В рамках программы импортозамещения наша компания реализовала проект для крупного горнодобывающего холдинга России: спроектирован и рассчитан ковш экскаватора — аналог изделия Caterpillar. Основная цель — создать полноценный отечественный аналог импортной запчасти с требуемыми эксплуатационными характеристиками и обеспечить воспроизводимую технологию производства, исключающую высокий брак и преждевременный износ.

Первым этапом стал реинжиниринг: с помощью мобильных сканеров получено облако точек, на базе которого построена точная CAD‑геометрия ковша. Далее выполнен конструкторский анализ и компьютерное моделирование нагружения в реальных условиях эксплуатации — с учётом марки стали и разных вариантов геометрии. Особое внимание уделено сварной конструкции: важно было минимизировать коробления и остаточные напряжения, а также спрогнозировать структуру и механические свойства сварных швов. Для этого применялись решения ESI SYSWELD и SIMMAX-WELDING. В результате виртуальных экспериментов оптимизированы последовательность сварки, условия закрепления и параметры техпроцесса, что позволило выйти на опытный образец с характеристиками, полностью соответствующими требованиям заказчика.

Прочитать всё

ЗАДАЧА

  • выполнить реинжиниринг ковша экскаватора (аналога Caterpillar) для организации отечественного производства;
  • получить точную 3D‑модель существующей детали путём сканирования и построения CAD‑геометрии;
  • провести конструкторский анализ изделия и оценить напряжённо‑деформированное состояние (НДС) ковша при рабочих нагрузках;
  • проанализировать возможные сценарии разрушения и подобрать оптимальный конструктив с учётом марки стали и вариантов геометрии;
  • смоделировать технологию производства сварного ковша, обеспечив минимальные коробления и остаточные напряжения;
  • спрогнозировать структуру сварного шва и его механические свойства, чтобы исключить преждевременный износ и разрушение в эксплуатации;
  • оптимизировать последовательность сварки и условия закрепления для достижения требуемых заказчиком характеристик;
  • обеспечить воспроизводимость технологии и соответствие опытного образца заданным параметрам.

РЕШЕНИЕ

  • выполнено 3D‑сканирование деталей мобильными сканерами, построено облако точек и на его основе — CAD‑модель ковша;
  • проведён конструкторский анализ и моделирование нагружения ковша в условиях эксплуатации на разрезах с учётом реальных режимов работы;
  • разработана модель материала (марки стали) и выполнены расчёты НДС для разных геометрических вариантов конструкции, выбран оптимальный конструктив;
  • выполнено моделирование технологии производства сварной конструкции с применением ПО ESI SYSWELD, SIMMAX-WELDING;
  • рассчитаны ожидаемые коробления и остаточные напряжения после сварки, оценена структура сварного шва и спрогнозированы его механические свойства;
  • на базе виртуальных экспериментов оптимизирована последовательность наложения сварных швов и условия закрепления изделия;
  • по результатам моделирования скорректированы параметры технологического процесса для обеспечения стабильности качества;
  • подготовлен комплект документации и реализована технология, позволяющая изготовить опытный образец с требуемыми характеристиками.

РЕЗУЛЬТАТЫ

  • подтверждены прочностные характеристики ковша: НДС и сценарии разрушения проанализированы, выбран оптимальный вариант конструкции;
  • технология производства сварного ковша оптимизирована: минимизированы коробления и остаточные напряжения, спрогнозированы свойства сварных швов;
  • определены и зафиксированы оптимальные последовательность сварки и условия закрепления, обеспечивающие стабильность качества;
  • изготовлен опытный образец, характеристики которого соответствуют требованиям заказчика;
  • обеспечена воспроизводимость технологии для серийного выпуска аналогов импортных комплектующих;
  • проект внёс вклад в программу импортозамещения, снизив зависимость предприятия от зарубежных поставок запчастей.

Отрасль

Горнодобывающая промышленность, Инжиниринг и инженерные услуги

Заказчик

Крупный горнодобывающий холдинг России

Используемое ПО