Многие стартапы часто обращаются к нам с задачей разработать отдельные узлы для существующих решений или подготовить изделие к производству. Как правило, в таких случаях Заказчик передает нам 3D-модель своего продукта, что существенно упрощает коммуникацию, ведь для инженеров чертежи и модели — это самый понятный "язык". Они заменяют часы обсуждений.
Однако, как это часто бывает, дьявол кроется в деталях. 3D-модели не всегда отражают реальное положение дел, и порой объем работы оказывается значительно больше, чем ожидалось, из-за допущенных ошибок. В некоторых случаях, если их не исправить, дальнейшая разработка теряет смысл. В этой статье мы обсудим самые распространённые ошибки в 3D-моделях и возможные пути их исправления.
Интерференция деталей
Интерференция — это ситуация, когда одна деталь "входит" в другую. Например, если вы случайно создаете вал диаметром 50 мм и пытаетесь установить на него подшипник с внутренним диаметром 45 мм. Программа даст возможность собрать такую конструкцию, но не позволит выполнить ни один анализ до тех пор, пока ошибка не будет устранена.
Одной из частых ошибок является интерференция деталей. Сборки в CAD-программах обязательно нужно проверять на интерференцию с помощью встроенных инструментов. На первый взгляд, сборка может выглядеть правильной, но внутри может происходить наложение одной детали на другую.
Неучтённые проводка, гидравлика и пневматика
Еще одна распространённая проблема — это нехватка места для прокладки проводов, гидравлических и пневматических линий. Часто разработчики не оставляют места для проводки, что влечет за собой сложности на этапе производства и сборки. Например, после того как изделие собрано, может оказаться, что провода не помещаются в корпус.
При работе с гидравликой и пневматикой необходимо учитывать минимальные радиусы изгиба трубок. В CAD-программах кажется, что пространства достаточно, но на практике жесткие провода невозможно согнуть так, как это показано в модели.
Ошибки при работе с листовыми металлами
Еще одна популярная ошибка. При работе с листовыми металлами разработчики могут не учитывать радиусы гиба. Если все изделие построено неправильно, то мы его перерабатываем, поскольку после гибки металла размер граней изменяется. Пример данной ошибки показан на рисунке.
Некорректная установка стандартных элементов
Зачастую стандартные элементы, такие как подшипники, устанавливаются без учета их типа и воспринимаемых нагрузок. Это может привести к быстрому выходу узла из строя. Существуют различные типы подшипников: упорные, радиальные и радиально-упорные, каждый из которых предназначен для конкретных видов нагрузок.
Ошибки при подборе подшипников могут оказаться дорогостоящими, ведь они могут быть внешне схожи, отличаться по цене в несколько раз.
Учет возможностей производства
Одной из ключевых ошибок является игнорирование технологических особенностей производства при проектировании деталей. Разработчики часто создают детали, которые сложно или дорого произвести, что значительно увеличивает общую стоимость проекта. Например, детали с острыми внутренними углами требуют использования электроэрозионных станков, что увеличивает время и стоимость их производства.
Эта незначительная разница в конструкции приводит к значительной разнице в стоимости изготовления. Первую деталь можно изготовить за 100$ на фрезерном станке за несколько часов, тогда как для второй детали, нам придется использовать электроэрозионный станок. На электроэрозионном станке деталь будет изготавливаться около суток и обойдется нам в 1000$.
Части модели врезаются друг в друга в крайних положениях
При проектировании транспортных средств, роботов и устройств с подвижными элементами часто допускается ошибка, связанная с проектированием на неподвижных колёсах. После того, как подвеска и узлы движущихся элементов разработаны, начинают проектировать навесные элементы, корпуса и другие вспомогательные части. Однако подвеска при этом остаётся в нейтральном положении: колёса направлены прямо, амортизаторы не нагружены и так далее. В результате на этапе моделирования работы трансмиссии или рулевого управления часто обнаруживается пересечение элементов. Пример такой ошибки можно увидеть на иллюстрации ниже.
Невозможность сборки в реальных условиях
На каждом этапе конструирования устройства необходимо проверять возможность сборки отдельных деталей и узлов. Нередко нам присылают модели готовых устройств, где мы замечаем, что собрать их в реальности невозможно. В сборке детали размещаются, как будто 'проходят' друг через друга, но в реальной жизни это невыполнимо. Например, как видно на иллюстрации ниже, в модели заказчика жёлтая деталь была цельной и сварной, и её предполагалось закрепить внутри красной детали. Однако это сделать невозможно, так как цельная сварная деталь физически не проходит в отверстия красной детали.
Нам пришлось разделять желтую деталь на компоненты и прорабатывать процесс сборки заново.
Файлы модели идут сквозным нумерованием
В CAD-системе при работе со сборками устройства все элементы часто нумеруются подряд и не разделяются по папкам. Это не лучшая практика. Для покупных деталей, крепежа и других компонентов лучше создавать отдельные папки с обозначениями. В нашей практике были случаи, когда заказчик был шокирован стоимостью изготовления изделия, поскольку некоторые детали могли быть изготовлены только методом штамповки, что требовало разработки оснастки. Однако после обсуждения выяснилось, что эти детали можно было просто купить, так как они производятся серийно и стоят значительно дешевле. Для удобства и оптимизации сборки рекомендуется разделять детали по папкам. Например, в папке 'Метизы' должны находиться крепежные элементы, а в папке 'Покупные' — то, что можно приобрести готовым, не изготавливая на заказ. Пример организации сборки по папкам показан на рисунке ниже.
Масштабирование и восприятие габаритов
Ошибки в масштабировании и неправильное восприятие размеров могут привести к серьезным проблемам на этапе эксплуатации. Часто на этапе 3D моделирования детали и узлы выглядят правильно, однако при переходе к производству или сборке оказывается, что габариты изделия не соответствуют ожиданиям. Для этого необходимо на этапе проектирования использовать объекты, которые помогут лучше оценить реальные размеры изделия, такие как фигура человека или мебель.
Транспортировка устройства
При разработке устройства конструктор учитывает множество факторов: сборку, технологичность деталей, выбор материалов, коэффициент запаса прочности и многое другое. Однако важным аспектом, который часто упускают из виду, является возможность транспортировки устройства. На первый взгляд, кажется, что модель готова, технолог утвердил возможность её производства, материалы закуплены, и можно начинать изготовление. Но необходимо также учитывать место, где устройство будет установлено, и как его доставить до этого места. Например, если габариты устройства составляют 1000x1000x1000 мм, оно не пройдет через стандартный дверной проем, который обычно имеет размеры 600-900 мм. Если устройство тяжелое, стоит предусмотреть наличие колесиков для его перемещения. Эти моменты крайне важно учитывать на этапе разработки.
Заключение
Ошибки в 3D-моделях, которые мы описали, приводят к значительным доработкам и увеличению затрат на проект. Чтобы этого избежать, важно учитывать производственные особенности, правильную установку стандартных элементов, возможность сборки и транспортировки. Эти меры помогут вам не только сократить время на разработку, но и снизить её стоимость, что ускорит выход продукта на рынок.
