Курсовые/дипломы

Чертежи

Проектирование

Векторизация

Контакты

Проектирование технологического оборудования

методами твердотельного 3D моделирования

Расчет и проектирование нестандартного оборудования методами параметрического моделирования, изготовление чертежей 2D, с полным пакетом сопроводительной документации

Современные системы автоматизированного проектирования, сокращенно САПР, понимаются несколько шире, чем просто использование графических систем (Компас, AutoCAD) при подготовке бумажной конструкторской документации. Современные САПР – это целый комплекс программных продуктов, которые могут использоваться конструктором для достижения главной цели – создание новой, эффективной машины. Поэтому роль творческого труда проектировщика остается весьма высокой: компьютер и программное обеспечение являются лишь высокотехнологичным инструментом в руках человека.

В последние годы, в связи с  бурным развитием компьютерной техники и программных продуктов,  наметились новые подходы к процессу проектирования оборудования. Качественный скачок в этой области произошел благодаря переходу от традиционного «бумажного» проектирования с использованием плоского (2D) черчения к трехмерному (3D) виртуальному проектированию на ПК. Плюсы очевидны. Такой подход более естественен, т.к. человеку свойственно объемное восприятие действительности. Использование современных компьютерных систем позволяет человеку в буквальном смысле слова творить, создавать новое. Трехмерное проектирование позволяет избежать многих ошибок проектирования, развить творческий потенциал человека. Более того, сборка на компьютере сложных узлов позволяет продумать процедуру сборки готового изделия, а отдельные картинки сборки могут использоваться в качестве иллюстраций для создания инструкций по эксплуатации. 3D – представление деталей позволяет лучше понять внешний вид узлов посредством их поворота для рассмотрения с разных сторон на экране компьютера.

Одно из главных преимуществ программ 3D – моделирования является их способность быстро создавать точные 2 D – чертежи. Работать с 3D - моделями гораздо легче и быстрее, и даже для несложных деталей имеет смысл делать трехмерные модели. Если на создание детали в 3D уходит 30 минут, то при использовании традиционного плоского черчения на компьютере требуется 60 минут, а для черчения карандашом требовалось бы 3 часа. Преимущества очевидны.

Обилие программных продуктов в области САПР или CAD/CAM/CAE могут привести неискушенного пользователя в замешательство. Встает вопрос, какой системой воспользоваться для проектирования, для расчета деталей, механических передач, подшипников, крепежных элементов и пр.

Сотрудники Центра САПР провели большую работу по подбору оптимальных программных продуктов для дальнейшего использования в рамках проектирования оборудования. На рис. схематично показаны основные этапы проектирования оборудования и рекомендуемые программные продукты САПР.

После получения технического задания на проектирование машины проводится патентная проработка и сбор материалов по аналогичным машинам, изучаются все известные аналоги. На основе изученных материалов формулируется техническое предложение и выполняется эскизный проект. Для эскизной (эскиз это чертеж, выполняемый от руки в глазомерном масштабе) проработки деталей  и узлов будущей машины традиционно используется карандаш и бумага.

Когда конструкция будущей машины проработана в эскизах, определены размеры рабочих органов, рассчитаны нагрузки, то можно переходить к твердотельному моделированию отдельных деталей и сборок будущей машины. Наиболее удобной CAD – системой твердотельного моделирования является SolidWorks. Процесс проектирования сводится к созданию трехмерных моделей деталей, а затем сборок. Т.е. в графической системе создается базовая деталь, а затем в режиме сборки к ней добавляются новые детали, которые могут строиться непосредственно в текущем рабочем окне. Этот метод хорош тем, что неизбежные ошибки и неточности при проектировании в деталях и сопряжениях будут сразу замечены.

Рис. Основные этапы конструирования и рекомендуемые

программные продукты САПР

Теперь, когда создана твердотельная модель будущей машины, необходимо провести инженерные и технологические расчеты с целью подтверждения работоспособности конструкции и оптимизации ее размеров и параметров. Для типовых  расчетов механических передач, соединений, стандартных деталей и элементов конструкции методами, используемыми в теории сопротивления материалов и в курсе «Детали машин» следует применять систему АРМ (Автоматизированное Рабочее Место). Система АРМ WinMachine представляет собой совокупность отдельных модулей для проведения проектных и проверочных расчетов различных типовых деталей и узлов машин.

Теперь, когда твердотельная модель будущей машины готова, известны силы, действующие на отдельные детали, с помощью интегрированного в систему SolidWorks расчетного модуля COSMOSWorks проводятся расчеты на прочность методом конечных элементов (МКЭ). Результатом расчетов является график (карта) напряжений и деформаций исследуемой детали или механической системы. Анализ результатов позволяет оптимизировать форму детали, усилить наиболее нагруженную ее часть (путем введения дополнительных ребер жесткости, увеличения толщины или изменения формы детали) или уменьшить количество материала в менее нагруженных местах без ущерба прочности. Другими словами, на этом этапе проектирования решается задача оптимизации конструкции по размеру и массе на основе прочностного расчета.

Перед проектировщиком оборудования пищевых производств встает задача гидродинамического анализа жидких или сыпучих сред (при расчете различных смесителей, продуктопроводов, сепарирующих машин и пр.), аэродинамического анализа (при проектировании воздушных сепараторов, элементов пневмотранспорта, системы аспирации и пр.), а также анализа теплофизических процессов (при конструировании теплообменников, печей, зерносушилок и пр.). Для решения подобных задач можно использовать расчетный модуль FloWorks, который является интегрированным CAE – приложением системы SolidWorks. При этом используется твердотельная модель машины, созданная в SolidWorks.  В качестве исходных данных задаются технологические параметры работы машины (расход анализируемой среды, давление, параметры движения рабочих органов и пр.).  В результате расчета определяются все физико-механические характеристики физических процессов, происходящих в рабочей зоне машины. Использование данного модуля позволяет смоделировать различные конструктивные изменения в машине на этапе ее проектирования с целью нахождения оптимального варианта конструкции.

Часто для расчета таких параметров машины как, производительность, мощность привода и пр., используются математические формулы, полученные аналитически или на основе изучения экспериментальных данных. Для подобных расчетов удобно использовать программу компьютерной математике MathCad.

После проведения всех необходимых расчетов и внесения изменений в конструкцию переходят к заключительному этапу конструирования – разработке плоских чертежей и конструкторской документации. Чертежи изготавливаются в системе Компас-График (АО Аскон). В качестве заготовки для чертежей используется твердотельная модель, которая транслируется из SolidWorks в систему Компас 3D в универсальном графическом формате STEP.