатываемая АСРТП должна быть построена по иерархическому принципу и включать в себя:

1) подсистему создания и ведения взаимосвязей между объектами технологического процесса системы Теашсе^ег при разработке ТП;

2) подсистему создания и ведения базы знаний (средств технологического оснащения, оборудования, инструмента), предназначенную для формирования связей между данными технологических процессов;

3) подсистему, предназначенную для автоматизированного занесения значений из утвержденных ТП в базу знаний и поиска возможных вариантов проектирования ТП, а также для организации интерфейса между АСРТП и технологом;

4) подсистему создания и администрирования АСРТП, предназначенную для выполнения формализованных процедур построения правил, их редактирования, модификации состава правил и других действий, обеспечивающих полноту и корректность выполнения проектных и технологических процедур с использованием экспертной системы

[3].

Входящие в состав АСРТП подсистемы в процессе функционирования должны осуществлять обмен информацией на основе утвержденных на ИАЗ форматов обмена данными [2, 3].

Далее описаны основные требования к подсистемам АСРТП.

Подсистема анализа изделий АТ

Подсистема должна производить распознавание графических объектов посредством выделения геометрии линий контура распознаваемого образа и сравнения его с данными, предварительно заложенными в библиотеке [18, 19].

Для распознавания детали определены

Рис. 1. Решаемые задачи в АСРТП

следующие этапы:

1) определение значений параметров каждого конструктивного элемента (количество линий, их виды и размеры);

2) выявление связей и отношений;

3) классификация конструктивных элементов по исходным данным (тип детали, конструкция элементов, геометрия элементов);

4) сравнение конструктивного элемента с прототипом в классификаторе;

5) распознавание структуры детали с учетом экспертной составляющей.

Для распознавания сборочной единицы:

1) определение всех сопрягаемые поверхностей;

2) выявление иерархической последователь -ности связей между деталями в сборочной единице;

3) идентификация элементов конструкции изделия (тип входящих деталей, конструктивные элементы, являющиеся сопрягаемыми для каждой детали, геометрия элементов).

CAD/CAM/CAE-системы модели в настоящее время используются для отражения текущей структуры проектируемого изделия. В существующих системах, например Siemens NX, структурными составляющими дерева модели являются элементы формы, связанные между

собой булевыми операциями объединения, пересечения и разности

s = ir=1m

где Fi - твердотельные элементы формы.

Массив входных данных представляет собой кортеж типа

М = {FK3,D,Dt} * 0,

где FK - функция, выполняемая изготавливаемым КЭ; D - множество используемых параметров КЭ, таких, что для каждого j-го КЭ рассматриваемого технологического решения (ТР) не может быть двух одинаковых параметров: Vdk Е D(K3j)-dk: dkAdk+i (к = 1, ...,р; j = 1, ...,m), где m - количество КЭ в представляемом ТР; р - количество параметров рассматриваемого конструктивного элемента; Dt - технологические параметры изготавливаемого КЭ, например качество поверхности, материал, режимы обработки резания и т. п.

Для случая изготовления КЭ:

ВТ Р^ Е TP: R(TPi) = maxR (ТРЛ ^ TP; = TR,

i=1

т. е. TP с максимальным значением интегрального веса является наиболее рациональным (R) с точки зрения изготовления данного КЭ.

Остальные элементы множества упорядочиваются по условию:

Машиностроение и машиноведение

утрт-.К(ТРТ1)Ж(ТРТ1+1), (¿ =

1,...,п).

Для удобства оценки полученных результатов веса ТР можно пропорционально приводить к весу наиболее рационального. Тогда вес наиболее рационального ТР будет равняться 1, а веса остальных решений в интервале (0; 1).

Подсистема формирования

экспертных правил

Подсистема должна обеспечивать возможность ввода экспертных знаний, а именно критериев, определяющих взаимосвязь объектов.

В данной подсистеме формируются правила продукционного типа, описывающие связи производственной цепочки.

К преимуществам предлагаемой технологии можно отнести универсальность и ориентированность на замещение интеллектуальной составляющей работы эксперта-технолога.

Машина вывода, основанная на подсистеме формирования экспертных правил, позволит в автоматизированном режиме формировать ТП для изделия авиационной техники и получать справочную информацию о причинах того или иного решения.

Таким образом, ТР в базе знаний можно представить следующим кортежем:

Т = [Т1.....Тп].

При этом

чъ Е Хк,

где Хк - предметная область ТР (цех, подразделение, рабочее место выполнения ТО).

Т1 = {Ют,РКЭ(Т1),КЭ(Т1),С(Т1),Р(Т1)}, где IБт - идентифицирующий номер хранения в базе знаний ТР.

Конструктивные элементы:

КЭ = {ЮКЭ,В,0}, где IБКЭ - идентифицирующий номер хранения в базе знаний КЭ; 0 — технологические операции изготовления КЭ:

0 = {Ю°,0,:,0}, где IИ° - идентифицирующий номер хранения в базе знаний технологических операций изготовления КЭ.

Правила выбора технологических решений:

с = {С±.....Сп] * 0,

при этом

V С^ Е С: С1 = {если, то, иначе}.

Таким образом, изделия представляют собой часть типовых технологических решений в базе знаний (ТР):

где Т\ - типовое технологическое решение.

Такой подход удобен для решения задачи обнаружения нерационального изготовления конструктивных элементов изделия, поскольку в этом случае технолог получает доступ к анализируемому изделию путем выбора соответствующего узла дерева.

Подсистема проектирования маршрута изготовления деталей Подсистема должна реализовать формирование взаимосвязанных цепочек, состоявших:

из подразделений предприятия;

- изделий, изготавливаемых на ИАЗ;

- технологических операций, выполняемых в каждом подразделении;

- технологического оборудования каждого подразделения, на котором выполняются эти операции;

- всех профессий специалистов, работающих на этом оборудовании для выполнения этих операций.

После определения исходных данных модуль формирования маршрута формирует запрос к базе знаний на выборку множества технологических решений, удовлетворяющих исходным данным, после чего следует итерационный процесс анализа правил выбора технологических решений по рациональному способу изготовления КЭ и изделия в целом. В результате система формирует подмножество технологических решений следующего вида: ТР = {ТР±,..., ТРп}, ТР^ ЕТ(1 = 1,..., п), VТР№(ТРд = Р]) Л {Р]+1(ТР{) = Р]+1) Л

(0*(ТРд = 0*),(] = 1.....т),

где ТР1, ...,ТРп - элементы выбираемого множества, являющегося подмножеством множества Т всех ТР, содержащихся в базе знаний системы; п - количество элементов множества ТР, удовлетворяющих входным данным.

После окончания цикла формирования конфликтного множества ТР следует определение для каждого ТР целевых показателей (заданная стоимость, трудоёмкость, себестоимость и т. п.).

При этом в случае выбора технологом рационального технологического процесса происходит определение суммарного (интегрального) веса каждого ТР по результатам экспертного ранжирования ТР по неравнозначным критериям оценки:

V ТРI Я(ТР)= Ъ%1П]^Ь],(Ь = 1, ...,п;} = 1, ...,К),

где Ьу - вес, определяющий важность у-го критерия оценки (0 < Ьу < 1;] = 1,..., К); г^ - вес /-го ТР по у-му критерию оценки.

При использовании механизма

количественной оценки технологического процесса используется формула, аналогичная предыдущей, в которой г^ имеет несколько другой смысл:

к

rij = {kj

баз '

если кимеет размерность,

Jij, если kj безразмерно,

где kj - значение у-го показателя оценки ТР; кбаз - базовое значение у-го показателя технологичности по всему изделию.

Значения kj могут быть на данном этапе технологической подготовки рассчитаны укрупненно, при использовании математических моделей, построенных на основании экспертных знаний в предметной области.

После выполнения расчетов значений показателей для каждого ТР из множества Т происходит упорядочение данного множества по убыванию понятия «наиболее рациональное ТР» ( TR).

Перспективы системы

Дальнейшее развитие системы предполагает предоставление возможности производить оценку технологичности изделия непосредственно в среде проектирования, а также интеграцию с пакетом Siemens Teamcenter. Это позволит выполнять следующие задачи:

- снижение ошибок в ходе технологической подготовки производства изделия, благодаря отсеву экономически затратных и нерациональных вариантов технологических решений в конструкции изделия;

- подготовка технологических данных для разработки типовых технологических процессов изготовления изделия на основе модели в NX с учетом технологических возможностей предприятия и заданного уровня технологичности;

- снижение цикла запуска изделия в производство за счет уменьшения времени проведения технологического контроля, а именно выявление технологических противоречий на этапе проектирования изделия, а не на этапе запуска.

Значимость работы

В рамках проекта получены следующие результаты теоретической проработки потенциального эффекта от внедрения:

- разработка информационной модели изделия, которая содержит минимальный необходимый объём данных, в отличие от ЭМ изделия, вследствие чего требует меньшего объёма аппаратных ресурсов АСРТП;

- снижение влияния субъективного фактора при принятии решений в ходе технологической подготовки производства изделия, благодаря использованию выявленных формальных критериев разработки технологических процессов изготовления изделий;

- возможность использования предложенной информационной модели изделия, разработанных методов её построения, анализа и полученных с их помощью данных для решения ряда задач конструкторско-технологической подго-товки производства, а именно:

- выбора конструктивной структуры изделия;

- разработки укрупненного маршрута изготовления изделия;

- проведения комплексной оценки изделий на основе заданных критериев технологичности.

Ожидаемый результат от внедрения разрабатываемого АСРТП на предприятии:

1) уменьшение трудозатрат и сроков разработки ТП изготовления деталей и сборочных узлов изделий АТ;

2) разработка алгоритма формирования данных на основе существующих взаимосвязей при конструкторско-технологической подготовке производства.

Заключение

В ходе выполнения работы планируется получить следующие практические результаты:

- программный модуль распознавания структуры CAD-модели изделия;

- классификаторы ТП изготовления изделий АТ, методика формирования маршрута изготовления изделий;

- программный модуль проектирования маршрута изготовления изделия на основе CAD-модели изделия;

- формирование технической документации: от конструкторской спецификации до производственных документов технологических процессов;

- информационная поддержка процесса технологического проектирования;

- автоматизация разработки и нормирования технологических процессов на основе CAD-модели.

Таким образом, применение АСРТП на этапах концептуального проектирования и технологической подготовки производства позволяет добиться выпуска конкурентоспособного изделия с высокими, по сравнению с аналогами, целевыми показателями производственной и эксплуатационной технологичности конструкции изделия.

Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке фонда содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках проекта «Разработка и внедрение программного комплекса "Автоматизированная система разработки технологических процессов (АСРТП) на базе существующих взаимосвязей" при запуске в производство изделий)» согласно договору № 0021695 от 5.05.2016 г.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. R. Akhatov, A. Govorkov, A. Zhilyaev Software Solution Designing of «The Analysis System of Workability of Industrial Product» During the Production Startup of Aeronautical Products // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Т. 10. № 21. С. 4256-42562.

2. Govorkov A.S. Technique of Designing of the Product of Aviation Technics with Maintenance of the Set Criteria of Adaptability to Manufacture // Journal of International Scientific Publications: Materials, Methods & Technologies. 2011. Т. 5. № 3. С. 156-161.

3. Govorkov A.S., Zhilyaev A.S The Estimation Technique of the Airframe Design for Manufactur-ability. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Т. 124. № 1.

4. Ахатов Р.Х., Лаврентьева М.В. Распознавание конструктивно-технологического состава изделия по его электронной модели // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2015. № 8. С. 8-14.

5. ГОСТ 2.051-2013 Единая система конструкторской документации. Электронные документы. Общие положения. Введ. 2014-06-01. М. : Стандартинформ, 2014. 9 с.

6. ГОСТ 2.052-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения. Введ. 2008-08-31. М. : Стандартинформ, 2007. 11 с.

7. Гаер М.А., Яценко О.В. Электронная мастер-модель с трехмерными допустимыми отклонениями // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12 (83). С.56-58.

8. Гозбенко В.Е. Изменение динамического состояния упругосвязанных систем / Гозбенко

B.Е., Хоменко А.П. Деп. в ВИНИТИ 23.07.2002, № 1379-В2002.

9. Гозбенко В.Е., Карлина А.И., Каргапольцев

C.К. Определение главных координат в решении задачи вертикальной динамики транспортного средства // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 3 (31). С. 58-62.

10. Оленцевич В.А., Гозбенко В.Е. Автоматизация выбора безопасного размещения и крепления груза на железнодорожном транспорте // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2 (18). С.59-63.

11.Ирзаев Г.Х. Исследование и моделирование информационных потоков конструкторско-технологических изменений на этапах освоения и серийного производства изделий // Организатор производства. 2012. Т. 52. № 1. С. 131-135.

12.Ирзаев Г.Х., Адамов А.П. Исследование системы обработки потоков информации об изменениях в конструкции радиоэлектронных средств на этапах освоения и производства // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 1 (33). С. 7.

13.Ирзаев Г.Х., Адамова А.А. Автоматизация процесса формирования системы показателей для оценки технологичности конструкции изделия // Автоматизация. Современные технологии. 2014. № 11. С. 27-33.

14.Ирзаев Г.Х. Экспертный выбор предпочтительного по технологичности варианта изделия методом аналитической иерархии // Вестник ИрГТУ. 2007. № 1. Т. 1. С. 126-130.

15. Кабанов А.А. Объектная модель анализа изделий ЛА с учетом явления наследования для оценки и управления эффективностью производственных систем дискретного машиностроения в ходе их организационно-технического проектирования и модернизации // Научно-технический вестник Поволжья. 2014. № 6. С. 161-168.

16. Кабанов А.А. Имитационное моделирование в производстве авиационных и ракетно-космических систем. Что предшествует эксперименту? // Труды МАИ : электрон. журнал. 2013. № 65. С. 1-10. URL. http://www.mai.ru/ science/trudy/published.php?ID=35910. (Дата обращения 15.10.16).

17. Карлина Ю.И., Яценко О.В. Исследование конструктивно-технологических характеристик номенклатуры выпускаемых изделий при автоматизации процессов подготовки производства // Авиамашиностроение и транспорт Сибири :

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

сб. ст. VII Всерос. науч.-практ. конф. 2016. С.53-57.

18. Лаврентьева М.В. Автоматизация типовых процессов проектирования электронного макета изделия // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. V Всерос. науч.-практ. конф. 2015. С. 134-139.

19. Лаврентьева М.В., Ерофеев М.С. Корреляция параметров электронного макета и технологических параметров изделия // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. VII Все-рос. науч.-практ. конф. 2016. С. 70-72._

20. Лаврентьева М.В., Чимитов П.Е. Выборка параметров электронной модели изделия для автоматизированного проектирования технологической оснастки // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 3 (51). С. 55-60.

21. Чимитов П.Е. Лаврентьева М.В. Интегрированная система создания электронной модели авиационной сборочной оснастки // Известия Самар. науч. центра Рос. акад. наук. 2014. Т. 16. № 1-5. С. 1640-1646.

УДК 62.3; 004.02 Кольцов Владимир Петрович,

д. т. н., профессор,

Иркутский национальный исследовательский технический университет,

тел. 8(3952)405150, e-mail: kolcov@istu.edu Ракицкая Валентина Борисовна, младший научный сотрудник, Иркутский национальный исследовательский технический университет,

тел. 8(3952)405150, e-mail: rvb@istu.edu

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ КЛАПАНА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ РУКАВНЫМ ПРИВОДОМ В ПК SIMULIA ABAQUS И FLOWVISION

V. P. Koltsov, V. B. Rakitskaya

FEATURES OF VALVE MODELING WITH A HOSE HYDRAULIC DRIVE ON THE PC

SIMULIA ABAQUS AND FLOWVISION

Аннотация. Предлагается метод исследования новейшего оборудования трубопроводной арматуры с использованием программных продуктов SIMULIA Abaqus и FlowVision. Описывается конструкция клапана с рукавным приводом. Рассматривается принцип действия устройства. Целью моделирования является проверка работоспособности схемы клапана и предварительное определение конструктивных размеров рабочих органов клапана. Приводится пошаговая методика FSI (Fluid Structure Interaction) моделирования. Моделирование НДС упругого элемента, а также расчет его деформаций исполняется в программном комплексе для прочностного расчёта Abaqus, моделирование жидкости - в программном комплексе вычислительной аэрогидродинамики FlowVision. Обмен и управление передачей данных между программами осуществляет Multi Physics (MP) менеджер. Приведены результаты моделирования. Показан поэтапный процесс открытия клапана. Отражены зоны повышенного и пониженного давления, скорость потока жидкости и его направление, распределение узловых нагрузок на стенке эластичного элемента, а также поле напряжений.

Ключевые слова: FSI (Fluid Structure Interaction) моделирование, трубопроводная арматура, клапан с рукавным приводом.

Abstract It is proposed to study the newest pipe fittings equipment using SIMULIA Abaqus and FlowVision software. The structure of the valve with a hose drive. We consider the principle of operation of the device. The purpose of the simulation is to test the performance of the valve circuit and predetermine structural dimensions of working valve bodies. A step by step method of FSI (Fluid Structure Interaction) simulation is presented Stress-strain state simulation of the elastic element, as well as the calculation of its deformation is performed in the software package for the calculation of the strength Abaqus, fluid simulation - in the software package of computational aerodynamics FlowVision. Exchange and management of data transfer between programs is provided by Multi Physics (MP) Manager. Modeling results are presented. A gradual process of opening the valve is shown. High and low pressure zones, the fluid flow rate and its direction, the distribution of nodal loads on the wall of the elastic member, and the stress field are presented.

Keywords: FSI (Fluid Structure Interaction) modeling, pipe fittings, valve with a hose drive.

Введение

В настоящее время проводится немало исследований в области разработки приводов для трубопроводной арматуры. Одним из предложений в модернизации арматуры является применение энергии рабочей среды в качестве источника движения привода [1]. Однако эксплуатация этой энергии в существующих конструкциях арматуры

не оправдана, в связи с дальнейшим усложнением конструкции и, соответственно, увеличением стоимости изделий. Решение проблемы найдено в применении рукавных приводов, то есть в использовании в конструкциях устройств эластичных материалов и оболочек. Это позволило сократить количество точных деталей из высокопрочных ма-