Vestnik of Vitebsk State Technological University (Jul 2022)
Practical Application of Basing Theory for Orientations of Models of Machine Parts in their Additive Synthesis on 3D Printers
Abstract
On the basis of the formulated concepts of designbased additive synthesis, methodological, algorithmic and software for basing (orientation) of models of machine parts in the working area of a 3D printer is presented, the essence of which is the sequential determination and identification of possible compositions of surface orientation bases, determining the parameters of geometric accuracy of a 3D printer, the formation of a basic coordinate system (by superimposing geometric connections on the model) and its binding to the coordinate system of a 3D printer. With the help of the software, it is possible, as early as at the design stage, to predict the accuracy of the tolerances of the relative position of surfaces in 3D printing and to recommend options for basing models of parts in the working area of a 3D printer based on an analysis of its geometric accuracy to ensure these tolerances. These applications can be used by design departments of enterprises where 3D printers are used, by IT companies for creating and improving slicer programs, by educational institutions for training specialists in the field of manufacturing products based on three-dimensional technologies. Цель работы – разработка методического, алгоритмического и программного обеспечения базирования моделей деталей машин в рабочей зоне 3D-принтеров на основе анализа их геометрической точности для обеспечения заданных чертежом допусков взаимного расположения поверхностей. Для исследования и решения, поставленных в работе задач, использовались методы теории базирования, теории автоматизации проектирования, системно-структурного анализа и моделирования. Предложена система терминов проектного базирования при аддитивном синтезе, которая за счет определения понятий геометрической модели детали, приоритетного допуска, состава и комплекта баз, схемы базирования позволила предложить последовательность процедур базирования (ориентации) моделей деталей машин в рабочей зоне 3D-принтеров. Последовательность процедур включает: определение и индентификацию возможных составов баз ориентации поверхностей, определение параметров геометрической точности 3D-принтера, формирование базовой системы координат (за счет наложения на модель геометрических связей) и ее привязку к системе координат 3D-принтера и уже на стадии проектирования дает возможность оценить достижимость заданных чертежом допусков взаимного расположения поверхностей, а также рекомендовать варианты ориентации модели детали в рабочей зоне 3D-принтера для обеспечения допусков взаимного расположения. Представление описанной методики на языке теории автоматизации проектирования, алгебры логики и теории алгоритмов дало возможность создать программное обеспечение, позволяющее прогнозировать обеспечение точности допусков взаимного расположения поверхностей при 3D-печати, рекомендовать варианты базирования моделей деталей в рабочей зоне 3D- принтера на основе анализа его геометрической точности для обеспечения допусков взаимного расположения и, как следствие, снизить вероятность печати бракованных деталей. Разработки могут использоваться в: проектных бюро предприятий, использующих 3D- принтеры; IT-компаниях для создания и совершенствования программ-слайсеров; учебном процессе для подготовки специалистов в области производства изделий на основе трёхмерных технологий.
Keywords
