4 - 2010

Изготовление усовершенствованной версии устройства для проверки воздушных дыхательных аппаратов при помощи реализованных в продуктах компании Delcam возможностей обратного инжиниринга

Предлагаем читателям ознакомиться с выдержками из работы, выполненной студентом Восточноукраинского национального университета (г.Луганск) Михаилом Кашурой под руководством доцента, канд. техн. наук Б.С. Воронцова. Данная работа заняла одно из призовых мест на открытом Ежегодном конкурсе студенческих работ на именные премии компании Delcam plc 2009 года.

ОАО «Завод горноспасательной техники «Горизонт» (г.Луганск, Украина) на протяжении вот уже 60 лет выпускает дыхательные аппараты на сжатом воздухе, а также аппараты для дыхательной реанимации, самоспасатели, приборы для проверки аппаратов и другую продукцию для защиты человека в экстремальных условиях и помощи пострадавшим при чрезвычайных ситуациях. Воздушно­дыхательная и реанимационная аппаратура получила широкое распространение во многих областях народного хозяйства. Она используется подразделами МЧС при проведении ремонтных и аварийно­спасательных работ на промышленных предприятиях, на судах, в портах, на станциях скорой помощи, горноспасателями и пожарными.

Диагностику производимых на заводе аппаратов выполняют на специальном стенде (рис. 1). На рис. 2 показано испытание дыхательного аппарата на стенде. Маска дыхательного аппарата надевается на макет головы, который входит в состав испытательного стенда.

Рис. 1. Стенд для испытания воздушно-дыхательных аппаратов

Рис. 1. Стенд для испытания воздушно-дыхательных аппаратов

Рис. 2. Испытание дыхательного аппарата на стенде

Рис. 2. Испытание дыхательного аппарата на стенде

Часто возникает необходимость проверять дыхательные аппараты непосредственно в той организации, где они эксплуатируются пожарными, шахтерами, горноспасателями. Стационарный стенд является дорогостоящим и громоздким, поэтому завод выпускает портативные устройства для проверки воздушных дыхательных аппаратов (аэротесты), предназначенные для испытания и профилактики дыхательных аппаратов непосредственно теми, кто их эксплуатирует (рис. 3).

Рис. 3. Портативный аэротест

Рис. 3. Портативный аэротест

Постановка задачи

При испытании дыхательных аппаратов на портативных аэротестах маска дыхательного аппарата надевается на диск определенного диаметра и прижимается жгутом. Дыхательные аппараты выпускаются не только на заводе «Горизонт», но и на других заводах Украины и дальнего зарубежья. Разные предприятия производят маски различных размеров, соответствующих национальным требованиям и стандартам. Поэтому трудно подобрать универсальный диск для испытания дыхательных аппаратов различных производителей. В этом случае более эффективным является использование макета головы. Поэтому была поставлена задача — усовершенствовать портативный аэротест для диагностики воздушно­дыхательных аппаратов, оснастив его макетом головы.

Решение поставленной задачи выполнялось при помощи CAD/CAM/CAI­комплекса программных продуктов компании Delсam, который позволил оперативно решить поставленную задачу.

Обратный инжиниринг макета головы

В качестве прототипа был выбран макет головы стационарного стенда (см. рис. 2). Для получения облака точек поверхности макета головы (рис. 4) использовалась CAI­программа CopyCAD и координатно­измерительная машина типа «рука» MicroScribe G2Х (рис. 5).

Рис. 4. Облако точек макета головы

Рис. 4. Облако точек макета головы

Рис. 5. Портативная координатно-измерительная машина 
MicroScribe G2Х

Рис. 5. Портативная координатно-измерительная машина MicroScribe G2Х

На рис. 6 и 7 показаны основные этапы создания 3D­модели макета головы в CAD­системе PowerSHAPE.

Рис. 6. Создание каркаса макета

Рис. 6. Создание каркаса макета

Рис. 7. 3D-модель макета головы

Рис. 7. 3D-модель макета головы

Создание модели пресс­формы

На основании разработанной 3D­модели макета головы средствами PowerSHAPE были получены модели внутренних полостей пресс­формы и разработаны твердотельные модели ее элементов (рис. 8).

Рис. 8. Составные части формы

Рис. 8. Составные части формы

Разработка управляющих программ и визуализация механообработки

На основании полученных твердотельных моделей были разработаны и проанализированы управляющие программы для фрезерования составных частей пресс­формы. Результаты разработки управляющих программ при моделировании механообработки в CAM­системе PowerMILL и визуализация траекторий движения инструмента в модуле ViewMILL представлены на рис. 9 и 10.

Рис. 9. Моделирование механообработки в CAM-системе PowerMILL

Рис. 9. Моделирование механообработки в CAM-системе PowerMILL

a

b

v

Рис. 10. Визуализация процесса фрезерной обработки: а — черновая обработка; б — получистовая обработка; в — чистовая обработка

Изготовление пресс­формы

Изготовление пресс­формы осуществлялось на модернизированном копировально­фрезерном двухшпиндельном станке Starrag KF­200 с ЧПУ HEIDENHAIN 355. В качестве материала был выбран алюминиевый сплав Д16 ГОСТ 4784­97. Составные части пресс­формы в сборе показаны на рис. 11.

Рис. 11. Готовая пресс-форма

Рис. 11. Готовая пресс-форма

Изготовление макета головы

Выдувка макета головы была произведена на станке БА­60А (рис. 12).

Рис. 12. Выдувной станок модели БА-60А

Рис. 12. Выдувной станок модели БА-60А

Заключение

В данной работе было рассмотрено моделирование и изготовление макета головы с применением программных продуктов, разработанных компанией Delcam; построена компьютерная модель макета головы; разработана и проанализирована технология изготовления макета; изготовлены пресс­форма и макет головы. При создании модели применялся метод обратного инжиниринга для определения базовой геометрии макета головы, для которого использовалась координатно­измерительная машина типа «рука» MicroScribe G2Х.

В результате проделанной работы был усовершенствован портативный аэротест для диагностики воздушно­дыхательных аппаратов путем оснащения его смоделированным и изготовленным макетом головы (рис. 13). Усовершенствованный портативный аэротест успешно прошел испытания.

Рис. 13. Усовершенствованный портативный аэротест

Рис. 13. Усовершенствованный портативный аэротест

САПР и графика 4`2010