Vliânie konstruktivno-tehnologičeskih parametrov Kompozitnyh konstrukcij na sintez razmernyh cepej

• Autorzy: Pasechnyk V. , Khmurenko A.

Warianty tytułu

EN

The influence of composite structures constructive and technological parameters on dimensional chains synthesis

PL

Wpływ konstrukcyjno-technologicznych parametrów konstrukcji kompozytowych na syntezę łańcuchów wymiarowych

• Języki publikacji: RU

Abstrakty

RU

Подходы размерно-точностного анализа являются актуальными и универсальными для решения комплексных задач обеспечения точности и взаимозаменяемости конструкций при их сборке. Такие подходы, как правило, основываются на аппарате теории размерных цепей (РЦ), который в свою очередь является достаточно развитым, но не смотря на это, имеет ряд нерешенных задач, например, связанных с расчетом точности геометрических параметров сборных конструкций из полимерно-композитных материалов (ПКМ). Сложности применения вышеупомянутой теории возникают, как на этапах формирования и синтеза РЦ конструкции, так и на последующих этапах их анализа и расчета. Также имеется ряд допущений, который упрощает анализ металлических конструкций, но для ПКМ вносит значительные погрешности расчетов. В настоящей работе представлены результаты анализа актуального состояния процедур формирования и синтеза пространственных РЦ (ПРЦ) для сборных конструкций из неоднородных материалов (в т.ч. ПКМ), которые показали нецелесообразность применения «классической» методологии и необходимость ее уточнения, в вопросе учета специфики конструктивно-технологических параметров составных частей конструкции (СЧ) из ПКМ. Рассмотрены различные подходы в представлении модели ПРЦ сборных конструкций, оптимальным среди которых был определен подход, при котором модель геометрии представляется в виде структур связанных систем координат ее СЧ. Такой подход позволяет учесть сложную структуру ПКМ, т.к. возможно представление отдельных структур их подсистем. Также учитывается специфические технологические факторы, которые возникают на этапах изготовления СЧ из ПКМ и сборки конструкции в целом. Предложенный подход подразумевает использование декомпозиции общей структуры модели, что упрощает процедуры построения, а саму модель ПРЦ делает универсальной. Предложенная методика позволяет строить эффективные модели структур ПРЦ конструкций из ПКМ для выполнения процедур как формирования и синтеза, так и дальнейшего анализа ПРЦ.

EN

Approaches of size and accuracy analysis are relevant and universal for complex of ensure constructions at their assembly accuracy and interchangeability tasks decisions. Such approaches are usually based on dimensional chains (DC) theory apparatus, which is sufficiently developed, but, has a number of unsolved problems, such as polymer composites materials (PCM) geometrical parameters accuracy calculation. Difficulty arises applying above theory, both on DC formation and synthesis stage and on analysis and calculation subsequent stage. There is also a number of assumptions, which simplifies analysis of metallic constructions, but makes significant errors for PCM settlement. This paper presents an analysis of formation and synthesis procedures for spatial DC (SDC) and all kinds of heterogeneous materials (including PCM), which showed unreasonableness of using “classical” methods and needs to clarify, on issue of taking into account PCM parts constructive-technological specifics parameters. Different approaches in composite constructions SDC model representation, among which the best approach has been defined, in which geometry of model is a structure of related coordinate systems of constructions parts. This approach allows to take into account the complex PCM structure as possible representation of their subsystems individual structures. Also take into account specific technological factors on PCM production stages and construction assembly stages. Proposed approach involves the use of general structure model decomposition, which simplifies construction, and makes SDC model universal. Proposed method allows to build effective PCM structures models, designs to perform SDC formation and synthesis procedures, as well as further SDC analysis.

PL

Zastosowanie wymiarowo-dokładnościowej analizy jest aktualne i uniwersalne dla rozwiązywania kompleksowych zadań zapewnienia dokładności i zamienności konstrukcji w trakcie montażu. Podejście takie, w zasadzie, wykorzystuje aparat teorii łańcuchów wymiarowych (ŁW), która z kolei jest wystarczająco opracowana, lecz posiada szereg nierozwiązanych zadań, np. związanych z obliczaniem dokładności parametrów geometrycznych konstrukcji montowanych z polimerowo-kompozytowych materiałów (PKM). Złożoność wykorzystania powyższej teorii powodowana jest zarówno na etapie kształtowania i syntezy ŁW konstrukcji jak i na dalszych etapach analizy i obliczeń. Istnieje również szereg uproszczeń analizy konstrukcji metalowych, lecz dla PKM wnoszą one znaczne błędy obliczeń. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki analizy aktualnego stanu procedur kształtowania i syntezy przestrzennych ŁW (PŁW), które wykazały niecelowość stosowania „klasycznej” metodologii i konieczność jej uszczegółowienia w zakresie uwzględnienia specyfiki konstrukcyjno-technologicznych parametrów składowych części (SC) z PKM. Rozpatrzono różne podejścia w przedstawianiu modeli PŁW montowanych konstrukcji, zaś optymalnym podejściem okazało się podejście przy którym model geometrii przedstawiono w postaci struktur związanych systemem współrzędnych z jej S.C. Takie podejście pozwala uwzględnić złożoną strukturę PKM tzn. można przedstawić oddzielne struktury podsystemów. Uwzględnia się również specyficzne czynniki technologiczne, które pojawiają się na etapach wykorzystania S.C. z PKM i montażu całej konstrukcji. Zaproponowane podejście przewiduje wykorzystanie dekompozycji ogólnej struktury modelu, co upraszcza procedury budowy, a sam model PŁW staje się uniwersalnym. Przytoczona metodyka pozwala formować efektywne modele PŁW konstrukcji a PKM zarówno dla spełnienia procedur jak również dla formowania i syntezy oraz dalszej analizy PŁW.

Słowa kluczowe

EN

size and accuracy analysis; spatial dimensional chain; PCM construction

PL

wymiarowo-dokładnościowa analiza; przestrzenny łańcuch wymiarowy; montażowa konstrukcja kompozytowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 1
• Strony: 5--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il.

Twórcy

autor

Pasechnyk V.

• Integrated Manufacturing Engineering Departmentnt, Institute of Mechanical Engineering, National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute»

autor

Khmurenko A.

• Integrated Manufacturing Engineering Department, Institute of Mechanical Engineering, National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute»

Bibliografia

• [1] Рудь В.Д., Герасимчук О.О., Маркова Т.П. Розмірно-точносний аналіз конструкцій та технологій: Уч. пособие – Луцк: РИО ЛГТУ, 2008. – 344 с.
• [2] Исаев СВ. Модели геометрии машин в анализе точности // Компьютерная хроника. – 2000. – № 8. – с. 5–18.
• [3] Карепин П.А., Ерохин М.Н. Оценка уровня качества деталей и сборочных единиц сельскохозяй-ственной техники в процессе производства и ремонта. – М: МГАУ, 2002. – 103 с.
• [4] S. C. Liu, S. J. Hu, and T. C. Woo Tolerance analysis for sheet metal assemblies // ASME Journal of Mechanical Design. – 1996. –No. 118. – с. 62–67.
• [5] S. C. Liu and S. J. Hu Variation simulation for deformable sheet metal assemblies using finite element methods // ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 1997. –No. 119. – с. 368–374.
• [6] Y. J. Long and S. J. Hu A unified model for variation simulation of sheet metal assemblies // in Geometric Design Tolerancing: Theories, Standards and Applications, H. A. ElMaraghy, Ed. Chapman & Hall. – 1998. – с. 208–219.
• [7] Карепин П.А. Обеспечение качества сельскохо-зяйственной техники при изготовлении и ремонте моделированием размерных связей в сборочных узлах: Автореферат дис. д.т.н. – М., 2002. – 491 с.
• [8] Исаев СВ. Формирование геометрической модели для моделирования погрешностей расположения поверхностей объекта производства // Компьютерная хроника. – 2000. –No 8. – С 19–34.
• [9] Byungwoo Lee, Mohammed M. Shalaby, Ronald J. Collins Variation Analysis of Three Dimensional non-rigid Assemblies // Proceedings of the 2007 IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing Ann Arbor, Michigan, USA, July 22–25, 2007.
• [10] K. G. Merkely, K. W. Chase, and E. Perry An introduction to tolerance analysis of flexible assemblies // Proceedings of the 1996 MSC World Users Conferences.
• [11] J. A. Camelio, S. J. Hu, and S. P. Marin, “Compliant assembly variation analysis using component geometric covariance // ASME Journal of Mechanical Design. – 2004. –No. 126/2. – с. 355–360.
• [12] R. Mantripragada and D. E. Whitney The datum flow chain // Research in Engineering Design. – 1998.No. 10. – с. 150–165.
• [13] D. E. Whitney, R. Mantripragada, J. D. Adams, and S. J. Rhee Designing assemblies // Research in Engineering Design. – 1999. – No. 11. – с. 229–253.
• [14] D. E. Whitney, Mechanical Assemblies: Their Design, Manufacture, and Role in Product Development, New York, Oxford University Press, 2004.
• [15] R. Mantripragada and D. E. Whitney Modeling and controlling variation propagation in mechanical assemblies using state transition models // IEEE Transactions on Robotics and Automation. – 1999. – No. 15/1. – с. 124–140.
• [16] J. Jin and J. Shi State space modeling of sheet metal assembly for dimensional control // ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 1999. – No. 121/4. – с. 756–762.
• [17] Y. Ding, D. Ceglarek, and J. Shi Modeling and diagnosis of multistage manufacturing processes: part I: state space model // in Proceedings of the Japan/USA Symposium on Flexible Automation, Ann Arbor, MI, 2000.
• [18] Абибов А.Л. Технология самолетостроения. (Изд. 2е). – М: Машиностроение, 1982. – 551 с.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.