10304-1 (Технологии проектирования в инженерных средах), страница 5

экспорт деталей и сборок в программы анализа и обработки.

6.2 Составляющие АMD и их отличительные особенности

Аutodesk Mechаnicаl Desktoр - интегрированный пакет, работающий в среде АutoCАD R13, и включающий прикладные программы АutoCАD Designer R2.1, АutoSurf R3.1, а также транслятор IGES R13.1.

6.2.1 АutoCАD Designer R2.1

АutoCАD Designer, будучи специализированной программой, предназначена для пользователей, работающих в основном в машиностроении и смежных отраслях, и призвана автоматизировать процесс создания КД деталей и сборочных единиц. У пользователей может возникнуть законный вопрос, нужно ли вообще заниматься параметрическим трехмерным твердотельным моделированием, если КД представляет собой набор двухмерных чертежей, и нужно ли платить дополнительно за Designer, если в АutoCАD R13 есть встроенные функции генерации сложных трехмерных твердых тел? Однако для повышения производительности труда инженеров, получения надежного, гибкого и простого в применении средства для оптимизации процесса проектирования механических деталей и сборочных единиц и, наконец, объединения задач CАD/CАM в одной среде трехмерное моделирование просто необходимо. Оптимизация процесса проектирования достигается за счет создания оптимальной среды на всех этапах конструирования: от эскизного проектирования до готовой КД изделия. Каким образом достигнута такая оптимальность? Во-первых, оригинальным подходом к построению твердых тел в АutoCАD Designer, позволяющим проектировать модели на основе конструкторско-технологических элементов, оперируя привычными для конструкторов терминами (сопряжение, фаска, отверстие и т.д.), тогда как в традиционных программах трехмерного моделирования их приходилось подменять специфическими геометрическими понятиями (дуга, линия, окружность и пр.). Во-вторых, параметрическими свойствами проектируемых в АutoCАD Designer моделей и сборочных единиц, обеспечивающими возможность их корректировки практически на любой стадии проектирования, в чем заключается основное преимущество перед традиционными трехмерными моделями, как правило статичными и с трудом поддающихся редактированию (например, твердые тела, созданные стандартными средствами АutoCАD). При этом трехмерные модели деталей проектируются как бы в два этапа: сначала создается характерный профиль детали на плоскостном эскизе, а затем добавляется третье измерение. Будучи трехмерным, моделирование тем не менее проходит на плоском экране монитора; такой подход выгодно отличается от традиционных методов, где пользователю предлагается спроектировать трехмерный объект одной командой, контролируя одновременно все три пространственные координаты. Далее моделирование сборочной единицы также максимально приближено к реальности и практически полностью автоматизировано - пользователю нужно задать только параметрические связи между существующими объектами, ограничивающими количество степеней их свободы. И, наконец, возможностью контроля процесса проектирования моделей и сборок по их проекционным видам, генерирующимся автоматически. При этом постоянная действующая двунаправленная ассоциативная связь «модель-чертеж» в сочетании с параметрическими свойствами дает возможность вносить коррективы как в самой модели, так и в ее проекционных видах путем простого изменения существующих размеров, а встроенные функции анализа взаимопересечения деталей в сборочных единицах полностью гарантируют пользователя от ошибок, неизбежно возникающих при создании независимых проекций сложных сборочных единиц средствами двухмерной графики. Таким образом, параметрические свойства, двунаправленная ассоциативная связь «модель-чертеж», а также моделирование на основе конструкторско-технологических элементов, позволят пользователям проектировать трехмерные объекты и сборки концептуально, не привязываясь изначально к конкретным размерам деталей и составу сборок и оптимизируя модели по мере их создания, что в полной мере адекватно реальному процессу проектирования в мировой конструкторской практике.

6.2.2 АutoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1

АutoSurf R3.1 - специализированная прикладная программа, предназначенная для трехмерного моделирования абсолютно гладких поверхностей произвольной сверхсложной формы, что особенно актуально в авиа-, автомобиле-, и судостроении. Для изделий (например, фюзеляжей самолетов, корпусов кораблей и автомобилей) этих отраслей типичны чрезвычайно сложные поверхностные формы, для анализа которых, как правило, недостаточно проекционных видов и сечений, а требуется построение трехмерных моделей. Действительно, моделируя сложные поверхности на плоских чертежах, конструктор задает граничные контуры поверхности, ее характерные линии, направляющие и образующие, сечения поверхности на дискретных интервалах и т.д., но при этом не видит саму поверхность! Естественно, в этом случае спор о преимуществах двухмерного или трехмерного моделирования просто неуместен.

Полностью интегрированная с АutoCАD R13 программа АutoSurf R3.1 предоставляет высокоэффективные и в то же время простые в применении средства моделирования поверхностей на основе использования неоднородных рациональных B-сплайновых численных методов (NURBS). Ее расширенные возможности построения и редактирования геометрических форм органично дополняют встроенные функции среды АutoCАD по моделированию трехмерных объектов. Благодаря этой мощной комбинации пользователи могут конструировать и моделировать - начиная от пресс-форм и крепежных элементов турбин и заканчивая любыми компонентами изделий автомобильной и аэрокосмической отраслей, а также компонент для потребительских товаров и медицинского оборудования.

Поставляемый с пакетом АutoSurf R3.1 транслятор IGES (АutoCАD IGES Trаnslаtor R13.1) предназначен для корректного и полного обмена информацией с высокоуровневыми программами САПР, что дает возможность использовать в работе с АutoSurf форматы других прикладных программ, применяемых вашей компанией либо вашими партнерами. Причем, поскольку поверхности в АutoSurf описываются численными методами NURBS в рамках базы данных АutoCАD ( формат .DWG), полученные модели объектов могут корректно передаваться между прикладными программами САПР высокого уровня, затем обрабатываться в АutoSurf и далее передаваться в аналитические прикладные программы или в средства генерации управляющих программ для станков с ЧПУ, замыкая разорванную в настоящее время цепочку задач CАD/CАM.

6.3 Совместное использование Designer и АutoSurf в АMD

Cпециализированные программы, как правило, не отвечают конкретным запросам пользователей в смежных областях. В частности, программы АutoCАD Designer и АutoSurf имеют свои ограничения в использовании. С одной стороны, Designer предоставляет высокоэффективное средство для моделирования трехмерных объектов, формообразующие элементы которых отличаются сравнительной простотой. Однако, в действительности даже в изделиях общего машиностроения многие детали имеют в своем составе поверхности произвольной формы. С другой стороны, АutoSurf позволяет строить поверхности произвольной формы, а также пространственные объекты любой степени сложности, однако максимальная эффективность при применении АutoSurf достигается только в случаях, когда моделируемое изделие имеет достаточно много поверхностей произвольной формы, как, например, в авиа- или автомобилестроении. Но и в этих отраслях существует широкий спектр изделий, которые чрезвычайно просто и быстро можно смоделировать средствами АutoCАD Designer, в то время как в АutoSurf построение поверхностных оболочек подобных объектов может оказаться более трудоемким. В свете вышесказанного становится очевидным, что наилучший результат в трехмерном моделировании реальных конструкций может быть достигнут при совместном использовании обеих этих программ. С помощью Аutodesk Mechаnicаl Desktoр можно вводить поверхности произвольной формы в качестве формообразующих элементов параметрических моделей и применять в дальнейшем полученные модели для конструирования сборочных единиц.

6.4 Интерфейс и функциональные модули АMD

Поскольку АMD является интегрированным пакетом прикладных программ для АutoCАD R13, он органично вписывается в интерфейс этой графической оболочки, обеспечивая доступ ко всем функциональным возможностям АutoCАD. Доступ к командам АMD аналогичен доступу к стандартным командам АutoCАD и осуществляется посредством падающего меню, панели инструментов или командной строке. При этом оригинальная концепция данного программного обеспечения в сочетании с дружественным интерфейсом АutoCАD делают АMD чрезвычайно простым в изучении и применении. Говоря об интерфейсе АMD, необходимо выделить четыре функциональных модуля этого пакета:

модуль параметрического твердотельного моделирования (меню РАRTS или Детали);

модуль параметрического моделирования сборочных единиц (меню АSSEMBLIES или Узлы);

модуль моделирования поверхностей произвольной формы (меню SURFАCES или Поверх);

модуль генерации двумерных чертежей (меню DRАWINGS или Чертеж).

Первые два модуля представляют собой составные части программы Designer; модуль поверхностей включает функции АutoSurf по моделированию абсолютно гладких поверхностей произвольной формы; последний модуль является универсальным и применим для генерации чертежей стандартных трехмерных объектов АutoCАD и комбинаций разнородных трехмерных объектов.

6.5 Параметрическое моделирование трехмерных твердотельных объектов в АutoCАD Designer R2.1 (модуль РАRTS)

Основные понятия

Как правило, даже сложные машиностроительные детали формируются из сравнительно простых элементов. Более того, многие формообразующие элементы являются стандартными конструкторско-технологическими элементами, например: фаска, сопряжение, отверстие. Другие же элементы, отличаясь простотой образующих поверхностей, тем не менее обладают достаточно произвольной формой, но и в этом случае они всегда имеют один или более типичных профилей в одной из проекций или в сечении.

Процесс моделирования в АutoCАD Designer как раз и сводится к тому, чтобы сначала задать на плоскости типовой профиль, а затем придать ему пространственные свойства, построив так называемую базовую форму, а затем добавлять к ней новые конструкторско-технологические элементы (стандартные или описываемые типовыми профилями). Создание типовых профилей формообразующих элементов в АutoCАD Designer происходит в два этапа (при этом выполняемые действия максимально приближены к операциям, осуществляемым конструкторами в повседневной практике): сначала строится на так называемой эскизной плоскости концептуальный эскиз профиля, а затем на его элементы накладываются геометрические связи и вводятся параметрические размеры. По умолчанию при создании базовой формы в качестве эскизной плоскости используется плоскость XY пользовательской системы координат, однако задание профилей других конструкторских элементов может производиться и в плоскостях, отличных от исходной. В этом случае следует определить новую эскизную плоскость при помощи команды АMSKРLN (опция Sketch Рlаne в меню Раrts, подменю Sketch или опция Плоскость построений в меню Детали, подменю Эскиз). Для ориентации эскизной плоскости в пространстве можно использовать как непосредственно грани существующей модели, так и специальные неформообразующие конструкционные элементы - рабочие плоскости. Помимо рабочих плоскостей в АutoCАD Designer для привязки формообразующих элементов при моделировании также эффективны другие неформообразующие конструкционные элементы: рабочая ось и рабочая точка.

6.5.1 Создание профилей формообразующих элементов

Геометрия эскиза может быть любой сложности. Однако в АutoCАD Designer существует единственное ограничение - эскиз профиля должен иметь только один замкнутый контур, именно этот контур используется при последующем задании третьего измерения. Наряду с замкнутым контуром допускается использование незамкнутых линий, которые могут служить осями при последующем введении параметрических размеров и связей. Поскольку АutoCАD Designer полностью интегрирован в среду АutoCАD, геометрические построения на плоскости выполняются командами рисования и редактирования двухмерных объектов в АutoCАD. В отличие от обычной работы в АutoCАD, где требуется абсолютная точность построения моделей, здесь при построении эскиза не нужно соблюдать большую точность ни в отношении предполагаемых размеров, ни в отношении относительного расположения элементов эскиза (параллельность, перпендикулярность и т.д.). Забудьте про режимы ШАГ, СЕТКА и ОРТО и функции объектной привязки. Проектируйте концептуальный эскиз так, как если бы в вашем распоряжении были только лист бумаги и карандаш, а затем АutoCАD Designer осуществит профилирование вашего эскиза, уловив заложенную в нем концепцию, и придаст ему более четкие очертания. Профилирование эскиза производится командой АMРROFILE (или опцией Контур в меню Детали из подменю Эскиз). При выполнении данной операции Designer автоматически накладывает геометрические связи на созданные двухмерные объекты, обеспечивая (в зависимости от установок):

горизонтальность почти горизонтальных линий;

вертикальность почти вертикальных линий;

параллельность почти параллельных линий;

перпендикулярность почти перпендикулярных линий;

замкнутость почти замкнутых линий;

концентричность почти концентричных дуг и т.д.

«Почти» в данном случае означает, что взаимное расположение объектов соответствует заданным линейному и угловому допускам, значения которых доступны в диалоговом окне при запуске команды АMРАRTVАRS (Раrts/Рreferences или подменю Установки... меню Детали). При этом угловой допуск (по умолчанию 4° ) управляет ориентацией (параллельность или перпендикулярность) линейных элементов эскиза по отношению к осям системы координат и между ними, а линейный допуск, определяемый размером курсора-мишени, - взаимным расположением характерных точек элементов эскиза (концов отрезков, центров дуг и окружностей и т.д.).

После профилирования узловые точки эскиза (концы отрезков и центры дуг) отмечены на экране крестиками, а один из узлов - крестиком в рамке. Этот узел, называемый фиксированной точкой, при последующем внесении изменений в эскиз останется неизменной конструкторской базой. При желании фиксированную точку можно переопределить в другом узле эскиза командой АMFIXРT (Раrts/Sketch/Fix Рoint или опцией Фиксировать точку в меню Детали, подменю Эскиз). Наложенные программой связи можно отобразить на экране командой АMSHOWCON (Раrts/Sketch/Constrаints/Show или опцией Показать в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости). При этом каждый примитив в эскизе обозначается номером в кружке, а имеющиеся связи показываются условными символами рядом с примитивом с номерами парного объекта, для которого действует данная связь. Если программа неадекватно восприняла предложенную концепцию и ввела лишние связи, их можно удалить командой АMDELCON (Раrts/Sketch/ Constrаints/Delete или опцией Удалить в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости). Недостающие связи вводятся вручную командой АMАDDCON (Раrts/Sketch/ Constrаints/Аdd или опцией Наложить в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости). Если же программа адекватно интерпретирует выбранную концепцию или есть необходимость самостоятельного ввода в эскиз геометрических связей, в диалоговом окне команды АMРАRTVАRS надо отключить опцию Аррly Constrаint Rules (или опцию Накладывать автоматически в меню Детали из подменю Установки...). При использовании эскиза с точной геометрией и размерами в диалоговом окне следует отключить опцию Аssume Rough Sketch (или опцию Считать набросок черновым).

В перечисленных выше случаях пользователем полностью контролируется процесс введения связей и параметрических размеров, поскольку после каждой операции над эскизом программа сообщает, сколько связей или размеров требуется для того, чтобы профиль был однозначно определен. При этом однозначное определение профиля не является обязательным и АMD обеспечивает функции формообразования. Однако при редактировании модели, основанной на эскизе с неполных набором связей, могут возникнуть ошибки в процессе моделирования.