Введение 3
1 Обзор сведений о сборках и САПР технологиях 6
1.1 Основные понятия о сборках 6
1.2 Анализ проблем при сборке 8
1.3 Четвертая индустриальная революция 11
1.4 Обзор САПР для работы со сборками 13
1.5 Интерактивные руководства для монтажа и сборки изделия 16
1.6 Цель и задачи работы 18
2 Анализ последовательности сборки в Siemens NX 19
2.1 Разработка электронной сборочной модели 19
2.2 Моделирование последовательности сборки 27
2.3 Разработка интерактивного руководства для сборки конструкции 39
3 Разработка симуляции в Siemens Mechatronics Jack 41
3.1 Подготовка к работе в Siemens Mechatronics Jack 41
3.2 Разработка симуляции процесса сборки 48
Заключение 72
Список используемых источников 73
Актуальность исследования. Сложность современных проектных работ в жестких условиях быстрого вывода продукции на рынок задает развитие процессов конструкторско-технологической подготовки производства в направлении цифровизации. Внедрение цифровых технологий на ранних стадиях проектирования позволяет получить конкурентные преимущества и сократить вероятность возникновения ошибок на стадиях производства продукта.
Нахождение оптимального варианта последовательности сборки конструкции на основе многочисленных вариантов является важной задачей. Система автоматизированного проектирования (англ. Computer-aided design (CAD)) — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования [10], представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности [8]. Перевод процесса установления наилучшей последовательности сборки в среду виртуального моделирования позволяет собрать конструкцию заданного качества при наименьших затратах средств и труда.
В среде виртуального моделирования специалист может определить, в какой последовательности собираются или разбираются компоненты сборки, учесть необходимые зазоры, а также записать анимацию процесса. Такой подход является наиболее эффективным при работе с плотной компоновкой сборки в случае жестких требований к зазорам между компонентами сборки.
Автоматический расчет траекторий вставки или изъятия компонентов сборки может являться основой создания интерактивных руководств для монтажа и сборки изделия.
Целью исследования является разработка методики процессов оценки, прогнозирования и контроля сборки в среде виртуального моделирования.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Выполнить создание электронного макета сборочной конструкции.
2. Разработать последовательность сборки.
3. Выполнить симуляцию последовательности процесса сборки в виртуальной среде.
4. Провести анализ столкновений деталей в процессе сборки.
5. Выполнить симуляцию процесса сборки с участием цифрового манекена и спроектированного рабочего места.
6. Разработать интерактивное руководство по сборке конструкции в виде медиа файла.
Объектом данного исследования выступает методика анализа собираемости конструкции.
В качестве предмета исследования был выбран цифровой сборочный узел амортизатора легкового автомобиля.
Научная новизна работы. Разработанная методика моделирования и оценки процесса собираемости конструкции позволяет обеспечить эффективное планирование производства на ранней стадии разработки продукта на основе анализа, прогнозирования и контроля сборки в среде виртуального моделирования.
Объектом данного исследования выступает методика анализа собираемости конструкции.
В качестве предмета исследования был выбран цифровой сборочный узел амортизатора легкового автомобиля.
Методы проведения исследования: в данной работе при разработке методики анализа собираемости были использованы методики оценки собираемости конструкции, а также моделирования условий сборки в виртуальной среде.
Практическая значимость. Применение разработанной методики позволяет выполнять оценку собираемости конструкции на ранней стадии проектирования и избежать затрат, которые могли бы возникнуть в случае ошибки в процессе реального производства.
Апробация результатов: результаты диссертационной работы были предоставлены и рассматривались на заседаниях кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» Тольяттинского государственного университета.
Результаты докладывались на следующих конференциях:
• всероссийская студенческая научно-практическая междисциплинарная конференция «Молодежь. Наука. Общество»; работа получила 3 место в конкурсе докладов;
• научно-практическая конференция «Студенческие дни науки в ТГУ».
Личный вклад автора заключается в разработке методики планирования производства, прогнозирования и контроля сборки продукта на стадии его разработки.
Структура и объем магистерской диссертации: магистерская диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем - 76 страниц. В данной работе содержатся 71 иллюстраций, 1 таблица, 30 использованных источников.
1. Выполнено создание электронного макета сборочной конструкции амортизатора легкового автомобиля.
2. Проведен анализ собираемости конструкции, который позволил разработать пошаговую последовательность сборки в соответствии с реальными действиями.
3. Оценка собираемости позволила установить техническую возможность разборки конструкции при ремонте узла.
4. Показан алгоритм проверки процесса сборки на столкновения на основе отсутствия пересечений траекторий перемещения деталей.
5. Разработана симуляция производственного процесса сборки амортизатора легкового автомобиля с учетом затрачиваемого времени в среде виртуального моделирования. Расчет был проведен на основе движений цифрового манекена работника и электронной модели рабочего места. Виртуальная рабочая среда и симуляция рабочих обязанностей работника разработаны на основе учета факторов воздействия на работника и конструкционных особенностей оборудования. Точность расчетного времени, полученного на основе симуляции, не выходит за границы справочных предельных величин.
6. Показан алгоритм проверки процесса сборки на столкновения на основе отсутствия пересечений траекторий перемещения деталей и движений манекена.
7. Разработано интерактивное руководство по сборке конструкции в виде медиа файла на основе автоматического расчета траекторий вставки и изъятия компонентов сборки.
