Как стать автором
Обновить

Гайд, как из дизайн-проекта сделать модели корпусных деталей, готовых к производству

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение5 мин
Количество просмотров2.5K

Введение

Зачастую дизайн-проект корпусных изделий заказывается не у конструкторских бюро, которые предлагают полный цикл разработки, а у промышленных дизайнеров. Инженеры, получившие такой дизайн-проект, сталкиваются с рядом сложностей.

Как правило, дизайнер работает в отличном от инженеров ПО и напрямую вносить корректировки в полученный проект невозможно.

Ещё одной сложностью можно назвать нетехнологичность полученной от дизайнера модели. По нарисованному проекту невозможно изготовить реальное изделие, так как он отражает только внешний вид конечной конструкции и не учитывает особенности производства.
В частности, в пластиковых деталях не учтены технологические уклоны, а их отсутствие ведет к увеличению производственных издержек. При литье в силиконовую форму – это снижает ресурс формы, при литье на термопластавтоматах – усложняет оснастку. Для вакуумной формовки возможность извлечения детали из формы является критически важным параметром, так как готовая деталь без технологических уклонов будет несъемной.

Такие сложности не позволяют инженеру напрямую работать с полученным дизайн-проектом. Приходится его перерабатывать, адаптируя к реальной конструкции и реальным производственным технологиям, а процесс адаптации отнимает немало времени и связан с разными изначально неочевидными нюансами проектирования.

В этой статье я опишу поэтапную методику разработки корпусных деталей сложной формы от дизайн-проекта до готового к производству набора деталей, рассмотренную на примере разработки корпуса колонны рентгеновского аппарата.

 

Исходный дизайн-проект
Исходный дизайн-проект

Шаг 1. Создаем объем на основе дизайн-проекта

Первым шагом в разработке корпусных деталей является создание детали базовой геометрии на основе полученного дизайн-проекта. Это фундамент, на котором строится дальнейшая разработка.

Вне зависимости от того, в совместимой или нет CAD-системе был выполнен дизайн-проект, я рекомендую конструктору всегда отрисовывать эту деталь самостоятельно, стараясь по минимуму отклоняться от модели дизайнера. При этом каждый элемент базовой геометрии должен быть образмерен, а использование элементов, нарисованных «от руки» (сплайны, кривые и т.п.) крайне нежелательно.

Далее необходимо вставить деталь базовой геометрии в модель сборочной единицы изделия и проверить, все ли элементы конструкции закроет будущий корпус, будут ли обеспечены необходимые зазоры, а также проверить соблюдение прочих требований к конструкции.

Деталь базовой геометрии, совмещённая с конструкцией изделия
Деталь базовой геометрии, совмещённая с конструкцией изделия

Чем больше нюансов конструктор продумает на этом этапе, тем меньше проблем возникнет впоследствии.

Шаг 2. Разбиваем объем на отдельные детали

На следующем этапе необходимо от общего объема перейти к отдельным деталям.

Модель каждой детали создаётся производной от детали базовой геометрии (для Solidworks: Элементы ⟶ Вставить деталь, для Компас 3D: Моделирование ⟶ Добавить деталь-заготовку), что позволит корректировать все детали, внося правки только в базовую геометрию. Так пропадает необходимость изменять каждую модель по отдельности, и сводится к минимуму риск получить несовпадающие по размеру детали.

После чего от базовой геометрии отсекается всё лишнее для данной детали и формируются технологические уклоны. Иногда имеет смысл технологические уклоны делать уже в базовой геометрии, если один и тот же уклон затрагивает форму нескольких деталей.

Далее заготовкам придаётся толщина и обрезаются ненужные части поверхностей. Готовые модели необходимо вставить в модель сборочной единицы изделия, также привязав их к исходной точке детали базовой геометрии.

Тонкостенные модели деталей будущих кожухов
Тонкостенные модели деталей будущих кожухов

Шаг 3. Проектируем соединения деталей

При использовании дорогостоящих технологий, например, литья под давлением, возможно выполнить аккуратный и технологичный стык. Если применять менее дорогостоящие способы, например, вакуумную формовку или выкладку стеклотканью, придется использовать соединение внахлест. Смоделировать такое соединение для плоских поверхностей не составит труда, однако при работе с деталями сложной формы (в нашем случае, стык переднего и бокового кожухов), придется использовать дополнительные инструменты.

Соединение двух кожухов внахлёст
Соединение двух кожухов внахлёст
Hidden text

На боковом кожухе нет элементов переднего кожуха и просто соединить детали не получится. Осложняет задачу и сама поверхность соединения: она длинная, следовательно, прямая стыковка приведет к искажению листа материала и видоизменению корпуса. Поэтому в данном случае удобнее сделать соединение внахлест.

В модели детали, которая будет заходить под другую деталь, лишняя геометрия не обрезается. Вместо этого необходимо разбить модель на два тела – видовую часть и часть, на которую будет ложиться встречная деталь. Дальше инструментом смещения поверхностей необходимо освободить пространство, куда будет ложиться встречная деталь, а также добавить места под технологические зазоры между деталями. Также на этом этапе можно фасками добавить пространство для технологических радиусов (если их требует предполагаемая технология изготовления).

Смещение поверхности в области стыка
Смещение поверхности в области стыка

После того как наружная и внутренняя детали в сборке изделия перестанут интерферировать, необходимо скомбинировать тела внутренней детали, добавить необходимые скругления и оболочкой сформировать тонкостенную деталь. После чего важно проверить деталь на наличие необходимых уклонов – в работе с такой сложной геометрией не всегда просто уследить за ними.

В итоге должны получиться модели всех кожухов, проработанные с точки зрения технологии и соединения между собой.

Шаг 4. Разрабатываем крепление деталей между собой и с элементами конструкции

В современном дизайне правилом хорошего тона является отсутствие крепежа на видовых поверхностях готового изделия. При использовании метода вакуумной формовки это решается приваркой ультразвуком с внутренней поверхности дополнительных крепежных элементов.

После определения мест крепления, необходимо создать сами детали крепежных элементов. Они также делаются на основе детали базовой геометрии смещением определенных поверхностей и обрезанием по контуру. При необходимости, на этом этапе можно внести целесообразные правки и в основных деталях, особенно в тех частях, что заходят под другие кожуха.

Все дополнительные детали, как и на предыдущих шагах, следует вставить в общую сборку изделия, проверить отсутствие зазоров между свариваемыми или склеиваемыми деталями, а также положение точек крепления к элементам конструкции.

Кожух с крепежными элементами
Кожух с крепежными элементами

На данном этапе моделирование кожухов завешено. Перед оформлением конструкторской документации необходимо заблокировать внешние ссылки всех деталей, чтобы избежать бесконтрольного изменения геометрии, а также ускорить работу CAD системы, что критично в больших проектах.

Модели кожухов, готовых к производству
Модели кожухов, готовых к производству

Заключение

Разработка корпусных деталей сложной формы на основе дизайн-проекта — это комплексный процесс, требующий кропотливой работы по воплощению иллюстрации в технологичную модель. Процесс, в котором проблемы, появившиеся на более поздних этапах разработки, нередко заставляют вернуться на несколько шагов назад.

При разработке деталей с учётом технологических ограничений важно не отклоняться от первоначальной концепции и сохранить исходный внешний вид изделия, а также обеспечить возможность быстрого изменения деталей на основании замечаний производства и по результатам испытаний опытных образцов.

Следуя предложенной методике, можно значительно упростить адаптацию дизайн-проекта под реальные производственные условия и обеспечить соответствие конечного продукта всем необходимым требованиям.

Теги:
Хабы:
Всего голосов 8: ↑8 и ↓0+11
Комментарии8

Публикации