Раздел 2. Научные основы перспективных технологий конструирования деталей ДВС
2.1. Перспективные технологии конструирования деталей и узлов автомобильных
двигателей внутреннего сгорания
Разработка автомобильных двигателей, как и других изделий машиностроения,
предполагает выполнение ряда основных последовательных этапов [54]:
Выработка технического задания на создаваемую систему.
Выбор параметров.
Выбор прототипа двигателя.
Разработка эскизного проекта.
Рабочее проектирование с учетом традиций и уровня
производственной базы.
Изготовление опытного образца.
Доводка двигателя.
Эта традиционная поэтапная технология разработки представляется достаточно
логичной, однако ее линейный характер является весьма общим и не отражает всех
особенностей создания двигателя. В реальном процессе разработки ДВС практически
на всех этапах выполняется ряд итераций, обеспечивающих постепенное приближение
к желаемому результату. Длительное время создание двигателя базировалось только
на использовании опыта, интуиции и результатов эксплуатации ДВС, а
многовариантность проработки деталей и узлов ограничивалась реальными
физическими и интеллектуальными возможностями разработчика. При таком подходе
сроки создания ДВС с учетом доводки зачастую составляли 10-15 лет [54]. В
условиях открытого рынка конкурентоспособность ДВС, разрабатываемых столь
длительное время, представляется весьма сомнительной. Очевидно, что только
привнесение новых технологий в процесс создания ДВС позволяет интенсифицировать
технологию разработки новых двигателей.
Бурное развитие средств вычислительной техники в конце ХХ века позволило
существенно модернизировать методы проектирования и изготовления ДВС.
Автоматизация этих процессов в целом является одним из наиболее перспективных
путей сокращения сроков разработки и повышения качества продукции [54].
Первоначальное применение компьютерных технологий основывалось на использовании
отдельных программных средств, обеспечивающих автоматизацию разработки
конструкторской документации, проведение математического анализа
напряженно-деформированного состояния деталей, расчета процессов,
сопровождающих работу двигателя, и технологическую подготовку производства.
Рост вычислительной мощности аппаратных средств и снижение их стоимости,
одновременно с развитием прикладного программного обеспечения, привели к
появлению в различных отраслях машиностроения систем автоматизированной
разработки. В процессе развития автоматизированных систем проектирования
сформировались основные блоки, составляющие комплексы, предназначенные для
решения задач машиностроения. Основное назначение и функциональные возможности
этих программных комплексов подробно описаны в литературе [55 - 61].
Наибольшее распространение, по мнению [55], получила следующая трактовка
основных автоматизированных систем, применяемых при разработке
машиностроительных конструкций:
«CAD-системы (сomputer-aided design — компьютерная поддержка проектирования)
предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской
документации (первоначально именно эти системы именовались в отечественной
практике системами автоматизированного проектирования — САПР). Как правило, в
современные CAD- системы входят модули моделирования объемной трехмерной
конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской
документации (спецификаций, ведомостей и т. д.). Ведущие трехмерные CAD-системы
позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных
промышленных изделий.
CAM-системы (computer-aided manufacturing — компьютерная поддержка
изготовления) предназначены для проектирования технологического процесса и
оснастки для обработки изделий на станках с числовым программным управлением
(ЧПУ) и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных,
пробивных, токарных, шлифовальных и др.). CAM-системы еще называют системами
технологической подготовки производства. В настоящее время они являются
практически единственным способом для изготовления сложнопрофильных деталей и
сокращения цикла их производства. В CAM-системах используется трехмерная модель
детали, созданная в CAD-системе.
САЕ-системы — (computer-aided engineering — поддержка инженерных расчетов)
представляют собой обширный класс систем, каждая из которых позволяет решать
определенную расчетную задачу (группу задач), начиная от расчетов на прочность,
анализа и моделирования тепловых процессов до расчетов гидравлических систем
или процессов литья. В CAЕ-системах также используется трехмерная модель
изделия, созданная в CAD-системе. CAE-системы еще называют системами
инженерного анализа.
Естественно, что развитие отдельных модулей автоматизации проектирования
повлекло за собой создание единой системы автоматизации процесса разработки.
Среди CAD/CAM/CAE систем можно выделить системы трех уровней:
Системы верхнего уровня: CATIA, EUCLID, Pro/Engineer, Unigraphics, I-DEAS.
Системы среднего уровня: ADEM (Omega Technology); Cimatron (Cimatron Ltd.);
Mastercam (CNC Software, Inc.); AutoCAD 2005, Mechanical Desktop и Autodesk
Inventor (Autodesk Inc.); Powermill (DELCAM); CADdy++ Mechanical Design
(Ziegler Informatics GmbH); семейство продуктов Bravo (Unigraphics Solutions),
IronCad (VDS), MicroStation Modeler (Bentley Systems Inc.); CADKEY 99 (CADKEY
Corp.); Pro/Desktop (Parametric Technology Corp.); SolidWorks (SolidWorks
Corp.); Anvil Express (MCS Inc.), Solid Edge и Unigraphics Modeling
(Unigraphics Solutions); IronCAD (VDS).
Системы нижнего уровня, представляющие собой программные ком
- Київ+380960830922