Technology for creating products from sheet composite material using topological analysis of a 3D model

Abstract

EN: Purpose. Using a three-dimensional model of a part, propose an optimal part unfolding using graph modeling and topological analysis methods; develop additional criteria for optimizing flat layouts to reduce the milling labor intensity and assembly accuracy; test the developed criteria on a practical example. Research methods. In the case under study, the research was conducted using graph modeling based on topological analysis of the product model. The research material was a 4 mm thick aluminum composite sheet with a 0.4 mm aluminum layer. Two variants of flat layouts were created based on the developed graphs. The final selection of the optimal flat layout variant was determined according to the developed optimality criteria. Results. The experience of selecting technological parameters for mechanical processing of aluminum composite sheet, which provide high processing productivity and product quality, has been generalized. It has been shown that the use of graph theory based on topological analysis of the model formalizes the process of creating variants of flat layouts. New optimality criteria are proposed, namely the total length of mechanical processing and the minimum number of parallel machining trajectories of bending grooves. Optimization should be carried out according to a priority criterion, using the rest as references for choosing between comparable variants. Scientific novelty. Criteria for optimising the flat layout when machining aluminium composites have been developed, such as: total cutting length to reduce the labour intensity of milling; minimum number of parallel trajectories for machining bending grooves. Practical value. The use of the developed criteria ensures maximum productivity of mechanical processing and maximum accuracy of assembly of products made of aluminium composites. The method of using graph theory based on the analysis of model topology can be the basis for automating the process of creating flat layouts. UK: Мета роботи. На прикладі тривимірної моделі деталі, використовуючи методи графового моделювання та топологічного аналізу запропонувати оптимальну розгортку деталі; розробити додаткові критерії оптимізації розгортки для зменшення трудомісткості фрезерування та точності збірки; перевірити розроблені критерії на практичному прикладі. Методи дослідження. Дослідження, що розглядається, проводилось методом графового моделювання на основі топологічного аналізу моделі виробу. Матеріал дослідження – лист алюмінієвого композиту товщиною 4мм, з шаром алюмінію 0,4мм. Було створено два варіанти розгорток основуючись на розроблених графах. Остаточний вибір оптимального варіанту розгортки було визначено за розробленими критеріями оптимальності. Отримані результати. Узагальнено досвід вибору технологічних показників механічної обробки алюмінієвого композиту, що забезпечують високу продуктивність обробки та якість виробу. Показано, що використання теорії графів на основі топологічного аналізу моделі формалізує процес створення варіантів розгорток. Запропоновані нові критерії оптимальності, а саме сумарна довжина механічної обробки та мінімальна кількість паралельних траєкторій обробки ліній згину. Оптимізація має відбуватися за пріоритетним критерієм з використанням решти як референтних для вибору між співставними варіантами. Наукова новизна. Розроблені критерії оптимізації розгортки при обробці алюмінієвих композитів, такі як: сумарна довжини різу для зменшення трудомісткості фрезерування; мінімальна кількість паралельних траєкторій обробки ліній згину. Практична цінність. Використання розроблених критеріїв забезпечує максимальну продуктивність механічної обробки та максимальну точність збірки виробу з алюмінієвих композитів. Методика використання теорії графів на основі аналізу топології моделей може бути основою для автоматизації процесу створення розгорток.