Разработка комплексной информационной модели "обшивки" изделия "днище нижнее" с помощью программно-методического комплекса структурно параметрического моделирования

1.3.10 OrCAD

OrCAD - пакет компьютерных программ, предназначенный для автоматизации проектирования электроники. Используется в основном для создания электронных версий печатных плат для производства печатных плат, а также для производства электронных схем и их моделирования.

Продукты серии OrCAD принадлежат компании Cadence Design Systems. Последняя версия OrCAD имеет возможность по созданию и поддержке базы данных доступных интегральных схем. База данных может быть обновлена путём скачивания пакетов производителей компонентов, таких как Texas Instruments.

В составе пакета следующие модули:

· Capture - редактор принципиальных схем,

· Capture CIS Option - менеджер библиотек Active Parts,

· PSpice Analog Didital - пакет аналого-цифрового моделирования,

· PSpice Аdvanced Аnalysis - пакет параметрической оптимизации,

· PSpice SLPS option - интерфейс связи с пакетом Matlab,

· PCB Designer - редактор топологий печатных плат,

· SPECCTRA for OrCAD - программа автоматической и интерактивной трассировки,

· Signal Explorer - модуль анализа целостности сигналов и перекрестных искажений.

1.3.11 P-CAD

P-CAD -- система автоматизированного проектирования электроники (EDA). Предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) вычислительных и радиоэлектронных устройств. В настоящее время в России P-CAD является наиболее популярной EDA.

В состав P-CAD входят четыре основных модуля -- P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters и ряд других вспомогательных программ. P-CAD Schematic и P-CAD PCB -- соответственно графические редакторы принципиальных электрических схем и ПП.

В 1996 г. фирма ACCEL Technologies впервые представила версию широко известной системы разработки печатных плат P-CAD на платформе Windows. Обновленный продукт получил новое название ACCEL EDA. С этого момента ACCEL EDA приобрел широкую популярность среди разработчиков электронных устройств. В сентябре 1999 г. вышла последняя 15 версия продукта.

Функциональные возможности P-CAD 2000:

· Задание форматов перечней компонентов и других отчетов (PCB, Schematic). Пользователям предоставляется возможность по команде File>Reports задавать перечень полей отчета и порядок их следования.

· Максимальное количество секций в компоненте до 5 000. Максимальное количество выводов компонента -- 10000.

· Измерительный инструмент Miter Tool распознает не только прямые, но и произвольные углы, принимая их в качестве точек "привязки" при выполнении измерений.

· Электронная документация имеет механизм простого доступа к информации о компонентах (PCB, Schematic). Введена папка со списками URL's (адресов в Internet) всех ведущих фирм, производителей полупроводниковых компонентов.

· Имеется механизм переноса изменений печатной платы на схему и наоборот (Engineering Change Order, ECO).

· Поддерживается как английская, так и метрическая система единиц.

· Применение 32-разрядной арифметики обеспечивает дискретность измерения линейных размеров 0,1 мил в английской системе (1 мил=0,001 дюйма) и 0,001 мм в метрической системе, угловых размеров 0,1 град. и возможность изменения системы единиц на любой стадии работы с проектом без потери точности. Напомним, что в P-CAD для DOS система единиц устанавливалась до начала работы с проектом и в дальнейшем не могла быть изменена.

· Поддержка текстовых форматов описания баз данных DXF и PDIF позволяет обмениваться информацией с такими распространенными пакетами, как AutoCAD, OrCAD, Viewlogic, конечно, P-CAD для DOS и др.

· Многошаговый ?откат вперед и назад (Undo и Redo).

· Автоматическое размещение компонентов на плате и эффективная автоматическая трассировка проводников реализованы в поставляем отдельно пакете SPECCTRA 9.x фирмы Cadence Design Systems (ранее Cooper&Chyan Technology).

· Доработка ПП и выпуск управляющих файлов для фотоплоттеров с учетом особенностей технологии конкретного оборудования выполняется с помощью программ третьих фирм, например фирмы Lavenir.

· P-CAD 2000 поставляется с большой библиотекой современных импортных ЭРЭ, которую можно пополнить библиотеками отечественной элементной базы, в частности, импортированными из P-CAD для DOS.

· P-CAD 2000 (ACCEL EDA) и SPECCTRA 9.x устанавливаются на ПК с процессором, начиная от P-133 МГц, и работают под управлением Windows 95/98/2000 или Windows NT. Для графического редактора схем ACCEL Schematic требуется ОЗУ 32 Мб, графического редактора печатных плат ACCEL P-CAD PCB - 32 Мб, программы SPECCTRA - 64 Мб. Модули системы P-CAD 2000

1.3.12 Pro/Engineer

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 Preproduction даёт шанс нашим клиентам с активным сопровождением познакомиться с новыми захватывающими возможностями, ожидаемыми в промышленной версии, и определить, как эти улучшения могут придать больший импульс их процессу разработки изделия. Эта версия является благоприятной возможностью направить ваши замечания и предложения в PTC R&D и помочь нам выпустить на рынок официальную промышленную версию. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 Preproduction предлагает многочисленные улучшения, которые всесторонне оптимизируют процесс проектирования изделия, включая электромеханическое проектирование. Ниже перечислены основные особенности этой предпродажной версии:

Оптимизация рабочего проектирования - более быстрое создание как простых, так и сложных проектов с улучшенной производительностью сборок, новыми возможностями Auto RoundTM, дополнительными возможностями редактирования поверхности, автоматизированным нанесением трёхмерных надписей и знаков на чертеже, а также множество других дополнительных функций.

Оптимизация механической обработки и проектирования производственного оборудования - упрощение и автоматизация преобразования инженерных проектов в производственные процессы с помощью удобной и мощной программы управления обрабатывающим инструментом, служащей для определения траектории перемещения инструмента, особенностями нанесения надписей и знаков и другими ключевыми задачами.

Оптимизация проверки и подтверждения правильности - более быстрое и лёгкое проведение анализа ваших проектов с помощью интеллектуальной диагностики, улучшенной конечно-элементной сетки, лучшим управлением собираемостью и анализом результатов.

Улучшения электромеханического проектирования

Более быстрое рабочее проектирование - более быстрое создание электромеханических конструкций с помощью интеллектуальных автоматизированных возможностей для добавления и прокладки плоских кабелей

1.3.13 Rhinoceros

Rhinoceros может создавать, редактировать, анализировать и преобразовывать NURBS-кривые, поверхности, тела в среде Windows, обеспечивая вам беспрецедентную свободу, гибкость, легкость моделирования даже очень сложных ювелирных изделий.

Эти ювелирные изделия созданы с помощью Rhinoceros и изготовлены с помощью трехмерного принтера ModelMaker компании Solidscape . Эти изображения демонстрируют нам возможности компьютерного дизайна ювелирных изделий. С помощью программы Rhinoceros вы можете создавать такие ювелирные изделия, которые невозможно сделать традиционными методами. Это открывает новые возможности для дизайнеров, которые могут теперь думать о конструировании таких украшений, которые прежде исключались из производства из-за их сложности.

Специальные возможности Rhinoceros:

Ничем не ограниченные свободной формы инструменты для 3D-моделирования - такие же, как в продуктах стоимостью в 30-50 раз дороже. Вы можете смоделировать любую форму, какую вы только сможете вообразить.

Необходимая точность для конструирования, прототипирования, инженерной разработки, анализа и производства всевозможных изделий - от авиационной до ювелирной промышленности.

Совместимость со всем вашим другим дизайнерским, чертежным, CAM-, инженерным, аналитическим, визуализационным, анимационным и иллюстрационным программным обеспечением.

Доступность. Этот программный продукт так легок в изучении и использовании, что вы можете сфокусировать свое внимание на конструировании и визуализации, не заботясь об особенностях работы программы.

Легкая реализация . Обычное техническое обеспечение. Короткий срок обучения. Стоимость такая же, как и у остальных Windows-программ. Не требуется специальной платы за поддержку.

С помощью Rhinoceros пользователь может рассчитывать на широкий спектр функций:

Отображать ювелирные изделия с эффектами отражения света в режиме реального времени.

Автоматически создавать плоскости, включая четыре точки вида.

Быстро и точно маркировать плоскости и трехмерные ювелирные изделия.

Использовать STL-форматный результирующий файл для устройств быстрого прототипирования.

Анализировать поверхности для создания литейных форм и печати фотореалистичных изображений с помощью программного дополнения Flamingo.

Вычислять плотность.

Создавать конструкции с точностью до 0.0001 миллиметра.

1.3.14 Siemens PLM Software

Siemens PLM Software(до покупки концерном Siemens AG -- UGS (ранее известная как Unigraphics Solutions Inc.)) крупная компания, специализирующаяся в области программного обеспечения для 3D-моделирования и программном обеспечении PLM.

Первым коммерческим продуктом компании стал пакет UNIAPT, бывший одним из первых CAM-пакетов, предназначенных для конечных пользователей.

24 января 2007 года немецкий концерн Siemens AG обявил о намерении приобрести компанию UGS Corp. за $3,5 млрд. После выданного одобрения американскими европейскими и антимонопольными органами концерн Siemens AG завершил сделку к 4 мая 2007 года. UGS PLM стала отделом департамента Siemens Automation & Drives.

Основные продукты компании:

· NX

· Teamcenter

· Solid Edge

· Tecnomatix

Основные заказчики компании:

· Boeing

· Bombardier

· Delphi Corporation

· Ford motor

· General Motors

· General Electric

· Lockheed Martin

· Nissan

· Procter & Gamble

1.3.14.1 NX

NX -- флагманская CAD/CAM/CAE PLM-система от компании Siemens PLM Software (до 1-го октября 2007 года UGS PLM Software, подразделение Siemens Automation & Drives). NX широко используется в промышленности, особенно в авиационной и автомобильной. В частности, его используют такие компании, как:

· Lockheed Martin (The F-35 Joint Strike Fighter (JSF) aircraft)

· Bell/Agusta Aerospace Company

· McDonnel Douglas

· NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL)

· Pratt & Whitney

· ОКБ «Сухого»

· ММПП «Салют»

· General Motors

· Adam Opel AG

· Volkswagen AG

· Benetton Formula ltd.

· Hyundai Heavy Industries Co., Ltd.

· Ducati Motor Holding S.p.A.

· Komatsu Mining Systems, inc.

· Isuzu

· GM Daewoo

· Fuji Heavy Industries Ltd.

· Samsung Electronics Co., Ltd.

· Apple Computer inc.

· Toshiba

· Philips

· Seiko Epson Corporation

Кроме того NX используется некоторыми компаниями производящими товары народного потребления, в частности LEGO и Procter & Gamble. Новейшей версией является NX5. Это примерно 23 версия программы, впервые представленной публике в 1973 году. Программа использует ядро геометрического моделирования Parasolid. Основными конкурентами программы являются CATIA от Dassault Systems и Pro/ENGINEER от Parametric Technology Corporation

NX -- непревзойденное по мощности и гибкости решение, содержащее широкий диапазон приложений для проектирования в машиностроении. NX позволяет проектировать сложные изделия, включая проектирование трубопроводов, электропроводки, деталей из листового металла и пластмасс, что способствует повышению производительности труда, сокращению времени и стоимости разработки. Работая в NX, конструкторы могут прорабатывать большее число различных вариантов конструкций, более тщательно их анализировать и в конечном итоге выпускать на рынок конкурентоспособные изделия.

В отличии от других САПР в NX реализованы механизмы повторного использования данных и строгого следования заданным рабочим процессам, составленным на основе накопленных предприятием инженерных знаний. Это позволяет поддерживать принципы «бережливого» конструирования, конструирования по принципу «Шесть сигма», повторное использование узлов и техпроцессов, соблюдение стандартов предприятия и отрасли. Кроме того, NX способствует внедрению лучшего производственного опыта со всей гибкостью, необходимой для развития инноваций.

Используя интуитивно понятный интеллектуальный интерфейс, конструктор может легко формализовать вводимые в систему данные, что значительно упрощает последующие изменения и облегчает выбор правильного решения в случае неоднозначных ситуаций при модификации изделия.

Управляемая среда проектирования

Полноценная интеграция средств проектирования NX с функциями управления данными и процессами гарантирует в любой момент времени наличие актуальной и полностью синхронизированной цифровой модели изделия, доступной всему коллективу разработчиков. Приложение NX Engineering Process Management управляет всеми данными об изделии и обеспечивает защиту данных. Оно также позволяет работать со сложными изделиями, автоматизируя обработку конструкторских спецификаций и их синхронизацию с моделью, создание исполнений и различных вариантов изделия.

1.3.14.2 SolidEdge

Solid Edge -- современная система машиностроительного проектирования, снабженная прекрасными инструментами для создания трехмерных цифровых макетов изделий и управления конструкторскими данными. Solid Edge обеспечивает создание точных и безошибочных проектных решений за счет непревзойденных базовых функций моделирования и управления процессом работы конструктора, уникальной ориентированности на нужды различных отраслей промышленности и полностью интегрированной среды управления проектированием. Средства моделирования Solid Edge позволяют создавать самые различные проекты -- от отдельных деталей до сборок, состоящих из тысяч компонентов. Специальные команды и организация процесса работы ускоряют проектирование элементов конструкции, специфичных для той или иной отрасли, при этом цифровая модель сборки, которую можно анализировать и редактировать, гарантирует корректное сопряжение и функционирование входящих в нее деталей.

Solid Edge -- единственная широко применяемая в промышленности система, объединяющая функции управления процессом проектирования с собственно функциями САПР. Пользователям Solid Edge предлагается выбор нескольких масштабируемых высокопроизводительных решений по управлению конструкторскими данными. Инструменты для совместной работы улучшают координацию деятельности конструкторов и позволяют избежать ошибок, возникающие в результате недостоверной информации.

Тысячи компаний уже выбрали Solid Edge -- проверенное средство, легко справляющееся с постоянным ростом сложности выпускаемой продукции. В семейство Solid Edge входят пакеты приложений и отдельные модули, которые предоставляют наилучшую среди существующих САПР функциональность, что обеспечивает сокращение времени подготовки производства и устранение возможных ошибок в конструкции изделий.

1.3.15 Unigraphics

Unigraphics - это целый комплекс программных модулей, образующих единую систему. Он предназначен для решения задач промышленного дизайна и формирования облика будущего изделия; для высокоточного описания отдельных деталей и крупных сборочных узлов и агрегатов, состоящих из сотен и тысяч компонентов; для проведения сложных инженерных расчетов и моделирования поведения изделия в реальных условиях; для выпуска конструкторской документации и управления сложнейшими станками с числовым программным управлением.

Состав:

· UG/GATEWAY - базовый модуль UG, который обеспечивает доступ к базе данных, просмотр частей и выполнение функций, общих для остальных модулей: управление видами, закраска, получение изображения с удалением невидимых линий, компоновка видов, управление слоями.

· UG/Solid Modeling - модуль содержит такие основные функции, как проектирование кривых, эскизов и твердотельных примитивов, базовые операции над твердыми телами, построение твердых тел вращением и переносом контура, булевские операции над твердым телом, сшивание твердых тел с автоматическим сохранением параметров построения и ассоциативной связи между геометрическими объектами.

· UG/Feature Modeling - модуль содержит дополнительный, ориентированный на конструктора набор операций твердотельного моделирования.

· UG/Freeform Modeling - модуль состоит из функций создания и редактирования NURBS поверхностей сложной формы (аэродинамические поверхности, корпус автомобиля).

· UG/User Defined Feature - модуль обеспечивает построение типового элемента, который может быть каким угодно сложным твердым телом.

· UG/WAVE - технология WAVE является базой для параметрического моделирования изделия любой сложности.

· UG/Assembly Modeling, UG/Advanced Assembly Modeling - UG/Assembly Modeling сборки обеспечивает создание сборочной модели как сверху вниз, так и снизу вверх.

· UG/Drafting - с помощью этого модуля можно легко создать любой чертеж на базе существующей 3-х мерной геометрической модели твердого тела, проволочной модели и эскиза.

· UG/Geometric Tolerancing, UG/Quick Stack - UG/Geometric Tolerancing является базой для работы с геометрическими допусками и для вариационного анализа размеров, обеспечивая описание допусков. Модуль UG/Quick Stack является инструментом анализа 3-х мерных размерных цепочек.

· UG/Visualize - модуль предназначен для подготовки наглядных презентаций в реальном времени.

· UG/Freeform Shape - модуль является инструментом дизайнера и содержит ряд дополнительных функций по сравнению с модулем UG/Freeform Modeling, чаще всего используемых на этапе дизайнерских работ.

· UG/Analyze Shape - модуль дает возможность анализировать геометрию одного тела относительно другого, определять разрыв между ребрами двух смежных поверхностей, расстояние от точек до поверхностей, проверять непрерывность касательной и кривизны при переходе с одной поверхности на другую и многое другое.

· UG/Render - модуль используется для построения фото реалистического изображения отдельной детали или сборки.

1.3.16 ZwCAD

ZWCAD -- 2-х и 3-х мерная система автоматизированного проектирования и черчения компании ZWSOFT (ZWCAD Software Co., Ltd; до 2007 года Guangzhou Chinaweal Longteng Technology Co., Ltd). ZWCAD разработан на базе IntelliCAD с применением технологии OpenDWG, совместимой с форматом DWG, поддерживает различные технологии программирования: LISP, ADS (C++), VBA, DRX (аналог Object ARX).

Компания ZWSOFT занимается разработкой программ по автоматизации проектирования c 1998 года. Всего ей было разработано около 70 программных продуктов, преимущественно для азиатского рынка. В России официально ZWCAD стал продаваться с 2006 года. На данный момент насчитывается больше 100000 пользователей данной программы в 65 странах.

обшивка параметризация конструкторский project

2. Постановка задачи и структурно-параметрическое моделирование

2.1 Назначение и устройство изделия «Днище нижнее отсека “О”» РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ «ПРОТОН»

Протон (УП-500 (индекс 8к82)) -- ракета-носитель тяжёлого класса, предназначенная для выведения на орбиту автоматических космических аппаратов.

Ракета-носитель "Протон-К" (Рис.2.1) относится к тяжелому классу. Она разработана под руководством В.Н. Челомея на базе двухступенчатого носителя УР-500. В состав "Протона" входят ускорители I, II и III ступеней и головной блок (космическая головная часть).

Ускорители всех ступеней соединены последовательно (схема тандем). Разделение ускорителей первой и второй ступеней производится по горячей схеме, а ускорителей второй и третьей - по полугорячей.

На ускорителях всех ступеней установлены высокоэффективные маршевые ракетные двигатели с высоким давлением в камере и турбонасосной системой подачи, выполненные по схеме с дожиганием генераторного газа. Они разработаны под руководством В.П.Глушко и С.А.Косберга. Все двигатели питаются высококипящими компонентами ракетного топлива - азотным тетроксидом (окислитель) и несимметричным диметилгидразином (горючее).

Рис.2.1 “Протон-К”

Управление носителем на участке полета первой ступени осуществляется путем отклонения маршевых двигателей, закрепленных в шарнирном подвесе. Аналогично "Протон-К" управляется и на участке полета второй ступени. Управление третьей ступенью производится с помощью специального четырехкамерного рулевого двигателя.

Ракета-носитель “Протон-М” (Рис.2.2) - модернизированный вариант ракеты-носителя “Протон-К”. Обладает улучшенными энергомассовыми, эксплуатационными и экологическими характеристиками.

Рис.2.2 “Протон-М”

Таблица 2.1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Технические характеристики	«Протон-К»	«Протон-М»
Стартовая масса, т	700	700
Масса полезной нагрузки, т:
Низкая орбита	19,76--20,7	21,0--22,0
Геостационарная орбита	1,88--2,3	2,92
Вторая космическая скорость	4,53	5,60
Объём пространства под обтекателем, мі	60	100
Ступеньпервая втораятретья разгонный блок (протон-м)
Двигатели	6 рд-253 3 рд-0210 и 1 рд-0211 1 рд-0213 и рд-0214	1 14д30, 4 11д458 и 12 17д58e
Тяга двигательной установки, кН	95002300583+4Ч31	19,62+4Ч0,396+12Ч0,0133
Масса с топливом, кг	450510	50747
Сухая масса, кг	31100117	41852370
Время работы, с	120	238
Удельный импульс, с	267	325

История «ПротонА»

Главным конструктором УР - 500 был назначен П.А. Ивенсен. В 1962 году эту должность занял Ю.Н.Труфанов, а затем - Д.А. Полухин, ставший впоследствии генеральным конструктором КБ "Салют". Ведущим конструктором (ответственным исполнителем) проекта все это время оставался В.А.Выродов. Постановление СовМина СССР «О создании МБР УР -500» вышло 29 апреля 1962 года. На разработку ракеты отводилось три года.

Первый пуск 2 ноября 1965 с КА Н-4 № 2 «Протон-2», основная современная модификация, используемая для запуска аппаратов по государственным программам, -- 8к82к «Протон-К» (первый запуск 10 марта 1967 г. «Космос-146»). В зависимости от модификации ракета способна вывести 20--22 т полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км. Существуют трёх- и четырёхступенчатый варианты носителя, ступени собраны по тандемной схеме. Запуски осуществляются только с космодрома Байконур.

Было выполнено 332 старта, 97 % которых были успешны. 7 апреля 2001 состоялся первый пуск модернизированной ракеты 8к82км протон-м с цифровой системой управления и новым разгонным блоком 14с43 «Бриз-м» и КА «Экран-М». Это позволило заметно увеличить полезную нагрузку при выведении на геостационарные орбиты.

В качестве топлива во всех ступенях ракеты используются несимметричный диметилгидразин и тетраоксид азота. Самовоспламеняющаяся топливная смесь позволила упростить двигательную установку и увеличить её надёжность. В то же время компоненты топлива являются токсичными и требуют осторожности в обращении.

«Протон-М» разработан и производится в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, совместная российско-американская фирма “International Launch Services” занимается коммерческим сбытом пусковых услуг с применением ракеты в более современной версии «Протон-М».

ОТСЕк «О»

Бак окислителя несущей конструкции, сварной, выполнен из алюминиевого сплава амг-6. Бак состоит из гладкой цилиндрической обечайки, усиленной шпангоутами, и двух сферических днищ.

Внутри бака окислителя смонтированы 12 продольных демпфирующих перегородок, а также датчики уровней системы синхронного опорожнения баков и системы контроля заправки.

Рис.2.3 «Отсек “О”»

Топливный отсек ускорителя представляет собой единый блок баков окислителя и горючего. Для уменьшения длины отсека (Рис.2.3) баки имеют общее промежуточное днище. Обечайка бака окислителя гладкая, сварена из трех секций. Обечайка бака горючего состоит из четырех секций вафельной конструкции, изготовленных механическим фрезерованием. Все днища сферические, приварены к обечайкам встык через торцевые шпангоуты.

В верхней части бака окислителя установлена горизонтальная демпфирующая перегородка. Внутри бака горючего проходит расходный магистральный трубопровод окислителя, который приварен к промежуточному днищу непосредственно, а к нижнему днищу бака горючего через сильфонный компенсатор. Внутри баков установлены датчики уровней СОБ и СКЗ, укрепленные с помощью расчалок.

Бак окислителя расположен в центре первой ступени. Каждый из шести двигателей, подвешиваемых вокруг бака окислителя, встроен в свой бак НДМГ. Отделение первой ступени вместе с двигателями происходит спустя 2 мин после старта и выработки 420 т топлива.

ДНИЩЕ НИЖНЕЕ

Бак окислителя состоит из корпуса, верхнего и нижнего днищ и выполнен из сплава амг-6. Оболочка корпуса содержит восемь колец, сваренных из 16 панелей , и семь шпангоутов, приваренных к кольцам встык. Панели изготовлены из нагартованных листов сплава амг-6, листы химически фрезерованы. Во внутренней полости бака размещены шесть продольных пластин-демпферов колебаний окислителя.

Рис.2.4 «Днище нижнее»

На днищах размещены фланцы:

· на верхнем - фланец дренажно-предохранительного клапана, групповой фланец с выводами датчиков соб, ску, температуры, остатков компонентов топлива, штуцер датчика давления, фланец фитинга наддува;

· на среднем - фланец расходной магистрали окислителя;

· на нижнем (Рис.2.4) - фланцы четырёх расходных магистралей горючего и расходной магистрали окислителя, фланец дренажно - наддувной трубы, групповой фланец с выводами датчиков СОБ, СКУ, температуры, остатка компонента топлива и штуцер датчика давления.

Кроме фланцев на верхнем и нижнем днищах имеются люки-лазы для проведения монтажных работ.

К нижнему днищу приварен фланец расходной магистрали окислителя и двух расходных магистралей горючего. Верхнее и среднее днища - сферические, каждое выполнено из трёх листов. Для среднего днища использованы плакированные листы. Плакированной стороной днище обращено к окислителю. На верхнем и нижнем днищах блока для доступа во внутреннюю полость имеются люки-лазы.

2.2 Пакет параметрического моделирования ПМК СПМ

Программно-методический комплекс структурно-параметрического моделирования включает в себя:

· программный комплекс обработки структурно-параметрических моделей (ПК SPM) (Рис.2.5);

Рис.2.5 ПК SPM

· программу визуальной обработки решения (ShowSPB) (Рис.2.6);

Рис.2.6 ShowSPB

· программу диалоговой компоновки структурно-параметрической базы (VisualSPB) (Рис.2.7);

· методические материалы по разработке структурно-параметрических моделей;

· методические указания по построению программно-алгоритмического комплекса обработки структурно-параметрических моделей в прикладных системах проектирования.

Рис.2.7 VisualSPB

Программный комплекс структурно-параметрического моделирования предназначен для синтеза и обработки модели порождающей среды (МПС). МПС представляет собой структуру, воспроизводящую конструктивную (либо функциональную, либо организационную) иерархию объекта проектирования и содержащую варианты возможных проектных решений. Помимо конструктивной иерархии МПС поддерживает:

· древовидную структуру взаимосвязи параметров среды;

· ориентированный граф, описывающий пространственное положение элементов среды.

Проектное решение получается как некоторое "сечение" МПС. Состав элементов в узлах СПМ определяется с помощью аппарата типовых математических моделей проектирования .

Параметрическое моделирование включает следующие процедуры:

· расчет параметров по аналитическим зависимостям;

· выбор значений параметров из таблиц;

· округление и нормализация рассчитанных значений параметров;

· распространение значений внутри структуры взаимосвязей параметров.

Основные модули:

· SPM1.EXE - программный модуль монитора ПМК СПМ;

· SPMTRN1.EXE - модуль трансляции модели - формирование СПБ;

· SPMSTR1.EXE - модуль структурной обработки модели;

· SPMPAR1.EXE - модуль параметрической обработки;

· SPMGEO1.EXE - модуль геометрической обработки модели;

· ShowSPB.EXE - модуль визуализации модели.

Дополнительные модули:

· GINEDIT.EXE - редактор графических файлов модели - GIN;

· PMK_BAZ.EXE - просмотр и редактирование СПБ;

· PR_TECH5.EXE - модуль работы с технологическими процессами (Рис.2.8);

Рис.2.8 PR_TECH5

· SPMBaseStruct.EXE - просмотр структуры СПБ;

· prSPB.EXE - модуль печати разделов СПБ;

· VisualSPB.EXE - альтернативный модуль визуализации СПМ;

· SPMparkon.EXE - модуль контроля и корректировки параметров;

· SPMparSTAT.EXE - модуль поиска и работы с параметрами СПМ;

· FilmMaker.EXE - модуль расчетно-анимационной обработки СПМ;

· SPMtoMSP.EXE - модуль передачи данных из СПМ в MSP.

2.3 Этапы разработки модели изделия «Днище нижнее отсека “О”»

Задание

Требуется разработать модель обшивки изделия «Днище нижнее отсека “О”», используя возможности программно-методического комплекса структурно-параметрического моделирования. Необходимо создать геометрический образ модели, создать систему параметризация данной модели, отобразить конструкторскую спецификацию.

Далее требуется создать пример разработки производственной спецификации, используя программу «PrTech5». Используя программу переброски ресурсных характеристик из «PrTech5» в «Microsoft Office Project 2007» показать возможность отображения ресурсных характеристик.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ «ДНИЩЕ НИЖНЕЕ»

Создание модели изделия «Днище нижнее отсека “О”» начинается с проведения анализа и составления списка необходимых объектов, входящих в состав данного изделия.



Рис.2.9 Состав изделия «Днище нижнее»

Как видно из представленного рис.2.9, можно определить основные элементы изделия «Днище нижнее». Далее идет процесс создания геометрических моделей, составляющих структуру данного изделия:

Рис.2.10 Модель «Днище» в программе “ShowSPB”

1. Днище - создается при помощи 2 контуров (Рис.2.10), которые поворачивается на 180 градусов каждый, тем самым образуя полусферу и отверстие в верхней части днища. Также при создании контура, учитывается толщина стенки днища. Весь код данной детали в формате “spm” находится в «Приложении 1»;

2. Шпангоут нижний (Рис.2.11);



Рис.2.11 Модель «Шпангоут» в программе “ShowSPB”

Профиль;

3. Втулка 12;

4. Фланец (Рис.2.12);

5. Втулка 63;

6. Штырь;

7. Шпилька;

Рис.2.12 Модель «Фланец» в программе “ShowSPB”

2.4 РеализуемАЯ в модели система параметризации

ПМК СПМ позволяет строить гибкую систему параметризации объекта, способную управлять не только внешним обликом объекта, но и воспроизводить его кинематические возможности.

Значения параметров могут быть заданы пользователем в конечном виде, либо выражены через аналитические или табличные зависимости, либо рассчитаны во внешних процедурах.

Система параметризации может быть построена с учетом возможности передачи значений параметров между различными уровнями модели объекта. Передача значений может осуществляться как в направлении от корня к листьям, так и в обратном направлении. Это позволяет производить увязку параметров в случае проектирования сложных, с большим количеством параметров, объектов, имеющих области воздействия в различных ветвях структуры (Рис.2.15).

Рис.2.13 Код «Обшивки»

При построении системы параметризации, параметры условно разделяются на:

– параметры для согласования значений между элементами сопряженных уровней;

– параметры для определения пространственного положения элементов модели;

– параметры, использующиеся для вычисления параметров первых двух типов.

Параметры первого типа используются в блоке "ЭЛЕМЕНТЫ". Параметры второго типа используются в блоке "ПОЛОЖЕНИЕ" для задания необходимых значений в операторах элементарных перемещений элементов модели.

В конструкциях системы параметризации идентификаторы параметров заменяют значения, задаваемые константами на этапе построения макета объекта. Примеры параметризованных блоков "ЭЛЕМЕНТЫ" и "ПОЛОЖЕНИЕ" приведены на рис.2.13.



Рис.2.14 Контур «Обшивки»



Рис.2.15 Модель «Обшивка» при РАД=2265 и при РАД=3265

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ МОДЕЛИ ИЗДЕЛИЯ

3.1 ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Обработка структурно-параметрических моделей с целью получения технологических решений осуществляется программой "PrTech". Исходной информацией для работы программы является структурно-параметрическая модель "Задача технологического проектирования", определяющая совместную обработку:

· технологической модели изделия;

· моделей одной или нескольких технологических систем;

· модели технологического решения.

Программа обеспечивает вывод модели технологического решения в форме карт технологического процесса.

Модуль технологического проектирования осуществляет обработку моделей производственных систем и обеспечивает переход на новую технологию решения задач технологического проектирования, повышающую производительность труда технологов, сокращающую длительность проектирования, ускоряющую подготовку производства, повышающую качество проектных решений.

Работоспособность модуля можно проверить на примере тестовой модели. Выбираем пункт «Открыть» из меню «Модель задачи».

Рис.3.1 Главное окно модуля «PrTech5»

Для тестирования проектирующего модуля выполним обработку для всего проекта «Проектирование» -> «Для всего проекта».

Рис. 3.2 Результаты проектирования

Система может накапливать информацию, полученную в ходе обработки структурно-параметрической модели. В дальнейшем результаты проектирования могут накапливаться и обрабатываться с помощью модуля мониторинга технической продукции.

Модель задачи может быть сформирована путем компоновки различных проектов. В процессе формирования пользователь может выполнить следующие задачи:

1) Сохранить - сохранение модели на сервере, выполнение транзакции вставки записей сформированной задачи в таблицу хранящейся на сервере.

2) Отмена - откат транзакции по формированию

3) Загрузить проект - загрузка проекта в оперативную память из структурно параметрической базы

4) Добавить проект - присоединение проекта к уже загруженным.

5) Удалить ветвь - удаление выбранной части проекта.

Процесс проектирования моделей изготовления объекта включает в себя модели задачи технологического проектирования, модели технологических систем, модели производственных систем. Методика проектирования ТП реализована в программе ”PrTech5”.

Основными действиями программы являются:

· инициирование модели задачи технологического проектирования;

· построение технологических решений;

· формирование технологического процесса;

· формирование технологических карт.

С помощью вспомогательных функций можно:

· осуществить настройку программы;

· выполнять управление процессом обработки;

· контролировать ход процесса обработки.

Головное меню программы обеспечивает возможность контроля за ходом выполнения автоматических процедур, их настройки и управления последовательностью процесса проектирования. После загрузки, структурно - параметрическая база запускается на обработку с помощью функции «Проектирование для всего проекта» (Рис.3.3).

Рис. 3.3. Запуск обработки структурно-параметрической базы для всего проекта

Выбор модели задачи технологического проектирования реализован опцией «Задача», которая отрабатывает стандартную процедуру поиска файла. Модели задач технологического проектирования размещаются в структурно-параметрических базах, файлы которых имеют расширение “spb”.

Элемент информационной среды "задача технологического проектирования" объединяет (определяет) все компоненты информационной среды, участвующие в типовом процессе технологического проектирования для элемента конструкции изделия и конкретного вида производственного процесса.

Элементами модели "задача технологического проектирования" (Рис.3.1) являются: технологическая модель изделия; одна или несколько моделей технологических систем; модель технологического процесса (решения).

Модель элементарного решения (Рис.3.2) содержит указание на типы элементов и состав параметров, обработанных и включаемых в решение в ходе элементарного акта процесса проектирования. Ссылки на элементы, вошедшие в решение, и значения параметров сохраняются в модели технического решения. Построение технологических решений осуществляется процедурами моделирующего комплекса обработки СПМ, состав которых в зависимости от настроек процесса проектирования может изменяться. Основными процедурами построения решений являются:

· структурное проектирование;

· параметрическое проектирование;

· геометрические расчеты.

Вызов процедур выполняется автоматически и может быть осуществлен в пошаговом режиме. Обработка сопровождается отображением некоторых результатов в окне “Статистика” и указанием на номер обрабатываемого элемента ТМИ. В результате обработки происходит определение состава и содержания операций, выполняется нормирование технологического процесса.



Рис.3.4 Фрагмент элементов модели технологического решения

Формирование технологического процесса предполагает комплекс действий по выбору определенного варианта (Рис.3.5) решения из числа допустимых, полученных на этапе построения решений. Пользователю предоставляется возможность выполнить в произвольной последовательности две группы операций: изменение структуры полученного решения и выбор варианта реализации элемента технологического процесса.

При изменении структуры полученного решения допустимы следующие операции с элементами решения:

· дублирование (копирование) фрагмента ТП;

· изменение последовательности операций процесса;

· удаление фрагмента ТП.

Выбор варианта реализации технологического процесса может быть осуществлен в автоматическом или диалоговом режиме.

Расчет задачи технологического проектирования проводится в программе PrTech5. Анализ результатов моделей задач технологического проектирования также можно просмотреть в данной программе (Рис.3.4).

Рис. 3.5. Пример модели решения

3.2 СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

В данной работе был разработан техпроцесс на механическую обработку детали «Обшивка» (Рис.3.6).

Рис. 3.6. Обшивка 8с810-0220-10

Для обработки техпроцесса в PrTech5 необходимо сначала создать модели и обработать их, для создания СПБ. Ниже представлены данные файлы (Рис.3.7 и Рис.3.8).

Рис.3.7 «ОбшивкаZ.spm»



Рис.3.8 «ОбшивкаА.spm»

Первый файл нужен для создания модели задачи, второй - формирует техпроцесс мехобработки изделия. На рис.3.9 показано окно PrTech5, в котором отражен процесс проектирования техпроцесса на обработку детали.

Рис. 3.9. Проектирование техпроцесса в PrTech 5

PrTech5 обладает возможностью передачи карт техпроцессов в Microsoft Word, что очень удобно. На рис. 3.10. представлен вид такой карты на механическую обработку обшивки.

Рис. 3.10. Карта техпроцесса на мехобработку обшивки

3.3 СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ

Производственная спецификация определяет сырьевую (расходную) структуру готового изделия. Для каждого из сырьевых (расходных) компонентов (материалов) спецификации определяется количество, которое расходуется при производстве единицы готового изделия, и т.д.

Производственные спецификации используются для закрепления состава изделия и технологического процесса при изготовлении конкретной партии (например, по запущенному в производство заказу) с учетом внесенных при запуске изменений, касающихся замен, используемого оборудования, процессов и т.д. Производственная спецификация позволяет не только зафиксировать технологический процесс и состав изделия для конкретной партии, но и управлять их изменениями в процессе производства.

Для создания модели производственной спецификации необходимо создать новый файл для обработки в ПМК СПМ (Рис.3.12). После обработки данного файла ПМК СПМ создат файл структурно параметрической базы, который можно будет обработать в программе «PrTech5». На рис.3.10 и рис.3.11 приведен листинг файла «ПрСпец.spm» и «ЗАГОТОВКА.spm».

Рис.3.11 «ПрСпец.spm»



Рис.3.12 «ЗАГОТОВКА.spm»

Как видно из представленноых листингов в производственной спецификации соединяются нескольколько моделей:

· модель детали (“Обшивка.spm”) (Рис.2.13);

· заготовка (“ЗАГОТОВКА.spm”) (Рис.3.12);

· маршрут изготовления.

Маршрут изготовления детали описывается в файле производственной спецификации. При создании маршрута необходимо сначала определить те производственные операции , которые необходимо выполнить в последнюю очередь, т.е. составление операций начинается с конца.

Рис.3.13 Результат обработки файла «ПрСпец.spm» в ПМК СПМ

Рис.3.14 Обработка файла «ПрСпец.spb» в приложении «PrTech5»

4. ФОРМИРОВАНИЕ ПРОЕКТА В СИСТЕМЕ «MICROSOFT OFFICE PROJECT»

4.1 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЕКТАМИ MSP

Microsoft Office Project 2007 -- это надежное средство управления проектами, представляющее собой сбалансированное сочетание удобства в использовании, широких возможностей и гибкости, что позволяет управлять проектами более эффективно и результативно.

Microsoft Office Project 2007 предоставляет надежные средства управления проектом с прекрасным сочетанием практичности, мощности и гибкости, благодаря чему процесс управления проектами стал более эффективным.

В приложении Project можно легко управлять финансами с помощью средства отслеживания бюджета, назначая бюджеты проектам и программам. Затратный тип ресурсов позволяет улучшить оценку затрат путем сопоставления финансовых полей, отслеживаемых в системах бухгалтерского учета проектов:

· Учет бюджетов проекта на верхнем уровне. Отслеживание бюджета можно использовать на верхнем уровне (программы или проекта), чтобы руководитель проекта мог выделять фонды и учитывать затраты и трудозатраты в соответствии с бюджетом.

· Теперь несколько плановых и фактических затрат можно назначать задаче с затратным типом ресурсов, который также поддерживает интеграцию приложения Project с системами бухгалтерского учёта.



Рис.4.1 Определение затратных ресурсов по нескольким задачам

· Применение новых шаблонов проектов. При создании проектов можно использовать несколько новых шаблонов для таких целей, как подготовка годовых отчетов, прогнозирование стоимости подбора персонала, реализация финансовых и бухгалтерских систем и планирование маркетинговых кампаний.

Рабочая группа проекта, руководители и заказчики будут реалистично представлять себе положение дел, если с помощью приложения Project составят календарный план, распределят ресурсы и разработают бюджеты. Правильному пониманию календарного плана способствуют такие средства, как рамки начала задачи для определения, почему задача начинается в тот или иной день, несколько уровней отмены для возврата назад и выделение изменений, показывающее, какие данные изменились при обновлении плана проекта:

· Рамки начала задачи показывают, от каких факторов зависит дата начала задачи. Рамками могут быть, например, предшественники, ограничения и исключения календаря. Чтобы перейти к соответствующим сведениям, просто щелкните эти рамки.



Рис.4.2 Определение факторов, влияющих на календарный план задачи

· Включите выделение изменений, чтобы определить, как влияет каждое изменение на план проекта.

Рис.4.3 Отображение влияния внесенных изменений

· Отмена и повторение нескольких изменений Можно вернуть ряд последних внесенных изменений, отменяя изменения в представлениях, данных и параметрах средствами многоуровневой отмены. Используя эти средства, можно также отменить команду или серию команд макросов или других приложений.

Представьте информацию так, как это нужно заинтересованным лицам, пользуясь разнообразными форматами. Календарные планы и другие отчеты можно форматировать и печатать по своему усмотрению. Данные, относящиеся к проекту, легко экспортируются для создания официальных документов -- в Microsoft Office Word, специальных диаграмм и таблиц -- в Microsoft Office Excel, впечатляющих презентаций -- в Microsoft Office PowerPoint или схем -- в Microsoft Office Visio Professional:

· Создание диаграмм, графиков и схем по данным проекта Средство «Наглядные отчеты» позволяет строить диаграммы, графики и схемы на основе данных из приложения Project с помощью приложений Excel и Visio. Можно применить простые в использовании готовые шаблоны или определить собственные шаблоны отчетов и передать их другим пользователям Project.

· Выделение фоном ячеек позволяет подчеркнуть особый смысл данных точно так же, как в Excel.

Рис.4.4 Выделение элементов данных фоном ячеек

· Создание более наглядных отчетов с новыми возможностями календаря и трехмерными отрезками диаграммы Ганта С помощью новых возможностей календаря и трехмерных отрезков диаграммы Ганта можно создавать более наглядные отчеты.

Рис.4.5 Создание более наглядных отчетов

4.2 ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ В MICROSOFT PROJECT

Модуль «SPMtoMSP» реализует функцию передачи данных из структурно-параметрических баз (SPB) в систему управления проектами Microsoft Project. Программа позволяет получить представление о составе и структуре любой модели созданной с помощью программно-методического комплекса структурно-параметрического моделирования. Приложение работает с файлами структурно-параметрической базы. Реализован набор процедур контроля параметров:

1. Работают функции просмотра, восстановления числовых параметров, корректировки и восстановления значений как числовых, так и текстовых параметров. Существует опция, реализующая вывод только контролируемых параметров. Признак контроля устанавливается при создании модели.

2. Предоставляется справочная информация: имена элементов, количество элементов в модели, количество параметров у выбранного элемента, комментарии параметров.

Рис.4.6 Главное окно приложения «SPMtoMSP»

Подробно рассматриваются характеристики работ: длительность, дата начала работ, бюджет задачи, номера задач предшественников.

Главное окно программы представлено на рис.4.6.

В модели технического решения (МТР), представленной в формате структурно-параметрической базы должны быть сосредоточены специальные объекты - операции (задачи). Наличие таких элементов в структуре МТР выделяется специальными знаками и цветом. Операции характеризуются наличием специальных параметров, которые подразделяются на основные (обязательные) и дополнительные.

Рис.4.7 Открытие новой базы

Основным параметром является DUR - длительность (в часах). Дополнительными параметрами являются:

· STD - дата начала работ в формате: день недели, число, месяц, год (пример - Wed 02.10.02, в русской версии Ср 02.10.02);

· BAS - бюджет (средства выделяемые на выполнение данной работы);

· PRD - номера задач предшественников, задаваемые через запятую (является необязательным, используется для ручного назначения связей между задачами).

Параметр DUR является показателем того войдет ли данный элемент в состав проекта, что также определяется вхождением элемента в решение, т.е. для того чтобы конкретный элемент был передан в качестве задачи в Microsoft Project, необходимо ввести параметр DUR и включить выбранный элемент в решение.

Применяются следующие информационные поля для идентификации элементов:

· ID: номер задачи (операции) - порядковый номер задачи в проекте;

· OL: уровень структуры - положение задачи относительно головного элемента;

· LAB:( метка элемента ) - метка элемента в СП модели;

· NAME:> имя элемента - имя элемента в СП модели.

Пользователь может с помощью меню “База” загрузить необходимую МТР для обработки и передачи в Microsoft Project (Рис.4.7).

В приложении «SPMtoMSP» реализована возможность изменения параметров элементов (задач или операций). Для этого необходимо выбрать из меню “Параметр” пункт “Параметры задачи”, диалог которого приведен на рис. 4.8. Все изменения будут записаны после нажатия ОК.

Рис. 4.8 Диалог редактирования параметров задачи.

4.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЕКТА

Используя программу Microsoft Project 2007 был произведен анализ затрат на производство изделия. Ниже представлен результат выполнения данной задачи (Рис.4.9 и Рис.4.10)

Рис.4.9 Таблица распределения операция

Рис.4.10 График Ганта на производство обшивки

ВЫВОДЫ

В рамках данной дипломной работы была разработана комплексная информационная модель «обшивки» изделия «днище нижнее» с помощью программно-методического комплекса структурно параметрического моделирования. Программный комплекс СПМ позволяет не только создавать геометрический образ моделей, но и изготавливать конструкторскую и производственную спецификацию изделия.

При выполнении дипломной работы я получил необходимые навыки построения новых объектов техники по заданному описанию объекта, а также освоил основные принципы его материализация в работоспособную надежную конструкцию.

Кроме проектирования конструкторской части изделия, СПМ позволяет создавать технологическую модель изделия, для данного процесса был разработан дополнительный модуль «PrTech». В данной работе представлен пример проектирования технологического процесса. При помощи приложения «PrTech5» возможно создание производственной спецификации изделия.

Комплекс СПМ позволяет также передавать данные в пакет «Microsoft Office Project», что обеспечивает планирование производственного процесса изготовления изделия, а также полного, детального анализа всех затрат на изготовления данного изделия, как материальных, так и трудовых, т.е. затрат времени на ту или иную операцию.

Таким образом, используя ПМК СПМ можно выполнять информационное сопровождение объектов, проектируя стадии конструирования изделия, технологический процесс производства и эксплуатации. Несомненными достоинствами СПМ являются открытость системы, простой интерфейс и сравнительно лёгкий в освоении язык структурно-параметрического моделирования.

Эти возможности особенно важны в условиях единичного и мелкосерийного производства, так как позволяют не только проектировать, но и проводить предварительное планирование выпуска нового изделия на основе информации об изделии-аналоге.

Все вышеуказанные этапы проектирования были проделаны мной в данной дипломной работе и показали все стороны проектирования нового изделия, от анализа изделия-аналога до анализа диаграммы Ганта в системе «Microsoft Office Project»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Латышев П.Н. Каталог САПР. Программы и производители. - М.: Солон-пресс, 2006. - 608 с.:ил.

2. Сычев В.Н., Костюков В.Д., Лобов Е.Д. Программно-техническое обеспечение автоматизированной системы технологической подготовки производства ракетно-космической техники. Научно-технический журнал “Информационные технологии в проектировании и производстве”. - М.: ВИМИ, 2005. - с. 3-14.

3. Островерх А.И., Сычев В.Н., Костюков В.Д., Лобов Е.Д. Стратегическое планирование системы технологической подготовки производства. Научно-технический журнал “Информационные технологии в проектировании и производстве”. - М.: ВИМИ, 2005. - с. 14-20.

4. Сычев В.Н., Островерх А.И., Костюков В.Д., Силин В.В. Информационные модели в процессах создания штамповой оснастки. Научно-технический журнал “Информационные технологии в проектировании и производстве”. - М.: ВИМИ, 2005. - с. 20-29.

5. Даутов Р.Х., Селиверстов А.И., Методика оценки инвестиционных проектов создания архивов электронных документов. Научно-технический журнал “Информационные технологии в проектировании и производстве”. - М.: ВИМИ, 2005. - с. 29-35.

6. Островерх А.И., Воронцов А.В., Гонсалес-Сабатер А. Организация автоматизированного проектирования технологических процессов в инструментальном производстве. Научно-технический журнал “Информационные технологии в проектировании и производстве”. - М.: ВИМИ, 2005. - с. 35-40.