Использование программного обеспечения фирмы Delcam plc для реверсивного инжиниринга при создании джипа ЛуАЗ-1301

Рассказывает Владимир Антонов

Рассказывает Сергей Авдасев

Рассказывает Андрей Пинчук

Продолжает рассказ Сергей Авдасев

Заканчивает рассказ Владимир Антонов

Рассказывает Владимир Антонов

Наш завод давно проводит опытно-конструкторские работы по разработке нового автомобиля повышенной проходимости (рис. 1), который должен заменить хорошо известный, но технически и морально устаревший ЛуАЗ-1302. К 1993 году было изготовлено более 20 опытных образцов автомобиля, которые успешно прошли все виды испытаний, позволив рекомендовать автомобиль к серийному производству.

В начале 2002 года мы возобновили работу над этим автомобилем, и перед нами встал вопрос о постановке его на производство.

Мы прекрасно понимали всю сложность этой задачи, а также то, что силами специалистов завода, использующих старые методы проектирования, в установленные сжатые сроки нам такую задачу решить не по силам. Требовалось автоматизировать процесс проектирования и создать математическую модель существующего макетного образца с обновленным экстерьером, чтобы на ее основе качественно и с меньшими временными затратами провести последующую технологическую подготовку производства.

Нам была необходима система автоматизированного проектирования, оборудование и люди, способные помочь нам в подготовке производства к последующему серийному выпуску автомобиля.

Каждый год в конце мая фирма «Центр-САПР» (г.Львов) проводит семинар по программному обеспечению, предназначенному для автоматизации работы промышленных предприятий. Не стал исключением и 2002-й. Последние несколько лет фирма «Центр-САПР» представляет программное обеспечение фирмы Delcam plc. Мы с техническим директором ЛуАЗа посетили этот семинар. На нем впервые в Украине была продемонстрирована измерительная рука фирмы Romer, которая в сочетании с программным обеспечением Delcam, как нам показалось, могла бы быть полезной для решения наших задач. Не скрою, мы не имели твердой уверенности в том, что нашли правильное решение, но именно во Львове состоялась первая встреча нашего технического директора Богдана Степановича Гвоздика, руководителя «Центр-САПР» Олега Иосифовича Борисенко и технического директора УП «Адекватные системы» Валерия Леонидовича Литвина. На этой встрече были определены все задачи, которые требовалось совместно решить трем сторонам.

Специалисты нашего завода в то время только начинали изучение систем САПР, поэтому у нас было очень немного чертежей, выполненных в этих системах, а остальные наши чертежи были по старинке разработаны на кульманах. В нашем распоряжении был макетный образец автомобиля, изготовленный в 2002 году. В первую очередь необходимо было решить следующие задачи:

1. По макетному образцу (рис. 2) создать математическую модель облицовки (наружных панелей кузова, изготовленных из стеклопластика).

2. Используя имеющиеся чертежи, создать трехмерную модель металлического каркаса.

3. Проанализировать созданные облицовку и каркас и определить места крепления.

Математическую модель пластиковой облицовки создавали специалисты фирмы «Адекватные системы» из Минска.

Математические модели основных деталей каркаса строили специалисты нашего завода и фирмы «Центр-САПР» под руководством Андрея Пинчука, который также выполнял конечную сборку деталей каркаса.

На втором этапе работ наши конструкторы провели окончательную доводку математических моделей с учетом проработки на технологичность, трудоемкость изготовления и т.п.

Более подробно об этапах проекта расскажут специалисты, которые принимали участие в каждом из них.

Рассказывает Сергей Авдасев

К моменту нашего знакомства с ЛуАЗом мы уже имели достаточный опыт решения задач реверсивного инжиниринга. Решение задачи создания математической модели облицовки мы разбили на несколько этапов.

Первый этап — это сбор первичной информации, ознакомление с историей создания автомобиля, знакомство со специалистами, определяющими внешний облик машины. Все это в дальнейшем повлияло на быстрое и точное внесение изменений в конструкцию облицовки.

Вторым этапом было проведение обмеров наружной облицовки джипа. Для этих работ мы использовали измерительную руку Romer-Arm-100LX-25 с точечным щупом французской фирмы Romer (рис. 3) и программное обеспечение PowerSHAPE и PS-ARM английской фирмы Delcam plc (рис. 4). Данное оснащение позволило нам получать в PowerSHAPE не отдельные точки, а кривые Безье, которые мы затем использовали как исходные контуры при моделировании поверхностей наружных деталей облицовки (рис. 5). Измерения выполнялись на Луцком автомобильном заводе. Джип установили на неподвижные опоры, вокруг разместили металлические стапеля, чтобы иметь возможность закреплять координатно-измерительную руку при перестановке (рис. 6 и 7). Данная модификация руки Romer позволяет производить измерения в области сферы диаметром 2,5 м, поэтому, чтобы «охватить» весь автомобиль, мы использовали 9 установов измерительной руки. Мобильность и гибкость руки Romer позволили провести замеры, начиная с крыши (высота более 2 м) и заканчивая труднодоступными местами в области днища машины. Для объединения всех результатов измерений в общую систему координат (рис. 8) использовались реперные точки. Все обмеры два специалиста выполнили в течение одной недели при двухсменном режиме работы.

Третий этап работы над джипом заключался в создании математической модели облицовки по результатам измерений (рис. 9 и 10). В PowerSHAPE использовались обычные для поверхностного моделирования операции вытяжки, протягивания по направляющей, отсечения и т.п. Поскольку облицовка макета автомобиля выполнялась вручную, пришлось сглаживать волнистость поверхностей с проверкой их на гладкость сопряжения (рис. 11 и 12).

Работы выполнялись в Минске, поэтому уточнение и согласование вопросов производилось в основном по электронной почте. Однако ряд вопросов невозможно было решить по е-mail, поскольку требовали непосредственного обсуждения тремя сторонами при совместной встрече. Поэтому нам дважды пришлось выезжать в Луцк, чтобы выработать оптимальное решение.

Первый вариант облицовки был представлен через два месяца, и столько же времени ушло на корректировку по дополнительным предложениям заказчика (рис. 13).

К окончанию наших работ над облицовкой во Львове была уже готова математическая модель каркаса.

Рассказывает Андрей Пинчук

Вместе со специалистами завода мы выполняли создание математической модели каркаса. Сложность этой работы заключалась в том, что большинство деталей каркаса было спроектировано на кульмане (рис. 14) и лишь небольшое количество чертежей было создано в AutoCAD. Для проектирования деталей и сборки каркаса автомобиля ЛуАЗ приобрел одно рабочее место PowerSHAPE, а второе место мы установили в опытную эксплуатацию. Кроме того, для тех же целей завод приобрел одно рабочее место SolidWorks. Перед началом проектирования все детали каркаса по степени сложности были разделены на три группы. Простые детали проектировались в SolidWorks, детали средней сложности — в SolidWorks и PowerSHAPE, сложные детали — в PowerSHAPE.

Мы создали более 100 деталей в PowerSHAPE (рис. 15, 16). Все детали каркаса создавались в единой системе координат и были собраны в единую сборку в PowerSHAPE (рис. 17). На начальном этапе проектирования работать было трудно, поскольку специалисты завода были вынуждены проектировать детали каркаса параллельно с изучением возможностей PowerSHAPE. По мере приобретения опыта пришла уверенность в своих силах и увеличилась скорость выполнения работ по созданию математической модели каркаса. Работы выполнялись в Луцке и во Львове двумя группами специалистов. Согласования производились в Луцке. На все работы потребовалось четыре месяца.

Хотелось бы отметить некоторые особенности работы:

• для создания математических моделей сложных деталей листовой штамповки поверхностное моделирование оказалось эффективнее твердотельного. Благодаря наличию в PowerSHAPE обоих методов удалось совместить преимущества каждого из них для создания моделей деталей различной сложности;

• в процессе моделирования сложных деталей каркаса с помощью PowerSHAPE были сглажены все изломы и негладкости пространственных формообразующих кривых, заданных на чертежах в табличном виде.

Окончательная сборка всех деталей каркаса была выполнена во Львове.

Продолжает рассказ Сергей Авдасев

После создания математических моделей каркаса и пластиковой облицовки мы приступили к их согласованию. Поскольку обмерялся макетный образец джипа, то в процессе создания математических моделей размеры уточнялись, некоторые детали облицовки были перестроены, что повлекло за собой изменение сопрягаемых деталей. Попутно мы определяли места крепления деталей облицовки на каркасе и выполняли проверку на технологичность.

Заканчивает рассказ Владимир Антонов

В результате выполненных работ были созданы математические модели каркаса и облицовки нашего автомобиля. Две математические модели были согласованы между собой (рис. 18, 19, 20). Были определены места крепления облицовки и каркаса. Эти работы мы выполнили за полгода. По математическим моделям были созданы комплекты конструкторской документации и на предприятиях Украины размещены заказы на изготовление оснастки. Это практические результаты.

Но есть и другие итоги, которые невозможно оценить в материальном выражении. В процессе совместной работы наших специалистов и специалистов из Львова и Минска был накоплен бесценный опыт. Наши специалисты обрели уверенность в своих силах, а уровень их знаний мы смогли проверить в процессе общения со специалистами других предприятий. Мы на деле ощутили преимущества работы с компьютерными технологиями и, собрав первый образец нашего джипа, не остановимся в своем развитии. В наших планах — разработка ряда модификаций базового автомобиля, в которых могут использоваться найденные ранее решения и уже выполненные работы. По достоинству оценив возможности примененных нами средств для автоматизации проектирования, мы надеемся приобрести для своих нужд новые рабочие места от фирмы Delcam plc и измерительную руку Romer.

	Владимир Антонов Заместитель главного конструктора завода «ЛуАЗ» (г.Луцк, Украина). Окончил Московский автомобильно-дорожный институт в декабре 1981 г. С февраля 1982 г. работает на Луцком автомобильном заводе.
	Сергей Авдасев Начальник отдела УП «Адекватные системы» (г.Минск, Белоруссия). В 1982  г. окончил Белорусский политехнический институт по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». С 1997 г. работает в УП «Адекватные системы».
	Андрей Пинчук Инженер технической поддержки «Центр-САПР» (г.Львов, Украина). В 2001 г. окончил Национальный университет «Львовская политехника», механико-технологический факультет. Имеет опыт работы со всем программным обеспечением фирмы Delcam plc, также владеет КОМПАС, SolidWorks и Solid Edge.

«САПР и графика» 1'2004