САПР гидроблоков

Георгий Гаевский

Блочный монтаж гидроаппаратуры широко применяется в большинстве гидроприводов различных отраслей машиностроения. Он подобен монтажу элементов радиоэлектроники на печатных платах, но при этом монтаж выполняется не на одной или двух плоскостях платы, а на всех шести (или менее) гранях монтажной плиты, выполняемой обычно в виде прямоугольного параллелепипеда. При этом аппараты крепятся к плите винтами, а каналы уплотняются резиновыми кольцами круглого сечения. Связи между отверстиями гидроаппаратов выполняются через многочисленные сверления в монтажной плите, являющейся базовым элементом гидроблока.

Самой трудоемкой операцией при проектировании монтажных плит является (как и для печатных плат) трассировка связей (каналов) между отверстиями аппаратов в соответствии с принципиальной гидросхемой. И если для автоматизированного проектирования печатных плат существует достаточно много мощных систем автотрассировки, то при проектировании гидроблоков конструктору пока приходится надеяться лишь на свой опыт и интуицию.

Предлагаемая система как раз и предназначена для автоматизированного проектирования монтажных плит и гидроблоков с применением автотрассировки. Блок может включать в себя стыковую, встраиваемую и модульную гидроаппаратуру.

Система функционирует в среде MS-DOS и Windows 95/98. Для работы с системой достаточно персонального компьютера (ПК) типа AT 486 DX100 с дисплеем 17 дюймов и выше, но для нормальной скорости выполнения операций с 3D-изображением и автотрассировки желательно иметь не ниже Pentium-133.

Из множества автоматизированных функций, выполняемых системой, наиболее важными являются:

• работа с трехмерной прозрачной моделью плиты с каркасным изображением отверстий при произвольном ракурсе изображения (рис.1);
• вызов из базы данных образов притычных плоскостей гидроаппаратов и компоновка их на гранях плиты;
• автоматическая и «ручная» трассировка каналов плиты в соответствии с заданной схемой при полной гарантии отсутствия ошибочных пересечений каналов. Максимально возможная сложность автотрассировки при этом достигает пяти дополнительных (технологических) каналов на каждую пару соединяемых каналов;
• постоянный автоматический контроль за правильностью выполняемого процесса проектирования, исключающий внесение ошибок в проект;
• просмотр в произвольный момент любой из шести проекций гидроблока в сборе для уточнения взаимного расположения аппаратов (рис. 2);
• просмотр необходимых разрезов плиты с возможностью корректировки параметров отверстий непосредственно в разрезе, причем разрезы могут быть как отдельными (в плане — рис. 3), так и наложенными (с отсеканием части трехмерной плиты — рис. 4);
• минимизация размеров плиты после окончания ее проектирования с автоматическим удалением лишних слоев материала плиты при сохранении всех ранее построенных связей между отверстиями;
• возможность возврата на шаг назад или в ранее заданную точку проекта при редактировании, трассировке или многовариантном проектировании;
• получение всей необходимой справочной информации о параметрах проектируемой плиты и блока гидроаппаратуры (масса плиты, толщина стенки между указанными отверстиями, степень готовности построенных систем каналов, величина пережима сечения в пересечении, гидравлическое сопротивление заданной ветки и пр.);
• полная проверка плиты в произвольный момент времени с получением протокола проверки;
• автосохранение текущего состояния проекта через заданный интервал времени на жесткий диск;
• удобный диалоговый интерфейс с развитой системой помощи, позволяющей работать с подсказками, практически не обращаясь к документации;
• автоматическое получение рабочих чертежей монтажной плиты и сборочного чертежа гидроблока со всеми необходимыми разрезами и видами (в виде DWG-файлов для AutoCAD). При этом проекции плиты изображаются с невидимыми линиями отверстий на указанных видах, а на проекциях сборочного чертежа автоматически удалены невидимые (перекрываемые другими аппаратами) линии.

Кроме того, с системой дополнительно поставляется подсистема доработки чертежей плиты и блоков гидроаппаратуры до окончательного рабочего вида с полуавтоматической простановкой размеров и автоматизированными процедурами доводки чертежа (разработка технических требований, заполнение углового штампа и пр.).

База данных гидроаппаратуры является открытой и может быть дополнена и откорректирована пользователем системы самостоятельно, под конкретные требования.

Система позволяет достаточно быстро выполнять многовариантное проектирование с отбором наилучшего варианта по критериям минимизированной массы плиты и числу дополнительных технологических каналов.

Проектирование монтажной плиты и гидроблока начинается с:

• выделения части общей принципиальной гидросхемы, реализуемой в проектируемом блоке;
• определения типов и размеров выводных отверстий к блоку (тип присоединительной резьбы или фланцы);
• определения варианта начальной установки аппаратов и внешних выводов на грани плиты с учетом обеспечения свободного доступа к регулируемым узлам и удобства последующей сборки гидросистемы.

Проделав описанную подготовительную работу, можно приступать к работе с системой.

При начальной расстановке аппаратов выполняется лишь приблизительная расстановка на гранях плиты аппаратов, вызываемых из базы данных, а уточнение расположения аппаратов выполняется при их последующей компоновке. Возможности автотрассировки и ручного редактирования позволяют выполнить трассировку каналов практически при любом взаиморасположении аппаратов. Однако рациональная начальная компоновка, учитывающая особенности конкретной схемы соединений, обеспечивает минимальную сложность и высокую технологичность спроектированной плиты.

Внешние подводы можно встроить в плиту после трассировки основных каналов.

Для возможности постоянного автоматического контроля плиты и выполнения автотрассировки в модель плиты вносятся в режиме графического диалога схемные связи между отверстиями в соответствии с принципиальной гидросхемой.

Трассировка каналов в автоматическом режиме реализована в нескольких вариантах автоматического построения:

• трассировка всей плиты;
• последовательное постpоение каждой (задаваемой пользователем) системы каналов;
• встpаивание задаваемого канала в систему;
• попарное соединение паp каналов.

Первые два варианта являются предпочтительными в начале построения плиты при сравнительно простых плитах. Последние варианты более гибки и более мощны по возможностям соединения и предпочтительны в ситуациях со сложной разводкой каналов, когда более общие варианты построения не могут быть построены в автоматическом режиме.

Автотрассировка выполняется с помощью технологических каналов, конструкция которых зависит от требований конкретного заказчика (заглушки резьбовые, пробки вварные, закатываемые шарики и др.). Система отрабатывает все возможные варианты соединения отверстий с дополнительными каналами и выбирает из них наилучший (по минимуму числа дополнительных каналов и минимальной сумме длин этих каналов).

Допускается встpаивание в систему как неподвижных (с заданными кооpдинатами) каналов, так и подвижных (внешние подводы/выводы), для котоpых задается лишь грань установки, а точные (наилучшие) координаты система находит автоматически. Пpичем внешний вывод может быть задан и как неподвижный канал (по выбоpу пользователя).

При автотрассировке любые грани плиты могут быть запрещены конструктором для вывода на них технологических каналов.

Автотрассировка каналов может при необходимости потребовать «ручного» вмешательства трассировки, по сложности превосходящей возможности алгоритма системы (например, при необходимости раздвинуть аппараты, изменить габариты плиты, в случае когда требуется более пяти технологических каналов на одну пару соединяемых отверстий или когда технологический канал должен быть ступенчатым).

Искусственно изменяя последовательность встраивания каналов или очередность построения систем, а при необходимости и наращивая габариты плиты, вставляя дополнительные слои либо сдвигая аппараты, можно всегда построить всю трассировку в режиме совмещения ручного редактирования с автотрассировкой.

Файлы чертежей плиты и гидроблока готовятся системой автоматически, при этом запрашивается масштаб чертежа, необходимые разрезы, необходимость построения схемы сообщаемости каналов и др. дополнительные данные, необходимые для создания рабочего чертежа.

Полученные файлы чертежей гидроблоков могут быть в дальнейшем использованы при компоновке последующих сборочных чертежей панелей гидрооборудования или насосной станции. Файл математической модели плиты является текстовым и может быть использован для автоматизации процесса механической обработки монтажных плит на станках с ЧПУ.

САПР снижает трудозатраты на проектирование гидроблоков в 5-10 раз при одновременном повышении эксплуатационных параметров изделия.

В настоящее время система успешно эксплуатируется в конструкторских подразделениях машиностроительных заводов Мариуполя и Краматорска (ОАО АЗОВ и НКМЗ) на Украине.

Система снабжена полной документацией и имеет варианты исполнения на русском и английском языке.

«САПР и графика» 2'2000