Пример интегрированной системы проектирования и технологической подготовки производства, страница 2

Проектирование и производство корпуса автомобиля

Эскизное проектирование

Формирование внешнего вида будущего автомобиля начинается с изготовления множества черновых набросков-эскизов, в лаконичном виде отражающих оригинальные конструктивные решения. Задача эскизного проектирования состоит в том, чтобы зафиксировать форму и стиль новой модели автомобиля. Ранее эскизы создавались главным образом вручную, и постепенно для этих целей начинали использовать автоматизированные системы моделирования сплошных тел и голографические системы.

Затем эскизы попадают на стол к руководителю проекта, который просматривает их и выбирает наиболее подходящие экземпляры, максимально соответствующие требованиям рынка.

Компоновка и предварительный контроль

После выбора эскиза нового автомобиля конструктор приступает к компоновке корпуса, внутри которого надо разместить пассажиров, двигатель, трансмиссию, систему отвода выхлопных газов, выделить место для багажника и т. п. С помощью системы автоматизации инженер осуществляет оценку и анализ различных вариантов компоновки и находит наилучшие решения.

Первый шаг при выборе компоновки заключается в определении узловых точек, устанавливающих критические размеры автомобиля: общая длина, база колес и высота потолка. Специалист по компоновке использует для работы пакеты программ расчета эргономических факторов, позволяющие манипулировать положением манекена (моделью человека) внутри пространства, определяемого узловыми точками. Это дает возможность выделить наиболее удачный вариант размещения пассажира и багажного пространства. Автоматизированная система может быть использована для анализа множества эргономических параметров, например угла обзора через заднее и лобовое стекло.

Проведение предварительного контроля гарантирует, что вновь спроектированная конструкция успешно пройдет технологическую подготовку и будет запущена в производство. Для проверки правильности сборки основных узлов автомобиля используется рабочая станция с цветной графикой. На данном этапе работы можно выявлять, например, такие коллизии, как наложение корпуса и выхлопной трубы.

Моделирование в глине

Для оценки и окончательной доводки формы корпуса изготавливаются несколько его полномасштабных глиняных моделей. В качестве окончательного варианта выбирается одна из таких моделей, которая совершенствуется на последующих стадиях разработки. В глиняной модели корпуса автомобиля учитываются детали внутренней и внешней отделки, которые максимально точно соответствуют его реальным деталям. Для получения поверхности требуемой формы высококвалифицированные специалисты по моделированию используют различные шаблоны и резцы. Учитывая симметричность автомобиля, необходимо моделировать только одну его половину и, следовательно, создавать только одну переднюю дверь.

Съемка размеров путем сканирования

На следующем этапе процесса проектирования выполняется преобразование глиняной модели в эквивалентную математическую модель, которая формируется в компьютере в результате съемки параметров глиняной модели. Как в Великобритании, так и в Германии для этой цели используются специальные сканирующие устройства. Щуп данного устройства, перемещаемый по поверхности глиняной модели, представляет собой светочувствительный элемент, который замыкается при касании поверхности модели. Для каждой точки соприкосновения происходит автоматическая запись ее координат, рассчитанных относительно некоторой базовой точки. Таким образом, из совокупности тысяч дискретных точек глиняной модели сканирующее устройство формирует трехмерный образ корпуса автомобиля. Результаты съемки размеров модели поступают в мини-компьютер, соединенный с устройством сканирования, которое способно записывать трехмерные координаты со скоростью 4 точки в 1 с, автоматически увеличивая плотность измерений при съемке критических областей.

После введения данных в компьютер они могут выводиться на экран дисплея рабочей станции и подвергаться дальнейшей обработке. Таким же образом можно получить комбинацию из нескольких наиболее удачных конструктивных решений. Щуп устройства сканирования можно заменить на фрезу, с помощью которой автоматически формируется вторая половина модели по данным, воспроизводимым при сканировании.