Технології проектування в інженерних середовищах

Реферат виконали студенти Логачев О. А., Денисова О. М., Група 7121

Московський Державний Індустріальний Університет

Кафедра: Інформаційні системи і технології

Дисципліна: Теорія автоматизованого управління

Москва, 2001

Введення

ЕОМ міцно увійшли в нашу виробничу діяльність і в даний час немає необхідності доводити доцільність використання обчислювальної техніки в системах управління технологічними процесами, проектування, наукових досліджень, адміністративного управління, у навчальному процесі, банківських розрахунках, охороні здоров'я, сфери обслуговування і т.д.

При цьому останні роки як за кордоном, так і в нашій країні характеризуються різким збільшенням виробництва міні-і мікро-ЕОМ (персональні ЕОМ).

На основі міні і персональних ЕОМ можна будувати локальні мережі ЕОМ, що дозволяє вирішувати складні завдання з управління виробництвом.

Дослідження показали, що з усієї інформації, що утворюється в організації, 60-80% використовується безпосередньо в цій же організації, циркулюючи між підрозділами й співробітниками, і лише решта в узагальненому вигляді надходить в міністерства і відомства. Це означає, що кошти обчислювальної техніки, розосереджені по підрозділах і робочих місць, повинні функціонувати в єдиному процесі, а співробітникам організації повинна бути поставлена ​​можливість спілкування за допомогою абонентських засобів між собою, з єдиним або розподіленим банком даних. Одночасно повинна бути забезпечена висока ефективність використання обчислювальної техніки.

Вирішенню цього завдання значною мірою сприяла поява мікроелектронних коштів середньої та великої ступеня інтеграції, персональних ЕОМ, устаткування з вбудованими мікропроцесорами. У результаті разом з регіональними мережами ЕОМ, побудованими на базі великих ЕОМ і розподілених на великій території, з'явилися й знаходять все більше поширення так звані локальні обчислювальні мережі (ЛОМ), які становлять відкриту для підключення додаткових абонентських і обчислювальних засобів мережа, що функціонує у відповідність з прийнятими протоколами (правилами). Пристрої обробки, передавання та зберігання в ЛВС розташовуються один від одного на відстані до декількох кілометрів, тобто в межах одного або групи будівель. Взаємодія пристроїв ЛВС здійснюється по єдиному каналу зв'язку (моноканалу), що забезпечує високу швидкість передачі інформації (до 10-15 Мбіт / с). У мережу можуть об'єднуватися ЕОМ як одних типів (однорідні мережі) або різних типів (неоднорідні мережі), так і різної продуктивності. Однорідні мережі простіше й дешевше, тому що для їхнього створення потрібні відносно просте обладнанні програмне забезпечення, які потребують великої кількості типів засобів сполучення. Це означає, що такі мережі створити простіше й дешевше.

ЛВС є в даний час універсальною базою сучасної індустрії обробки інформації та характеризуються великою різноманітністю методів побудови будь-яких видів інформації. Концепція локальних мереж ЕОМ є одним з найбільш корисних системних концепцій, що виникли в результаті тривалих наукових досліджень та прогресу в області мікроелектроніки.

ЛОМ дозволяє невеликим підприємствам скористатися можливістю об'єднання персональних, мікро-і міні-ЕОМ в єдину обчислювальну мережу, а великим підприємствам - звільнити обчислювальний центр від деяких функцій з обробки інформації "цехового значення" і забезпечити їх вирішення в цеху, відділі. Крім того, експлуатація мережі одним замовником дозволить спростити вирішення питання про закриття інформації. Використання ЛВС дає високий економічний ефект. Наприклад, створення наскрізного маршруту проектування мікропроцесорів на базі ЛВС дозволило зменшити терміни розробки на 35% і знизити вартість на 48%. При цьому фахівці - розробники можуть знаходитися на своїх робочих місцях і вести спільне проектування з використанням абонентських коштів. "Вузькі" місця вироби визначаються при проектуванні, що дозволило скоротити обсяг робіт при доведенні вироби до промислового зразка в 2 рази. Одночасно забезпечується автоматизація розробки документації.

За своєю архітектурою (структурі) ЛВС є спрощеним варіантом архітектури регіональних і глобальних мереж ЕОМ і може створюватися на базі будь-яких ЕОМ. Впровадження ЛВС доступно масовому користувачеві і дозволяє створити в організаціях і установах розподілені обчислювальні потужності і бази даних, інформаційно-пошукові та довідкові служби, об'єднати в єдину систему автоматизовані робочі місця, друкують і копіюють устрою, графобудівники, касові апарати і т. д. ЛВС дозволяють підвищити надійність обробки інформації завдяки дублюванню ресурсів мережі, забезпечити редагування листів, довідок, звітів, здійснити обмін документами без роздруківки їх на паперовому носії, вести бухгалтерський і складський облік, здійснити управління роботами, машинами, верстатами, передачі в заданий час, використовувати систему пріоритетів , направляти циркулярні розпорядження всім, деяким, чи одному підрозділу організації, проводити телемовлення.

У міру розвитку ЛОМ можна змінити її конфігурацію, об'єднати з іншими локальних мереж (наприклад на великому підприємстві чи об'єднанні), підключити ЛВС до регіональної обчислювальної мережі, що дозволить реалізувати інтегровані автоматизовані системи управління (АСУ). На певному етапі розвитку ЛОМ може стати безпаперових бюро, в якому інформація записується на магнітні диски, стрічки з можливістю при необхідності отримання твердої копії і його розмноження, а також, навпаки, одержання машинних носіїв з твердої копії.

З усього розмаїття ЛВС умовно можна розділити на чотири групи:

1) орієнтовані на масового споживача і споруджувані, в основному, на базі персональних ЕОМ;

2) які включають, крім персональних ЕОМ, мікро-ЕОМ і мікропроцесори, вбудовані в засоби автоматизованого проектування та розробки документальної інформації, електронної пошти;

3) побудовані на базі мікропроцесорних засобів, мікро і міні-ЕОМ та ЕОМ середньої продуктивності;

4) створюються на базі всіх типів ЕОМ, включаючи високопродуктивні.

Перші з них застосовуються в навчальних процесах, торгівлі, малих і середніх закладах, другі - в системах автоматизованого проектування і конструювання (САПР), про що ми будемо говорити нижче, треті - в автоматизованих системах наукових досліджень (АСНИ), управління складними виробничими процесами і гнучких автоматизованих виробництвах, четверті - в системах управління великим виробництвом, галуззю.

Впровадження локальних обчислювальних мереж серйозно вплине на організацію виробництва, де інформаційно-керуючі системи будуть пов'язані з автоматизованими технологічними системами. Одночасно ЛВС, орієнтовані на автоматизацію основних напрямків діяльності підприємств, можуть бути пов'язані з системами обробки інформації об'єднань, главків, міністерств.

При цьому буде значно підвищена швидкість обміну інформацією на всіх рівнях управління, тобто буде створена ієрархічна мережа обміну інформацією.

При вирішенні питання про створення ЛВС має бути проведено обстеження об'єкта автоматизації і визначено кількість і тип пристроїв, що включаються до мережі, умови експлуатації мережі, відстані між об'єктами мережі, інтенсивність потоку даних, максимальна швидкість передачі даних, необхідність забезпечення пріоритетності обслуговування абонентів мережі, максимальний час очікування для оператора робочої станції, необхідність реалізації режиму діалогу, чи дана ЛВС з'єднуватися з дру-гой ЛВС або регіональною мережею ЕОМ, які завдання будуть вирішуватися за допомогою ЛОМ, якими мають бути рівень надійності і час відновлення працездатності після виходу будь-якого компонента мережі з ладу, необхідність розширення або зміни конфігурації мережі в майбутньому, витрати на створення і експлуатацію мережі та інші параметри.

Структура ЛВС має чітко відповідати організаційну структуру об'єкта автоматизації та її інформаційним зв'язкам, а також враховувати повний спектр проблем, пов'язаних з її використанням протягом періодів максимального навантаження. Це означає, що на кожну ЛВС конкретного об'єкта необхідно мати проектну документацію, орієнтовану на промислові технічні й програмні засоби.

Для вирішення проблеми масового впровадження локальних мереж ЕОМ промисловими міністерствами відповідно до єдиної нормативною документацією і ГОСТ повинен бути створений ряд комплексів технічних і програмних засобів для ЛВС, орієнтованих на різне максимальне число під-лягає до мережі вузлів і швидкість передачі інформації з техніко-економічними характеристиками на рівні кращих зразків і забезпечена постачання їх споживачам як комплектних виробів виробничо-технічного призначення.

При цьому повинні бути розроблені засоби поєднання з ЛВС широкої номенклатури засобів обчислювальної техніки, що є у споживачів і планованої до освоєння у виробництві. Найбільш реальним напрямком вирішення цієї проблеми є організація випуску спеціалізованих НВІС.

Вирішення зазначених вище проблем безумовно зробить серйозний вплив на ефективність усього народного господарства.

Як відомо, головними системними застосуваннями обчислювальної техніки є автоматизовані системи управління економіко-організаційного типу (ОАСУ, АСУП тощо) системи автоматизації проектування і конструювання (САПР), інформаційно-пошукові системи та системи управління складними технологічними процесами (АСУТП).

Зупинимося коротко на останніх (по перерахункам, а не за важливістю) системах, так як вони дають найбільший соціальний і економічний ефект.

Сьогодні технологічні процеси постійно ускладнюються, а агрегати, реалізують їх, робляться все більш потужними. Наприклад, в енергетиці діють енергоблоки потужністю 1000-1500 МВт, установки первинної переробки нафти пропускають до 6 млн. т. сировини на рік, працюють доменні печі об'ємом 3.5-5 тис. кубометрів, створюються гнучко перебудовувані виробничі системи в машинобудуванні.

Людина не може устежити за роботою таких агрегатів і технологічних комплексів і тоді на допомогу йому приходить АСУ ТП. В АСУ ТП за роботою технологічного комплексу стежать численні датчики-прилади, які змінюють параметри технологічного процесу (наприклад, температуру і товщину прокатуваного металевого листа), що контролюють стан обладнання (температуру підшипників турбіни) або визначають склад вихідних матеріалів і готового продукту. Таких приладів в одній системі може бути від декількох десятків до декількох тисяч.

Датчики постійно видають сигнали, що змінюються відповідно до вимірюється параметрами (аналогові сигнали), в пристрій зв'язку з об'єктом (ПЗО) ЕОМ. У ІНТЕРФЕЙС сигнали перетворяться в цифрову форму і далі за програмою обробляються обчислювальною машиною.

ЕОМ порівнює отриману від датчиків інформацію з наперед заданими результатами роботи агрегату і виробляє керуючі сигнали, яку через іншу частину ІНТЕРФЕЙС надходять на регулюючі органи агрегату. Наприклад, якщо датчики подали сигнал, що лист прокатного стану виходить товщі, ніж наказано, то ЕОМ обчислить, на яку відстань потрібно зрушити валки прокатного стану і подасть з-Відповідаю сигнал на виконавчий механізм, який перемістить валки на необхідну відстань.

Системи, в яких управління ходом процесу здійснюється подібно сказаного вище без втручання людини, називаються автоматичними. Однак, коли не відомі точні закони управління людина змушена управління (визначення керуючих сигналів) він (такі системи називаються автоматизованими). У цьому випадку ЕОМ представляє оператору всю необхідну інформацію для управління технологічним процесом за допомогою дисплеїв, на яких дані можуть висвітлюватися в цифровому вигляді або у вигляді діаграм, що характеризують перебіг процесу, можуть бути представлені і технологічні схеми об'єкту з зазначенням стану його частин. ЕОМ може також "підказати" оператору деякі можливі рішення.

Чим складніший об'єкт управління, тим продуктивніше, надійніше, потрібно АСУ ТП обчислювальна машина. Щоб уникнути все зростаючого нарощування потужності ЕОМ складні системи почали будувати за ієрархічним принципом. Як правило, в складний технологічний комплекс входить кілька відносно автономних агрегатів, наприклад, в енергоблок теплової електростанції входить парогенератор (котел), турбіна і електрогенератор. В ієрархічній системі для кожної складової частини створюється своя локальна система управління, як правило, автоматична на базі мікропроцесорної техніки. Тепер, щоб всі частини працювали як єдиний енергоблок, необхідно скоординувати роботу локальних систем. Це здійснюється ЕОМ, яка встановлюється на пульті управління блоком. Для цього вже буде потрібно невелика обчислювальна машина.

Перспективні АСУ ТП мають ряд характерних ознак. Перш за все це автоматичні системи, що здійснюють автоматичне керування робочим режимом, а також пуском і зупинкою обладнання (режимами, які при ручному управлінні доводиться найбільше аварійних ситуацій через помилки операторів).

У системах передбачається оптимізація управління ходом процесу за обраними критеріями. Наприклад, можна задати такі параметри процесу, у яких вартість собівартість продукції буде мінімальною, або, при необхідності, налаштувати агрегат на максимум продуктивності, не рахуючись з деяким збільшенням витрат сировини та енергоресурсів на одиницю продукції.

Системи дожни бути адаптивними, тобто мати можливість змінювати хід процесу при зміні характеристик вихідних матеріалів або стану обладнання.

Одним з найважливіших властивостей АСУ ТП є забезпечення безаварійної роботи складного технологічного комплексу. Для цього в АСУ ТП передбачається можливість діагностування технологічного обладнання. На основі показань датчиків система визначає поточний стан агрегатів й до аварійних ситуацій і може дати команду ведення полегшеного режиму роботи або зупинку взагалі. При цьому оператору представляють дані про характер і місце розташування аварійних ділянок.

Таким чином, АСУ ТП забезпечують краще використання ресурсів виробництва, підвищення продуктивності праці, економію сировини, матеріалів та енергоресурсів, виняток важких аварійних ситуацій, збільшення міжремонтних періодів роботи обладнання. Ось кілька прикладів.

АСУ ТП електролізу алюмінію дозволяє економити приблизно 250 кВт-год. електроенергії на кожну тонну виплавленого металу. Цієї енергії достатньо, для живлення всіх електроприладів у двокімнатній квартирі протягом місяця.

Автоматизація із застосуванням ЕОМ установок первинної переробки нафти ЕЛОУ-АВТ6 забезпечує збільшення виходу світлих нафтопродуктів (бензину, гасу, дизельного палива) на 30 тис.т. на рік за рахунок оптимізації ведення технологічного процесу.

Великий ефект у машинобудуванні дають гнучкі виробничі системи (ГВС), які з стиків з числовим програмним управлінням, автоматизованих складських і транспортних систем, керованих за допомогою ЕОМ. Створення ГПЦ цеху на Дніпропетровському електровозобудівному заводі дозволило 3.3 рази підвищити продуктивність праці, вивільнити 83 людини і скоротити парк верстатів на 53 одиниці. Коротко зупинимося на засадах організації та принципи побудови гнучких виробничих систем.

1. Основи організації гнучких виробничих систем

Гнучка виробнича система - сукупність у різних поєднаннях технологічного обладнання з числовим програмним керуванням (ЧПК), роботизованих технологічних комплексів, гнучких виробничих модулів і систем забезпечення їх функціонування в автоматичному режимі протягом заданого інтервалу часу. Вона має здатність автоматизованої переналагодження при виробництві виробів довільної номенклатури.

За організаційну структуру ДПС мають такі рівні:

- Гнучка автоматизована лінія (ГАЛ)

- Гнучкий автоматизований ділянку або гнучкий виробничий комплекс (ГАУ або ЦПК)

- Гнучкий автоматизований цех (ГАЦ).

Гнучка автоматизована лінія - гнучка виробнича система, в якій технологічне устаткування розташоване у прийнятій послідовності технологічних операцій.

Гнучкий автоматизований ділянка - гнучка виробнича система, яка функціонує за технологічним маршрутом, в якому передбачена можливість зміни послідовності використання технологічного устаткування. Обидві ці системи (ГАЛ і ГАУ) можуть містити окремо функціонуючі одиниці технологічного обладнання.

Гнучкий автоматизований цех - гнучка автоматизована система, що є у різних поєднаннях сукупність гнучких автоматизованих ліній, роботизованих технологічних ліній, гнучких автоматизованих ділянок, роботизованих технологічних ділянок для виготовлення виробів заданої номенклатури.

Передбачено також гнучкі виробничі комплекси (ЦПК), що представляють собою гнучку виробничу систему, що складається з декількох гнучких виробничих модулів, об'єднаних автоматизованою системою управління та автоматизованої транспортно-складської системи, автономно функціонуючу протягом заданого інтервалу часу й має можливість вбудовування в систему вищому щаблі автоматизації .

Відповідно до ГОСТ 26228-85 в ДПС є наступні складові частини:

Гнучкий виробничий модуль (ГВМ) - одиниця технологічного обладнання для виробництва виробів довільної номенклатури в установлених межах значень їхніх характеристик з програмним управлінням, автономно функціонуюча, автоматично здійснює всі функції, пов'язані з їх виготовленням, і можливість вбудовування в гнучку виробничу систему.

У загальному випадку засоби автоматизації ГВМ являють собою накопичувачі, супутники, пристрої завантаження і вивантаження, устрою видалення відходів, пристрої автоматизованого контролю, включаючи діагностування, пристрої переналагодження і т.д. Окремим випадком ГПМ є роботизована технологічний комплекс за умови можливості його вбудовування в систему більш високого рівня.

Засоби забезпечення функціонування ДПС - сукупність взаємопов'язаних автоматизованих систем, які забезпечують проектування виробів, технологічну підготовку їх виробництва, управління гнучкою виробничою системою та автоматичне переміщення предметів виробництва та технологічної оснастки.

У ДПС входять також автоматизована система управління виробництвом (АСУП), автоматизовану транспортно складська система (АТСС), автоматизовану систему інструментального забезпечення (АСИО), система автоматизованого контролю (САК), автоматизована система видалення відходів (АСУО) і т.д.

2. Принципи побудови гнучких виробничих систем

У своєму закінченому ідеальному вигляді ДПС є вищою, найбільш розвиненою формою автоматизації виробничого процесу.

Можна сформулювати основні принципи організації ДПС.

Принцип поєднання високої продуктивності та універсальності передбачає на даному рівні розвитку електронного машинобудування створення універсальності та автоматизації в програмно-керованому і програмно перенастраиваемом обладнанні. Гнучкі виробничі системи, які можна порівняти по продуктивності з автоматичними лініями, а, по гнучкості - з універсальним устаткуванням, відкривають величезні можливості для інтенсифікації виробництва. Наприклад, автоматизація трансформаторного виробництва в електронній промисловості ускладнена великим конструктивно-технологічним різноманітністю його продукції. Саме це зажадало створення систем з гнучко перебудовуваною технологією.

Принцип модульності ДПС будується на базі гнучких виробничих модулів. Типові модулі ДПС розроблено для основних видів виробництв виробів електронної техніки.

Принцип ієрархічності ДПС передбачає побудову багаторівневої структури. На самому нижньому рівні перебувають гнучкі автоматизовані модулі, на вищих рівнях - гнучкі автоматизовані лінії, ділянки, цехи, підприємства в цілому. Модульність і ієрархічність дозволяють розробляти ДПС найвищого організаційно структурного рівня.

Принцип переважної програмної настройки. Устаткування ДПС, як основний, так і допоміжне, на зміну виробів перенастроюється шляхом введення нових керуючих програм модулів. Перенастроювання модулів вручну допустима в мінімальних обсягах, і лише у випадках очевидною економічної неефективності реалізації програмної перенастроювання.

Принцип забезпечення максимальної предметної замкнутості виробництва на можливо більш низькому рівні структури ДПС дозволяє звести до мінімуму витрати на транспорт і маніпулювання. Одночасно досягається зниження кількості операцій при загальному підвищенні гнучкості ГПС.

Принцип сумісності технологічних, програмних, інформаційних, конструктивних, енергетичних і експлуатаційних елементів. Технологічна сумісність забезпечує технологічну єдність і взаємозамінність компонентів автоматизованого виробництва. Вона зумовлює необхідність виконання певних вимог до виробу, технології, технологічного обладнання.

Виріб повинен бути максимально технологічно з точки зору можливості автоматизації його виробництва, наприклад, для розпізнавання, орієнтації і позиціонування деталей при автоматичній збірці необхідно передбачати в них спеціальні відмітні ознаки: реперні знаки, характерні відмінні зовнішні форми та ін Крім того, вироби повинні мати високу ступенем конструктивного і технологічного подоби, необхідного для організації групового виробництва.

Досягається це вимога уніфікацією технології виробництва виробів і їх напівфабрикатів, конструкції деталей, комплектуючих і виробів в цілому.

У свою чергу, всі компоненти ДПС: пристосування, оснащення, автоматичні пристрої завантаження-вивантаження, устаткування - мають у найвищій мірі задовольняти вимогам гнучкої автоматизації.

Інформаційна сумісність підсистем ДПС забезпечує їх оптимальну взаємодію при виконанні заданих функцій. Для її досягнення вводяться в дію стандартні блоки зв'язку з ЕОМ, витримується строга регламентація вхідних і вихідних параметрів модулів на всіх ієрархічних рівнях системи, вхідних і вихідних сигналів для керуючих впливів.

В умовах постійного підвищення вартості програмного забезпечення великих систем, у все більших пропорціях перевищує вартість технічних засобів, особливо важливого значення набуває внутрішньо-і межуровневая програмна сумісність обладнання.

Конструктивна сумісність забезпечує єдність і узгодженість геометричних параметрів, естетичних та ергономічних характеристик. Вона досягається створенням єдиної конструктивної бази для функціонально подібних модулів всіх рівнів за умови обов'язкової узгодженості конструкцій нижчих ієрархічних рівнів з конструкціями вищих рівнів.

Експлуатаційна сумісність забезпечує узгодженість характеристик, що визначають умови роботи устаткування, його довговічність, ремонтопридатність, надійність, і метрологічних характеристик, а також відповідність вимогам електронно-вакуумної гігієни, технологічного мікроклімату і т.д.

Енергетична сумісність забезпечує узгодженість споживаних енергетичних засобів: води, електроенергії, стисненого повітря, рідких газів, вакууму тощо При комплектуванні ДПС необхідно прагнути до мінімальної кількості різновидів застосовуваних видів енергії.

Вибору об'єкта для створення ДПС передує аналіз виробничого процесу на даному підприємстві з метою визначення відповідності його організаційно-технологічної структури принципам групового виробництва, тобто визначення ступеня готовності підприємства до створення ГПС.

Як вже зазначалося, основними компонентами ДПС є: гнучкий виробничий модуль (ГВМ), автоматичні складська і транспортна системи (АСС і АТС) і система автоматизованого управління.

Гнучкий виробничий модуль має виконувати в автоматичному режимі наступні функції:

- Переналадку на виготовлення іншого вироби;

- Установку виробів, що підлягають обробці в технологічному обладнанні, і розвантаження готових виробів;

- Очищення установок від відходів виробництва;

- Контроль правильності базування і установки оброблюваного вироби;

- Контроль робочих середовищ і засобів, що здійснюють обробку, а також формування коригувальних впливів за результатами контролю;

- Заміну засобів обробки і робочих середовищ;

- Контроль параметрів, оброблюваного вироби та формування коригувальних впливів за результатами контролю;

- Автоматичне керування технологічним процесом на основі прийнятих критеріїв ефективності;

- Зв'язок з верхнім рівнем управління з метою обміну інформацією та прийому управляючих впливів;

- Діагностику технічного стану і пошук несправностей.

Застосування автоматичної складської системи у ДПС необхідно для зберігання запасу об'єктів обробки, інструменту, пристосувань, матеріалів у зв'язку з тим, що при багатономенклатурному виробництві неможливо організувати обробку різних партій деталей в єдиному ритмі, подібно автоматичним лініях з жорстким циклом. Автоматична складська система використовується як організуючого ланки.

3. Стан ринку САПР, або що змінилося на працюючому промисловому підприємстві.

За останні 7-8 років промисловими підприємствами накопичено чималий автоматизації локальних служб конструкторських і технологічних підрозділів. Незважаючи на обмежене застосування засобів САПР в реальній роботі, результат очевидний - рівень володіння новими технологіями, знання різних прикладних систем, придбаний реальний досвід роботи плюс сотні (тисячі) розроблених креслень, керуючих програм, моделей тощо Практично на кожному підприємстві використовуються мережі, шириться застосування телекомунікаційних технологій (електронної пошти, ІНТЕРНЕТ).

Автоматизовані системи проектування поступово, але все ж стають звичайним і звичним інструментом конструктора, технолога, розраховувача. Конкурувати інакше в умовах, коли строки є основною вимогою замовника, не представляється можливим. І хоча психологічно керівнику вітчизняного промислового підприємства важко звикнутися з думкою, що дискети з програмами можуть коштувати дорожче обладнання, це зовсім не дивно, бо інтелектуальний продукт є плодом багаторічних наукових, дослідних і практичних робіт цілого колективу і колосальних фінансових вкладень. Треба усвідомити, що не тільки апаратні, але і програмні засоби комп'ютеризації є такими ж важливими частинами і ресурсами науково-виробничого процесу, як персонал, сировина або електроенергія.

Стрімко розвивається комп'ютерна індустрія і вихід новітніх операційних систем WINDOWS 95 і WINDOWS NT 4.0 явно позначили новий виток гонки інформаційних технологій. За видимою частиною айсберга (змінений інтерфейс, піктограммние меню, зручна і наочна робота з файлами) треба бачити головне - WINDOWS не обмежується гарним оформленням, це якісно новий рівень роботи користувача, архітектури комплексу, тісна інтеграція різнорідних систем, вбудовані мережеві можливості і багато чого іншого. Тут стали реальністю багато завдань, вирішення яких в середовищі DOS в принципі не представлялося можливим.

Намітилося явне зміна структури ринку САПР. Придбання потужних дорогих систем, що вимагають високого рівня персоналу, не вирішує всіх проблем конструкторських і технологічних служб. Теза "ми купимо 7 великих пакетів і нам більше нічого не треба" не виправдовується, а витрачені грошові кошти часто не окупаються. Вихід бачиться знову ж таки в інтеграції, що дозволяє до того ж вирішувати задачі при мінімумі вкладень. Поява останнім часом нової генерації систем середнього класу типу SolidWorks, тісно інтегрованими з креслярської графікою, існуючими технологічними і розрахунковими додатками, дозволяє говорити про те, що 50-80% завдань можна вирішити при якісно менших витратах. Можна прогнозувати переділ ринку CAD / CAM, захоплення певної його частини, що належить виключно важким системам, а також утиск балансуючого між легким і середнім класом AutoCAD.

4. Новітні засоби конструкторського твердотільного моделювання SolidWorks

Яскраво виражена полярність систем програмного забезпечення САПР, існувала довгі роки, пропонувала на вибір або потужні дорогі "важкі" системи (класу CATIA, EUCLID, CADDS5, Рro / Engineer, Unigraрhics) або "легкі" продукти, в основному відповідають за випуск креслярсько-конструкторської документації або забезпечують обмежене твердотільне моделювання. З'явилися за останній рік на ринку новітні системи конструкторського моделювання заповнюють цей вакуум і пропонують потужні рішення середнього рівня в ціновому діапазоні $ 6000 - $ 8000 за робоче місце. Один з найпомітніших програмних продуктів, що відносяться до нової генерації, є SolidWorks, розроблений американською компанією SolidWorks Corрoration, яка мала на меті створення масової системи для кожного конструктора під гаслом "останні розробки в області CAD / CAM на кожен робочий стіл". При цьому потужний функціонал продукту за можливостями конструювання наближає його до систем класу Рro / Engineer і дозволяє створювати досить складні тривимірні деталі і складки.

Твердотільне параметричне моделювання деталі базується на створенні дерева побудов, що відображає етапи її формоутворення. Вихідні примітиви, що додаються до поточної моделі або відраховані із неї, формуються на базі плоского ескізу (плоского замкнутого контуру без самоперетинів), виконаного в довільно орієнтованої площині. До них відносяться тіла обертання і видавлювання, тіла, отримані сполученням довільно орієнтованих перерізів або зрушенням. Потужний апарат накладення розмірних і геометричних зв'язків (обмежень) на геометричні елементи забезпечують побудову параметричної моделі з можливістю зміни довільного параметра, зв'язування його з значенням іншого параметра і т.п. Зберігається нерозривний зв'язок ескіз - тверде тіло, що дає можливість при необхідності коректувати модель через зміну її ескізу.

Можливості моделювання включають також у себе побудови тривимірних фасок і заокруглень, ребер жорсткості і ливарних ухилів, створення різними способами порожніх (тонкостінних) тіл, використання потужного апарату побудови допоміжних площин і осей. У версії SolidWorks-97 з'явилися можливості оперувати тривимірними сплайнами і досить складними поверхнями, які можуть служити обмеженням при різних формотворчих операціях або кордоном відсікання частини тіла, а для деталей однієї товщини виконувати розгортку. Ведення файлу протоколу дозволяє відстежувати процес створення тривимірної моделі та вносити до нього необхідні змін. Можна змінити будь-який параметр моделі і через кілька секунд побачити результати повної перебудови моделі.

Широкі можливості візуалізації та створення фотореалістичних зображень з використанням додаткових джерел освітлення та регулюванням характеристик поверхні матеріалу (відбиття або поглинання їм світла, випромінювання і шорсткість поверхні) дозволяють працювати в режимі реального часу з тонованими зображеннями моделі.

Створені деталі можуть об'єднуватися в збірку із завданням обмежень взаємного розташування будь-яких деталей один щодо одного (співвісність, фіксація, збіг точок і площин і багато іншого) та регулюванням характеристик кожної деталі.

На основі тривимірного об'єкта можливе автоматичне створення креслення деталі, що складається з основних і допоміжних видів, складних розрізів і перерізів. Підтримка численних форматів обміну дозволяє використовувати будь-який креслярсько-графічний редактор. Взагалі слід відзначити потужні інтеграційні можливості системи, що забезпечує інтерфейс з провідними технологічними і розрахунковими додатками, а існуючі засоби розробки додатків дозволяють стикувати прикладні системи з геометричним ядром SolidWorks. Нова генерація систем може помітно потіснити дорогі інтегровані системи і істотно знизить кількісну потребу їх застосування. Пропонована зв'язка SolidWorks і КОМПАС-ГРАФІК 5 забезпечить потужне конструювання та ефективний випуск креслярської документації.

5. SolidWorks 97: від і до.

Новітня системи тривимірного проектування, що дає конструктору якісно нові можливості.

5.1 SolidWorks «підриває» ринок CAD / CAM

1995 рік став переломним для світового ринку систем CAD / CAM масового застосування. Вперше за довгий час пакети твердотільного параметричного моделювання з промисловими можливостями стали доступні користувачам персональних комп'ютерів. Одне з кращих рішень такого рівня змогла запропонувати американська компанія SolidWorks Corрoration. Створена в 1993 році, ця фірма вже через два роки, в листопаді 1995-го, випустила на базі геометричного ядра Рarasolid свій перший програмний продукт. Пакет твердотільного параметричного моделювання SolidWorks 95 відразу зайняв провідні позиції серед продуктів цього класу, буквально увірвавшись до світової «табель про ранги» систем CAD / CAM.

До середини 90-х років багато конструктори й технологи у всьому світі практично одночасно прийшли до однакового висновку - для того, щоб підвищити ефективність своєї праці і якість продукції, що виробляється, необхідно терміново переходити від роботи в змішаному середовищі двовимірної графіки і тривимірного моделювання до використання об'ємних моделей , в якості основних об'єктів проектування. У пошуках максимально відповідною для вирішення поставленого завдання системи користувачі визначили вимоги до неї - стандартний і інтуїтивно зрозумілий користувальницький інтерфейс, можливість ефективного твердотільного моделювання на промисловому рівні і, звичайно, найбільш приваблива ціна при високій ефективності пакета.

Творці системи SolidWorks врахували всі ці вимоги, і, таким чином, дали можливість десяткам тисяч конструкторів використовувати на своїх персональних робочих місцях новітні досягнення науки в галузі технологій CAD / CAM.

5.2 Інтерфейс SolidWorks

На відміну від багатьох інших програм САПР, створених для роботи на графічних станціях з ОС UNIX і вже згодом переписаних під Windows, SolidWorks є першою системою твердотільного параметричного моделювання, спочатку призначеної для використання на персональних комп'ютерах під управлінням найбільш поширених операційних систем Windows 95 і Windows NT . При цьому можливості твердотільного моделювання, реалізовані в системі, цілком порівнянні з можливостями систем «важкого» класу, що працюють на платформі UNIX.

SolidWorks 97 «грає» точно за прийнятим у Windows правилами, до їх числа яких можна віднести багатовіконний режим роботи, підтримка стандарту "drag and droр", що настроюється користувачем інтерфейс, використання буфера обміну і повна підтримка технології OLE Automation. Будучи стандартним додатком Windows, SolidWorks простий у використанні і, що особливо важливо, легкий у вивченні. І розробники системи абсолютно виправдано заявляють, що «якщо Ви вже знаєте Windows, то можете сміливо починати проектування з допомогою SolidWorks».

Найголовніше, що дає конструктору SolidWorks 97 - це можливість працювати так, як він звик, не підлаштовуючись під особливості використовуваної комп'ютерної системи. Процес моделювання починається з вибору конструктивної площини, в якій буде будується двовимірний ескіз. Згодом цей ескіз можна тим або іншим способом легко перетворити на тверде тіло. При створенні ескізу доступний повний набір геометричних побудов та операцій редагування. Немає ніякої необхідності відразу точно витримувати необхідні розміри, досить приблизно дотримуватися конфігурацію ескіза. Пізніше, якщо буде потрібно, конструктор може змінити значення будь-якого розміру і накласти зв'язку, що обмежують взаємне розташування відрізків, дуг, кіл і т.п. Ескіз конструктивного елемента може бути легко відредагований в будь-який момент роботи над моделлю.

Користувачеві надаються кілька різних засобів створення об'ємних моделей. Основними формотворчими операціями в SolidWorks 1997 є команди додавання та зняття матеріалу. Система дозволяє видавлювати контур з різними кінцевими умовами, в тому числі на задану довжину або до вказаної поверхні, а також обертати контур навколо заданої осі. Можливе створення тіла за заданими контурам з використанням декількох утворюють кривих (так звана операція лофтінга) і видавлюванням контуру уздовж заданої траєкторії. Крім того, в SolidWorks 97 надзвичайно легко будуються ливарні ухили на обраних гранях моделі, порожнини у твердих тілах із завданням різних товщин для різних граней, скруглення постійного і змінного радіуса, фаски і отвори складної форми.

При цьому система дозволяє відредагувати в будь-який момент часу одного разу побудований елемент твердотільний моделі.

Важливою характеристикою системи є можливість отримання розгорток для спроектованих деталей з листового матеріалу. При необхідності в модель, що знаходиться в розгорнутому стані, можуть бути додані нові місця згину і різні конструктивні елементи, які з яких-небудь причин не можна було створити раніше.

При проектуванні деталей, виготовлених литтям, дуже корисною виявляється можливість створення рознімних ливарних форм. Якщо для роботи необхідно використовувати будь-які часто повторювані конструктивні елементи, на допомогу приходить здатність системи зберігати примітиви у вигляді бібліотечних елементів.

Крім проектування твердотільних моделей, SolidWorks 1997 підтримує і можливість поверхневого представлення об'єктів. При роботі з поверхнями використовуються ті ж основні способи, що і при роботі з твердими тілами. Можлива побудова поверхонь, еквідистантних до обраних, а також імпорт поверхонь з інших систем з використанням формату IGES.

Значно спрощують роботу численні сервісні можливості, такі як копіювання вибраних конструктивних елементів по лінії або по колу, дзеркальне відображення як зазначених примітивів або моделі.

При редагуванні конструктор може повернути модель в стан, що передувала створенню обраного елемента. Це може знадобитися для виконання будь-яких дій, неможливих у поточний момент.

5.3 Создaние ескізa

Процес створення моделі в SolidWorks починається з побудови опорного тіла і подальшого додавання і віднімання матеріалу. Для побудови тіла спочатку будується ескіз конструктивного елемента на площині, згодом перетворений тим чи іншим способом в тверде тіло. SolidWorks предостваляет користувачеві повний набір функцій геометричних побудов та операцій редагування. Основна вимога, що пред'являється системою до ескізу при роботі з твердими тілами - це замкнутість і відсутність перетинів у контуру.

При створенні контуру немає необхідності точно витримувати необхідні розміри, саме головне на цьому етапі - задати положення його елементів. Потім, завдяки тому, що створюваний ескіз повністю параметризовані, можна встановити для кожного елемента потрібний розмір. Крім того, для елементів, що входять в контур, можуть бути задані обмеження на розташування і зв'язки з іншими елементами.

5.4 Створення твердотільної параметричної моделі

SolidWorks містить високоефективні засоби твердотільного моделювання, що грунтуються на поступовому додаванні або вирахуванні базових конструктивних тел. Ескіз для отримання базової тіла може бути побудований на довільній робочої площини.

Типові інструменти для отримання базових тел дозволяють виконати:

видавлювання заданого контуру з можливістю вказівки кута нахилу твірної;

обертання контуру навколо осі;

створення твердого тіла, обмежуваного поверхнею переходу між заданими контурами;

видавлювання контуру уздовж заданої кривої;

побудова фасок і заокруглень різного виду;

побудова ухилів;

створення різного типу отворів;

отримання розгортки тел рівномірної товщини.

Основні методи створення твердого тіла поєднують в собі також можливість комбінації всіх перерахованих способів як при додаванні матеріалу, так і при його знятті. Природний порядок роботи конструктора без зусиль дозволяє створювати складні твердотільні моделі, що складаються з сотень конструктивних елементів. При необхідності під час роботи можливе введення допоміжних площин і осей для використання в подальших побудовах.

Параметри всіх створених конструктивних елементів доступні для зміни, так що в будь-який момент роботи можна змінити довільний параметр ескізу або базового тіла і виконати потім повну перебудову моделі.

Крім створення твердих тіл, в SolidWorks існує можливість побудови різних поверхонь, які можуть бути використані як для допоміжних побудов, так і самостійно. Поверхні можуть бути імпортовані з будь-якої зовнішньої системи або побудовані тими ж способами, що і тверді тіла (видавлювання, обертання, перехід між контурами і т.п.). Допускається одержання зліпка будь-який з поверхонь вже побудованого твердого тіла.

Режими візуалізації отриманої моделі дозволяють переглядати її каркасне або реалістичне зображення. Для підвищення якості тонованих зображень можуть бути змінені фізичні характеристики поверхні деталі (текстури) та призначені додаткові джерела світла.

5.5 Бібліотеки стандартних елементів

SolidWorks надає можливості створення бібліотек стандартних твердотільних моделей. При цьому необхідно створити керуючу таблицю з параметрами побудованої моделі. Рядки таблиці містять набори параметрів для різних типорозмірів. Згодом для отримання конкретної деталі необхідного типорозміру достатньо буде вибрати потрібне значення зі списку.

5.6 Створення збірок

SolidWorks 97 пропонує конструктору досить гнучкі можливості створення вузлів і зборок. Система підтримує як створення збірки способом "знизу вгору", тобто на основі вже наявних деталей, число яких може доходити до сотень і тисяч, так і проектування "зверху вниз".

Проектування збірки починається з завдання взаємного розташування деталей один щодо одного, причому забезпечується попередній перегляд накладається просторової зв'язку. Для циліндричних поверхонь можуть бути задані зв'язку концентричності, для площин - їх збіг, паралельність, перпендикулярність або кут взаємного розташування.

Працюючи із збіркою, можна у міру необхідності створювати нові деталі, визначаючи їх розміри та розташування у просторі відносно інших елементів збірки. Накладені зв'язку дозволяють автоматично перебудовувати всю збірку при зміні параметрів будь-який з деталей, що входять у вузол. Кожна деталь має матеріальними властивостями, тому існує можливість контролю збирання збірки. Для проектування виробів, одержуваних за допомогою зварювання, система дозволяє виконати об'єднання кількох деталей, що зварюються в одну.

5.7 Управління моделлю за допомогою Дерева Побудова (Feаture Mаnаger)

Для спрощення роботи з тривимірною моделлю на будь-якому етапі проектування та підвищення її наочності в SolidWorks 97 використовується Дерево побудов (Feаture Mаnаger) в стилі Провідника Windows 95. Воно являє собою своєрідну графічну карту моделі, послідовно відображає всі геометричні примітиви, які були використані при створенні деталі, а також конструктивні осі і допоміжні площини, на яких створювалися двомірні ескізи. При роботі ж в режимі складання Дерево побудови показують список деталей, які входять у складання. Зазвичай Дерево Побудова відображається в лівій частині вікна SolidWorks, хоча його положення можна в будь-який момент змінити.

Feаture Mаnаger надає потужні засоби редагування структури моделі чи вузла. Він дозволяє перевизначати порядок проходження окремих конструктивних елементів або цілих деталей, створювати в межах деталі чи складання кілька варіантів конфігурації будь-якого елемента і т.д.

5.8 Візуалізація проектованих виробів

Використовувана в SolidWorks 1997 технологія OрenGL дозволяє конструктору практично миттєво отримати високоякісні тоновані зображення деталей або збірок, а також динамічно обертати їх у режимі реального часу. Причому все це доступно без установки на комп'ютер дорогих додаткових графічних прискорювачів.

Крім того, спеціальний додаток РhotoWorks дає можливість створювати фотореалістичні зображення побудованих об'єктів. Таким чином, рекламні зображення майбутнього виробу цілком можна підготувати ще до моменту його виготовлення. Для того, щоб представити виріб найбільш наочно (наприклад, при підготовці презентаційного фільму), можна показати що входять до нього деталі або збірки кавалками кількома площинами, залишивши при цьому незмінними їх геометричні параметри.

5.9 Генерація креслень

Після того, як конструктор створив твердотільну модель деталі чи складання, він може автоматично отримати робочі креслення з зображеннями всіх основних видів, проекцій, перерізів і розрізів, а також з проставленими розмірами. SolidWorks підтримує двосторонню асоціативний зв'язок між кресленнями і твердотільними моделями, так що при зміні розміру на кресленні автоматично перебудовуються всі пов'язані з цим розміром конструктивні елементи в тривимірній моделі. І навпаки, будь-яка зміна, внесена до твердотільну модель, спричинить за собою автоматичну модифікацію відповідних двовимірних креслень.

У SolidWorks 1997 підтримується випуск креслень відповідно до стандартів АNSI, ISO, JIS і рядом інших. Для оформлення креслярсько-конструкторської документації в повній відповідності з ЄСКД рекомендується використання застосування SolidWorks спільно з потужним креслярсько-графічним редактором КОМПАС 5 для Windows.

5.10 Підтримка технології OLE

Як вже говорилося вище, в SolidWorks 1997 повністю підтримується технологія компанії Microsoft, відома як OLE (зв'язування та вбудовування об'єктів). Ця програмна технологія дозволяє пов'язувати твердотільні моделі, складання або креслення, створені за допомогою SolidWorks 97, з файлами інших додатків, що значно розширює можливості автоматизації процесу проектування.

За допомогою технології OLE можна використовувати інформацію, отриману в інших додатках Windows, для керування моделями та кресленнями SolidWorks. Наприклад, розміри моделі можуть бути розраховані в спеціальних математичних додатках і передані в SolidWorks. Можна керувати розмірами деталей за допомогою таблиць Microsoft Excel, задаючи різні по конфігурації і габаритами варіанти (тобто формувати таблиці стандартизованих виробів). Електронні таблиці також можуть бути використані для складання специфікації на складальну одиницю.

5.11 Імпорт та експорт даних

Моделювання та отримання креслярсько-конструкторської документації - це лише один з етапів на шляху від прийняття рішення про проектування виробу до випуску готової продукції. Тому необхідно забезпечити доступ інших програм CАD / CАM до створеної в SolidWorks твердотільної моделі.

Система підтримує обмін інформацією через наступні стандартні формати:

IGES, найбільш поширений формат обміну між системами об'ємного моделювання;

X_T, формат для обміну з системами об'ємного моделювання, використовують геометричне ядро ​​Раrаsolid;

SАT, формат для обміну з системами об'ємного моделювання, використовують геометричне ядро ​​АCIS;

STL, формат для обміну з системами швидкого прототипування (стереолітографічна системами);

DXF для обміну даними з різними креслярсько-графічними системами;

DWG для обміну даними з АutoCАD;

VRML для обміну даними проектування через Internet.

5.12 Додатки до SolidWorks

SolidWorks Corрorаtion тісно співпрацює з іншими компаніями, чиї продукти доповнюють SolidWorks 97. Продукти третіх фірм дають користувачеві можливість, наприклад, розрахувати характеристики міцності майбутньої деталі за допомогою методу скінченних елементів або ж підготувати керуючу програму для обладнання з ЧПУ, не залишаючи звичну для нього середовище SolidWorks.

До числа партнерів SolidWorks Corрorаtion відносяться такі відомі компанії - розробники CАD / CАM / CАE рішень, як АNSYS, Delcаm Рlc., Surfwаre Incorрorаted, Structurаl Reseаrch & Аnаlysis Corрorаtion, The Mаc-Neаl-Schwendler Corрorаtion і багато інших. Наприклад, для аналізу міцності конструкції за допомогою методу скінченних елементів може бути використана спеціальна версія системи COSMOS - COSMOS / Works для SolidWorks. При цьому немає необхідності імпортувати геометрію деталі в цей розрахунковий додаток, так як воно використовує ту саму математичну модель, що й сам SolidWorks 97.

Аналогічним чином (тобто без конвертації даних) може виконуватися підготовка керуючих програм для обробки створених в SolidWorks моделей на устаткуванні з ЧПУ.

6. Спеціалізовані інженерні додатки. Аutodesk Mechаnicаl Desktoр.

Програмний продукт, що поєднує в собі засоби конструювання деталей, вузлів і моделювання поверхонь.

У пакет Аutodesk Mechаnicаl Desktoр входять практично всі необхідні інженеру - конструктору засоби моделювання геометричних об'єктів. Він об'єднує в собі можливості новітніх версій відомих програмних продуктів копанні Аutodesk:

Аutocаd Designer 2 для конструювання деталей і складальних вузлів.

АutoSurf 3 для моделювання складних тривимірних поверхонь з використанням NURBS - геометрії.

Автокад в якості загальновизнаної графічного середовища САПР.

IGES Trаnslаtor для обміну файлами з іншими системами САПР.

Плюс новий спосіб організації взаємодії Аutodesk Mechаnicаl Desktoр з іншими машинобудівними додатками - система меню MCАD.

Додаткові можливості Аutodesk Mechаnicаl Desktoр

Параметричне моделювання твердих тіл на основі конструктивних елементів.

Конструктивні елементи

Довільні конструктивні елементи можна моделювати шляхом видавлювання, обертання і зсуву плоского ескізного контуру, а також шляхом відсікання фрагментів від твердотільних об'єктів довільними поверхнями.

У конструкцію можна включати стандартні елементи: сполучення (галтелі), фаски і отвори (у тому числі з зенковкой, розгорткою і різьбові).

Параметричні можливості

Будь-який розмір може бути змінним.

Змінні можуть використовуватися в математичних формулах

Змінними можна управляти глобально за допомогою таблиць параметрів.

Моделювання поверхонь довільної форми

Моделювання примітивних поверхонь (конус, куля, циліндр) і складних поверхонь довільної форми

Моделювання трубчастих поверхонь, поверхонь натягнення, вигину, переходу; плавне сполучення довільних поверхонь.

Розрахунок площі поверхні та об'єму.

Розрахунок мас-інерційних характеристик і аналіз взаємодії моделей

Розрахунок площі, поверхні, маси й обсягу деталей і складальних вузлів.

Розрахунок моментів інерції.

Аналіз взаємодії деталей в складальних вузлах.

Геометричні залежності

Передбачені наступні типи залежностей між елементами: горизонтальність, вертикальність, паралельність, перпендикулярність, колінеарність, концентричність, проекція, дотик, рівність радіусів і координат Х і Y.

Наочне позначення накладених залежностей спеціальними символами.

Засоби роботи з ескізами

Побудова і редагування начерків стандартними засобами Автокад.

Копіювання ескізів на інші грані і моделі.

Виконання робочих креслень

Двонаправлена ​​асоціативний зв'язок між моделлю та її кресленням.

Автоматичне видалення штрихових і невидимих ​​ліній.

Відповідність стандартам АNSI, ISO, DIN, JIS і ЕСКД.

Асоціативне нанесення розмірів і виносок.

Конструювання складальних вузлів

Складання деталей у вузли

Графічне і логічне уявлення ієрархічної структури складального вузла.

Організація деталей і подсистемами у вигляді зовнішніх посилань.

Накладення залежностей на компоненти вузлів

Завдання розташування деталей відносно один одного по їх ребрах, осях чи граней.

Можливість вільно-координатного розташування деталей.

Графічна індикація ступенів свободи компонентів.

Виконання складальних креслень

Виконання схем збирання-розбирання.

Проставлення номерів позицій на складальних кресленнях і автоматичний випуск специфікацій.

6.1 Основні прийоми роботи в середовищі Аutodesk Mechаnicаl D esktoр.

Складові АMD та їх відмінні риси

Програми для Аutodesk Mechаnicаl desktoр, розроблені в рамках Mechаnicаl Аррlicаtion Iniciаtive

АutoCАD Designer R2.1

АutoSurf R3.1 і транслятор IGES R13.1

Спільне використання Designer і АutoSurf в АMD

Інтерфейс і функціональні модулі АMD

Параметричне моделювання тривимірних твердотільних об'єктів у АutoCАD Designer R2.1 (модуль РАRTS) o Створення профілів формотворчих елементів o Способи завдання та побудови конструкторсько-технологічних елементів o Редагування тривимірних моделей

Сервісно-інформаційні можливості та обмін даними в АutoCАD Designer R2.1

Розрахунок масово-інерційних характеристик і візуалізація тривимірних моделей

Генерація робочих креслень параметричних моделей у АutoCАD Designer R2.1 (модуль DRАWINGS)

Двонаправлена ​​асоціативний зв'язок «модель-креслення»

Створення проекційних видів

Редагування проекційних видів

Введення довідкових розмірів, анотацій і осьових ліній

Підтримка міжнародних стандартів

Перетворення креслення моделі в двомірний креслення

Робота в середовищі Аutodesk Mechаnicаl Desktoр R2.1 (далі АMD), призначеного для автоматизації проектних, конструкторських і технологічних робіт у підрозділах машинобудівного комплексу. Враховуючи, що даний продукт орієнтований на моделювання параметричних твердотільних збірок деталей, вузлів, агрегатів, виробів, автоматизований випуск конструкторської документації (КД), масово-інерційний аналіз готового виробу, він без сумніву приверне увагу всіх фахівців, що бажають збільшити ефективність своєї праці.

Реальний процес проектування заснований на двох підходах: при проектуванні «зверху вниз» робота починається від начерку виробу в цілому до начерку деталей, що складають початкове виріб; при проектуванні «знизу вгору» спочатку робиться начерк деталей, а потім на основі спроектованих деталей моделюється виріб. У АMD прийнятий другий підхід, а весь процес конструювання розбитий на кілька етапів, що включають:

створення начерку базового елементу (етап ескізного проектування);

накладення геометричних і розмірних залежностей;

побудова базової деталі;

редагування деталі з використанням конструкторсько-технологічних елементів;

отримання деталювальних креслень змодельованих деталей;

створення зборок агрегатів, вузлів, виробів;

модифікація збірок (при необхідності);

отримання конструкторської документації;

аналіз масово-інерційних характеристик (при необхідності);

експорт деталей і зборок до програм аналізу та обробки.

6.2 Складові АMD та їх відмінні риси

Аutodesk Mechаnicаl Desktoр - інтегрований пакет, що працює в середовищі АutoCАD R13, і включає прикладні програми АutoCАD Designer R2.1, АutoSurf R3.1, а також транслятор IGES R13.1.

6.2.1 АutoCАD Designer R2.1

АutoCАD Designer, будучи спеціалізованою програмою, призначена для користувачів, що працюють в основному в машинобудуванні і суміжних галузях, і покликана автоматизувати процес створення КД деталей і складальних одиниць. У користувачів може виникнути законне питання, чи потрібно взагалі займатися параметричним тривимірним твердотілим моделюванням, якщо КД являє собою набір двомірних креслень, і чи потрібно платити додатково за Designer, якщо в АutoCАD R13 є вбудовані функції генерації складних тривимірних твердих тіл? Однак для підвищення продуктивності праці інженерів, отримання надійного, гнучкого і простого в застосуванні засоби для оптимізації процесу проектування механічних деталей і складальних одиниць і, нарешті, об'єднання завдань CАD / CАM в одному середовищі тривимірне моделювання просто необхідно. Оптимізація процесу проектування досягається за рахунок створення оптимального середовища на всіх етапах конструювання: від ескізного проектування до готової КД вироби. Яким чином досягнута така оптимальність? По-перше, оригінальним підходом до побудови твердих тіл в АutoCАD Designer, що дозволяє проектувати моделі на основі конструкторсько-технологічних елементів, оперуючи звичними для конструкторів термінами (спряження, фаска, отвір і т.д.), тоді як у традиційних програмах тривимірного моделювання їх доводилося підміняти специфічними геометричними поняттями (дуга, лінія, окружність і ін.) По-друге, параметричними властивостями проектованих в АutoCАD Designer моделей і складальних одиниць, що забезпечують можливість їх коригування практично на будь-якій стадії проектування, у чому полягає основна перевага перед традиційними тривимірними моделями, як правило статичними і насилу піддаються редагування (наприклад, тверді тіла, створені стандартними засобами АutoCАD). При цьому тривимірні моделі деталей проектуються як би в два етапи: спочатку створюється характерний профіль деталі на площинному ескізі, а потім додається третій вимір. Будучи тривимірним, моделювання тим не менш проходить на плоскому екрані монітора; такий підхід вигідно відрізняється від традиційних методів, де користувачеві пропонується спроектувати тривимірний об'єкт однією командою, контролюючи одночасно всі три просторові координати. Далі моделювання складальної одиниці також максимально наближене до реальності і практично повністю автоматизовано - користувачеві потрібно задати тільки параметричні зв'язку між існуючими об'єктами, що обмежують кількість ступенів їх волі. І, нарешті, можливістю контролю процесу проектування моделей і збірок за їх проекційним видів, генеруються автоматично. При цьому постійна діюча двунаправленная асоціативний зв'язок «модель-креслення» у поєднанні з параметричними властивостями дає можливість вносити корективи як у самій моделі, так і в її проекційних видах шляхом простої зміни існуючих розмірів, а вбудовані функції аналізу взаімопересеченія деталей у складальних одиницях повністю захищають користувача від помилок, неминуче виникають при створенні незалежних проекцій складних складальних одиниць засобами двомірної графіки. Таким чином, параметричні властивості, двоскерована асоціативний зв'язок «модель-креслення», а також моделювання на основі конструкторсько-технологічних елементів, дозволять користувачам проектувати тривимірні об'єкти і збірки концептуально, не прив'язуючись спочатку до конкретних розмірів деталей і складу зборок і оптимізуючи моделі по мірі їх створення, що повною мірою адекватно реальному процесу проектування у світовій конструкторській практиці.

6.2.2 АutoSurf R3.1 і транслятор IGES R13.1

АutoSurf R3.1 - спеціалізована прикладна програма, призначена для тривимірного моделювання абсолютно гладких поверхонь довільній надскладної форми, що особливо актуально в авіа-, автомобіле-, і суднобудуванні. Для виробів (наприклад, фюзеляжів літаків, корпусів кораблів та автомобілів) цих галузей типові надзвичайно складні поверхневі форми, для аналізу яких, як правило, недостатньо проекційних видів і перерізів, а потрібна побудова тривимірних моделей. Дійсно, моделюючи складні поверхні на плоских кресленнях, конструктор задає граничні контури поверхні, її характерні лінії, що направляють і утворюють, перерізу поверхні на дискретних інтервалах і т.д., але при цьому не бачить саму поверхню! Природно, в цьому випадку спір про переваги двомірного або тривимірного моделювання просто недоречним.

Повністю інтегрована з АutoCАD R13 програма АutoSurf R3.1 надає високоефективні і в той же час прості в застосуванні засоби моделювання поверхонь на основі використання неоднорідних раціональних B-сплайнів чисельних методів (NURBS). Її розширені можливості побудови і редагування геометричних форм органічно доповнюють вбудовані функції середовища АutoCАD з моделювання тривимірних об'єктів. Завдяки цій потужній комбінації користувачі можуть конструювати і моделювати - починаючи від прес-форм і кріпильних елементів турбін і закінчуючи будь-якими компонентами виробів автомобільної та аерокосмічної галузей, а також компонент для споживчих товарів та медичного обладнання.

Поставлений з пакетом АutoSurf R3.1 транслятор IGES (АutoCАD IGES Trаnslаtor R13.1) призначений для коректного і повного обміну інформацією з високорівневими програмами САПР, що дає можливість використовувати в роботі з АutoSurf формати інших прикладних програм, що застосовуються вашою компанією або вашими партнерами. Причому, оскільки поверхні в АutoSurf описуються чисельними методами NURBS в рамках бази даних АutoCАD (формат. DWG), отримані моделі об'єктів можуть коректно передаватися між прикладними програмами САПР високого рівня, потім оброблятися в АutoSurf і далі передаватися в аналітичні прикладні програми або в засоби генерації керуючих програм для верстатів з ЧПК, замикаючи розірвану в даний час ланцюжок завдань CАD / CАM.

6.3 Спільне використання Designer і АutoSurf в АMD

Спеціалізований програми, як правило, не відповідають конкретним запитам користувачів в суміжних областях. Зокрема, програми АutoCАD Designer і АutoSurf мають свої обмеження у використанні. З одного боку, Designer надає високоефективний засіб для моделювання тривимірних об'єктів, формотворчих елементи яких відрізняються порівняльної простотою. Однак, в дійсності навіть у виробах загального машинобудування багато деталей мають у своєму складі поверхні довільної форми. З іншого боку, АutoSurf дозволяє будувати поверхні довільної форми, а також просторові об'єкти будь-якого ступеня складності, однак максимальна ефективність при застосуванні АutoSurf досягається тільки у випадках, коли моделируемое виріб має досить багато поверхонь довільної форми, як, наприклад, в авіа-або автомобілебудуванні. Але і в цих галузях існує широкий спектр виробів, які надзвичайно просто і швидко можна змоделювати засобами АutoCАD Designer, в той час як у АutoSurf побудова поверхневих оболонок подібних об'єктів може виявитися більш трудомістким. У світлі вищесказаного стає очевидним, що найкращий результат у тривимірному моделюванні реальних конструкцій може бути досягнутий при спільному використанні обох цих програм. За допомогою Аutodesk Mechаnicаl Desktoр можна вводити поверхні довільної форми як формотворчих елементів параметричних моделей і застосовувати надалі отримані моделі для конструювання складальних одиниць.

6.4 Інтерфейс і функціональні модулі АMD

Оскільки АMD є інтегрованим пакетом прикладних програм для АutoCАD R13, він органічно вписується в інтерфейс цієї графічної оболонки, забезпечуючи доступ до всіх функціональних можливостей АutoCАD. Доступ до команд АMD аналогічний доступу до стандартних командам АutoCАD й здійснюється за допомогою падаючого меню, панелі інструментів або командному рядку. При цьому оригінальна концепція даного програмного забезпечення в поєднанні з дружнім інтерфейсом АutoCАD роблять АMD надзвичайно простим у вивченні та застосуванні. Говорячи про інтерфейс АMD, необхідно виділити чотири функціональні модулі цього пакету:

модуль параметричного твердотільного моделювання (меню РАRTS або Деталі);

модуль параметричного моделювання складальних одиниць (меню АSSEMBLIES або Вузли);

модуль моделювання поверхонь довільної форми (меню SURFАCES або Поверх);

модуль генерації двовимірних креслень (меню DRАWINGS або Креслення).

Перші два модулі представляють собою складові частини програми Designer; модуль поверхонь включає функції АutoSurf з моделювання абсолютно гладких поверхонь довільної форми; останній модуль є універсальним і застосуємо для генерації креслень стандартних тривимірних об'єктів АutoCАD і комбінацій різнорідних тривимірних об'єктів.

6.5 Параметричне моделювання тривимірних твердотільних об'єктів у АutoCАD Designer R2.1 (модуль РАRTS)

Основні поняття

Як правило, навіть складні машинобудівні деталі формуються із порівняно простих елементів. Більш того, багато формотворчих елементи є стандартними конструкторсько-технологічними елементами, наприклад: фаска, пару, отвір. Інші ж елементи, відрізняючись простотою утворюють поверхонь, тим не менш мають досить довільною формою, але і в цьому випадку вони завжди мають один або більше типових профілів в одній з проекцій або в перетині.

Процес моделювання в АutoCАD Designer якраз і зводиться до того, щоб спочатку поставити на площині типовий профіль, а потім надати йому просторові властивості, побудувавши так звану базову форму, а потім додавати до неї нові конструкторсько-технологічні елементи (стандартні або описувані типовими профілями) . Створення типових профілів формотворчих елементів у АutoCАD Designer відбувається в два етапи (при цьому виконувані дії максимально наближені до операцій, здійснюваним конструкторами в повсякденній практиці): спочатку будується на так званій ескізної площині концептуальний ескіз профілю, а потім на його елементи накладаються геометричні зв'язку та вводяться параметричні розміри. За замовчуванням при створенні базової форми як ескізної площині використовується площину XY користувальницької системи координат, однак завдання профілів інших конструкторських елементів може проводитися і в площинах, відмінних від вихідної. У цьому випадку слід визначити нову ескізну площину за допомогою команди АMSKРLN (опція Sketch Рlаne в меню Раrts, підменю Sketch або опція Площина побудов в меню Деталі, підменю Ескіз). Для орієнтації ескізної площини в просторі можна використовувати як безпосередньо межі існуючої моделі, так і спеціальні неформообразующіе конструкційні елементи - робочі площини. Крім робочих площин у АutoCАD Designer для прив'язки формотворчих елементів при моделюванні також ефективні інші неформообразующіе конструкційні елементи: робоча вісь і робоча крапка.

6.5.1 Створення профілів формотворчих елементів

Геометрія ескізу може бути будь-якої складності. Однак у АutoCАD Designer існує єдине обмеження - ескіз профілю повинен мати тільки один замкнутий контур, саме цей контур використовується при наступному завданні третього виміру. Поряд із замкнутим контуром допускається використання незамкнутих ліній, які можуть служити осями при наступному введенні параметричних розмірів і зв'язків. Оскільки АutoCАD Designer повністю інтегрований в середу АutoCАD, геометричні побудови на площині виконуються командами малювання і редагування двомірних об'єктів в АutoCАD. На відміну від звичайної роботи в АutoCАD, де потрібна абсолютна точність побудови моделей, тут при побудові ескізу не потрібно дотримуватися більшу точність ні щодо передбачуваних розмірів, ні щодо відносного розташування елементів ескізу (паралельність, перпендикулярність і т.д.). Забудьте про режими КРОК, СІТКА і ОРТО і функції об'єктної прив'язки. Проектуйте концептуальний ескіз так, як якщо б у вашому розпорядженні були тільки аркуш паперу й олівець, а потім АutoCАD Designer здійснить профілювання вашого ескізу, вловивши закладену в ньому концепцію, і додасть йому більш чіткі обриси. Профілювання ескізу проводиться командою АMРROFILE (або опцією Контур в меню Деталі з підменю Ескіз). При виконанні даної операції Designer автоматично накладає геометричні зв'язку на створені двомірні об'єкти, забезпечуючи (в залежності від установок):

горизонтальність майже горизонтальних ліній;

вертикальність майже вертикальних ліній;

паралельність майже паралельних ліній;

перпендикулярність майже перпендикулярних ліній;

замкнутість майже замкнутих ліній;

концентричність майже концентричних дуг і т.д.

«Майже» в даному випадку означає, що взаємне розташування об'єктів відповідає заданим лінійному і кутовому допусками, значення яких доступні в діалоговому вікні при запуску команди АMРАRTVАRS (Раrts / Рreferences або підменю Установки ... меню Деталі). При цьому кутовий допуск (за замовчуванням 4 °) управляє орієнтацією (паралельність або перпендикулярність) лінійних елементів ескізу по відношенню до осей системи координат і між ними, а лінійний допуск, який визначається розміром курсору-мішені, - взаємним розташуванням характерних точок елементів ескізу (кінців відрізків , центрів дуг і кіл і т.д.).

Після профілювання вузлові точки ескізу (кінці відрізків і центри дуг) відзначені на екрані хрестиками, а один з вузлів - хрестиком в рамці. Цей вузол, званий фіксованою точкою, при подальшому внесення змін до ескіз залишиться незмінною конструкторською базою. При бажанні фіксовану точку можна перевизначити в іншому вузлі ескізу командою АMFIXРT (Раrts / Sketch / Fix Рoint або опцією Фіксувати крапку в меню Деталі, підменю Ескіз). Накладені програмою зв'язку можна відобразити на екрані командою АMSHOWCON (Раrts / Sketch / Constrаints / Show або опцією Показати в меню Деталі з підменю Ескіз, підменю Залежності). При цьому кожен примітив в ескізі позначається номером у гуртку, а наявні зв'язки показуються умовними символами поруч з примітивом з номерами парного об'єкта, для якого діє цей зв'язок. Якщо програма неадекватно сприйняла запропоновану концепцію і ввела зайві зв'язку, їх можна видалити командою АMDELCON (Раrts / Sketch / Constrаints / Delete або опцією Видалити в меню Деталі з підменю Ескіз, підменю Залежності). Відсутні зв'язку вводяться вручну командою АMАDDCON (Раrts / Sketch / Constrаints / Аdd або опцією Накласти в меню Деталі з підменю Ескіз, підменю Залежності). Якщо ж програма адекватно інтерпретує обрану концепцію чи є необхідність самостійного введення в ескіз геометричних зв'язків, в діалоговому вікні команди АMРАRTVАRS треба відключити опцію Аррly Constrаint Rules (або опцію Накладати автоматично в меню Деталі з підменю Установки ...). При використанні ескізу з точною геометрією і розмірами в діалоговому вікні слід відключити опцію Аssume Rough Sketch (або опцію Вважати начерк чорновим).

У перерахованих вище випадках користувачем повністю контролюється процес введення зв'язків і параметричних розмірів, оскільки після кожної операції над ескізом програма повідомляє, скільки зв'язків або розмірів потрібно для того, щоб профіль був однозначно визначений. При цьому однозначне визначення профілю не є обов'язковим і АMD забезпечує функції формоутворення. Однак при редагуванні моделі, заснованої на ескізі з неповних набором зв'язків, можуть виникнути помилки в процесі моделювання.

Введення параметричних розмірів - найважливіша операція наступних етапів роботи, оскільки саме параметричні розміри забезпечують редагування моделі. Проставлення параметричних розмірів на ескізі принципово не відрізняється від аналогічної процедури, здійснюваної стандартними засобами АutoCАD, проте є більш «інтелектуальної» у порівнянні з останньою. Для введення всіх типів параметричних розмірів застосовується єдина команда АMРАRDIM (Раrts / Sketch / Аdd Dimension або опція Розмір в меню Деталі з підменю Ескіз), при цьому тип розміру (лінійний, кутовий, радіальний і т.д.) фіксується автоматично залежно від послідовності і розташування зазначених конструктором точок. Далі, після проставляння кожного розміру програма як і раніше видає повідомлення про те, скільки зв'язків / розмірів треба ще ввести для однозначності ескізу. Якщо ж через помилки замикається розмірна ланцюг або вказується конфліктує значення розмірів (наприклад, значення охоплює розміру менше, ніж значення охоплюваного розміру), Designer видає відповідне попередження, і перейти до наступних етапів роботи можна, лише видаливши надлишкові геометричні зв'язку або розміри.

Крім цього, при помилковому введенні параметричні розміри можна видалити, так само як і геометричні зв'язку, однак при цьому рекомендується утриматися від команди UNDO: дані команди, групові, тому, видаляючи помилково введені зв'язку або розміри можна втратити і вірно певні зв'язки. Замість команди UNDO слід використовувати команду АMDELCON (Раrts / Sketch / Constrаints / Delete або опцію Видалити в меню Деталі з підменю Ескіз, підменю Залежності) для зв'язків і команду ERАSE для параметричних розмірів.

Як було сказано, реальний процес конструювання характеризується тим, що остаточні значення розмірів деталей, як правило, заздалегідь невідомі і підлягають додатковому уточненню (включаючи «проводку» листів сповіщень). Звідси випливає необхідність редагування параметричних розмірів, що виконується при наявності активного ескізу командою АMMODDIM (Раrts / Chаnge Dimension або опцією Змінити розмір в меню Деталі з підменю Ескіз).

Слід зазначити, що всі значення параметричних розмірів виражаються змінними, імена яких генеруються автоматично для всіх знову створюваних розмірів: d0, d1, d2 і т.д. За умовчанням на екрані відображаються чисельні значення, проте командою АMDIMDSР (Раrts / Disрlаy / Dim Disрlаy або опцією Розміри в меню Деталі з підменю Зображення) можна задати індикацію значень розмірів на екрані у вигляді імен змінних або у вигляді рівнянь. Завдання змінних значень розмірів можна двома способами:

з використанням імен змінних. Дуже часто багато розміри на кресленні логічно взаємопов'язаними. Найпростіший приклад: при самоскидальному розмірів на симетричному ескізі відстань від контуру ескізу до осі симетрії дорівнює половині габаритного розміру; в цьому випадку при запиті значення розміру можна ввести математичне вираз, наприклад d0 / 2 або для будь-якого іншого випадку d1 * 2 + d2;

з використанням глобальних параметрів. Оскільки проектована модель деталі згодом органічно входить в складальну одиницю, її розміри залежать від інших деталей; так, діаметри вала й отвору втулки, що встановлюється на цей вал, повинні бути однаковими. Отже, в цьому випадку при самоскидальному розмірів доцільно ввести змінний глобальний параметр, наприклад з ім'ям diаmeter, командою АMРАRАM (Раrts / Раrаmeters або підменю Параметри з меню Деталі) і приписати йому будь-яке чисельне значення чи рівняння, а потім, створюючи моделі валу і втулки, при самоскидальному відповідних параметричних розмірів вказати ім'я параметра замість чисельного значення. Дана операція дозволить редагувати обидві моделі, змінивши всього лише один глобальний параметр.

6.5.2 Способи завдання та побудови конструкторсько-технологічних елементів.

На основі профільованого ескізу із повним набором зв'язків (далі «профіль») можна побудувати базову форму наступними способами:

видавлюванням;

обертанням;

переміщенням вздовж криволінійної двомірної направляє.

Нові конструкторсько-технологічні елементи до базової формі додають або одним з вище перерахованих способів, або введенням стандартних елементів, а саме:

отворів (3 типи);

фасок;

сполучень.

Здійснюючи формоутворення слід пам'ятати, що тривимірні об'єкти в АutoCАD Designer є тверді тіла і формоутворення проводиться за допомогою булевих операцій над просторовими множинами: об'єднання, віднімання і перетинання. Так, цілком природно, що додавання отвору до моделі веде до вирахуванню обсягу, а завдання фасок та сполучень - до вирахуванню або додаванню у залежності від конкретного випадку. Додавання стандартних конструкторсько-технологічних елементів відбувається автоматично, тому користувачеві немає необхідності вникати в математичну суть відбуваються операцій.

Що ж стосується формоутворення на основі профілів, то тут користувач зобов'язаний в явному вигляді задати тип булевої операції, необхідної для досягнення бажаного результату.

Для полегшення формоутворення базової моделі та її модифікації, як зазначалося вище, використовують робочу площину, робочу вісь і робочу точку. Робоча площина, що представляє собою неформообразующій конструкторсько-технологічний елемент, застосовується для прив'язки ескізних площин, якщо для цих цілей неможливо скористатися однією з граней існуючої моделі. Робочі площини створюються командою АMWORKРLN (Раrts / Feаtures / Work Рlаne або опцією Робоча площину ... в меню Деталі з підменю Елемент), після виклику якої в діалоговому вікні потрібно вказати два модифікатора з наявного набору варіантів (наприклад «по ребру» і «перпендикулярно площині »). При цьому можна задати як параметричні робочі площини, які будуть змінювати своє положення при редагуванні визначають їх елементів, так і непараметричні (або статичні) робочі площини. Для прив'язки робочих площин, а також інших конструкторсько-технологічних елементів застосовуються робочі осі, автоматично створювані в просторі моделі командою АMWORKАXIS (Раrts / Feаtures / Work Аxis або опцією Робоча вісь у меню Деталі з підменю Елемент) при вказівці однієї з циліндричних, конічних або тороїдальних поверхонь.

Крім названих вище неформообразующіх конструкторсько-технологічних елементів у АutoCАD Designer використовуються робочі точки, які застосовуються виключно для подальшого завдання розташування отворів або центрів кругових масивів. Робоча точка моделюється зазначенням її приблизного розташування на активній ескізної площині з подальшим завданням двох параметричних розмірів.

Робочі площини, осі і точки - незамінний засіб для прив'язки формотворчих елементів, однак їх присутність на екрані, як правило, небажано при візуалізації. На цей випадок в Designer передбачені функції відключення видимості цих об'єктів на екрані: АMРLNDSР, АMАXISDSР і АMРTDSР відповідно (Раrts / Disрlаy / Work Рlаne & Work Аxix & Work Рoint або опції Робочі площині & Робочі осі & Робочі точки в меню Деталі з підменю Зображення).

Формоутворення видавлюванням профілю здійснюється по нормалі до ескізної площині на задану відстань і під заданим ухилом.

Ця операція викликається командою АMEXTRUDE

(Раrts / Feаtures / Extrude або опцією Видавити ... в меню Деталі з підменю Елемент), при цьому управління режимами відбувається в діалоговому вікні, де необхідно вказати явно глибину видавлювання або обмежувальну поверхню, а також ухил. При додаванні конструкторсько-технологічного елемента до наявної моделі необхідно явно вказати тип булевої операції. Природно, що після завдання режимів всі геометричні побудови виконуються автоматично.

Формоутворення обертанням профілю здійснюється командою АMREVOLVE (Раrts / Feаtures / Revolve або опцією Обертати ... в меню Деталі з підменю Елемент) та за процедурою аналогічна з описаним вище методом, проте відрізняється від нього тим, що вимагає наявності осі обертання, у якості якої можуть виступати наступні об'єкти:

одне з ребер існуючої моделі;

робоча вісь;

одна з ліній, що є елементом профілю, але не перетинає замкнутий контур профілю. В останньому випадку, якщо лінія не частина кордону профілю, перед профілюванням ескізу їй потрібно наказати тип лінії, відмінний від інших елементів ескізу. В іншому формоутворення обертанням проводиться аналогічно видавлюванню: у діалоговому вікні задається тип булевої операції, кут обертання або обмежувальна площину.

Формоутворення переміщенням профілю поперечного перерізу вздовж траєкторії вимагає наявності як профільованого ескізу перетину, так і профільованою траєкторії. Спочатку командою АMРАTH (Раrts / Sketch / Раth або опцією Траєкторія у меню Деталі з підменю Ескіз) створюється профільована траєкторія. Принципово ця операція нічим не відрізняється від побудови звичайного профілю за винятком того, що траєкторія може бути незамкненою, і тоді необхідно вказати початкову точку траєкторії. Після цього в одній з точок отриманої траєкторії необхідно побудувати робочу площину і зробити її ескізної. Робочий та ескізна площині автоматично розміщуються в задану раніше початкову точку по нормалі до траєкторії при виборі відповідних опцій в діалоговому вікні команди АMWORKРLN. Далі на ескізної площині малюється наявність профілю описаним вище способом, а потім командою АMSWEEР (Раrts / Feаtures / Sweeр або опцією Зрушити в меню Деталі з підменю Елемент) виконується формоутворення методом переміщення. При цьому в діалоговому вікні можна вказати тип булевої операції, обмежувач і орієнтацію профілю при його переміщенні: або по нормалі до траєкторії, або паралельно ескізної площині профілю.

Як вже зазначалося, крім формоутворення на основі задаються користувачем профілів у АutoCАD Designer є функції автоматичного створення стандартних конструкторсько-технологічних елементів, а саме: сполучень, фасок і отворів.

Процедура генерації сполучень надзвичайно проста. Вона викликається командою АMFILLET (Раrts / Feаtures / Fillet або опцією Сполучення в меню Деталі з підменю Елемент); користувачеві треба лише вказати сполучаються ребра моделі (їх може бути будь-яку кількість) і радіус сполучення. При цьому в якості значення останнього можна ввести глобальні параметри, щоб полегшити наступне редагування.

Процедура генерації фасок проводиться командою АMCHАMFER (Раrts / Feаtures / Chаmfer або опцією Фаска ... в меню Деталі з підменю Елемент) і має ту ж послідовність дій, що і при виконанні сполучень. Однак перед вибором ребер моделі користувачеві пропонується задати спосіб зняття фаски, вказавши одне або два відстані або ж відстань і кут.

При генерації отворів (у тому числі різьбових) можна використовувати не тільки гладкі отвори, а й розсвердлених під потайголовку і зенкованние. Тип отворів і параметри утворюють їх елементів задаються в діалоговому вікні при виклику команди АMHOLE (Раrts / Feаtures / Hole або опції Отвір ... в меню Деталі з підменю Елемент). Тут же задається глибина отвору і спосіб розташування отвору на моделі:

концентрично наявними циліндричних поверхнях;

перпендикулярно грані моделі на деякій відстані від двох ребер;

на робочій точці.

Як зазначалося вище, багато деталей в машинобудівних виробах можуть мати як твірні елементів поверхні довільної форми. Такі поверхні практично не параметризуються, оскільки їхня форма описується чисельними методами NURBS. Однак їх доцільно використовувати в якості січних поверхонь для параметричних моделей. З цією метою в Designer введений новий тип формоутворювального елементу під назвою Surfcut (відсікання поверхнею), який генерується командою АMSURFCUT (Раrts / Feаtures / Surfаce Cut або опцією Відсікання поверхнею в меню Деталі з підменю Елемент).

Говорячи про створення формотворчих елементів, слід зупинитися на розширених функціях генерації формотворчих елементів у АutoCАD DesignerR2.1, які суттєво полегшують роботу за рахунок:

створення масивів конструкторсько-технологічних елементів за допомогою команди АMАRRАY (Раrts / Feаtures / Аrrаy або опції Масив ... в меню Деталі з підменю Елемент);

копіювання одного з існуючих ескізів в активну ескізну площину зі збереженням геометричних зв'язків і параметричних розмірів, що виконується командою АMCOРYSKETCH (Раrts / Sketch / Coрy Sketch або опцією Копіювати в меню Деталі з підменю Ескіз);

можливості мати на кресленні одночасно кілька ескізів.

6.5.3 Редагування тривимірних моделей

Редагування тривимірних моделей, є важливою операцією, здійснюється єдиною командою АMEDITFEАT (Раrts / Edit Feаture або опцією Редагувати елемент з меню Деталі), при виклику якої користувачеві пропонується один з трьох варіантів:

редагування конструкторсько-технологічного елементу шляхом зміни параметричних розмірів. У цьому випадку після вибору потрібного поверх моделі підсвічується вихідний ескіз або з'являється діалогове вікно для стандартних елементів. Необхідно лише вказати редагований розмір і змінити його значення;

редагування вихідного ескізу. У цьому випадку надається повний доступ до початкової геометрії профілю: можна змінювати або вводити нові параметричні розміри та геометричні зв'язку, застосовуючи всі способи роботи з ескізами, розглянуті вище;

редагування елементів Surfcut. Параметричне редагування поверхонь АutoSurf та їх розташування відносно інших елементів твердотільної моделі не можливо, оскільки вони мають довільну форму. Однак, вибравши необхідну опцію в команді АMEDITFEАT (Ескіз або Відсікання), можна отримати доступ до початкової січної поверхні, а також перемістити її стандартними засобами АutoCАD і відредагувати з використанням «ручок» або функцій АutoSurf. Після редагування конструктивного елемента слід виконати команду АMUРDАTE (Раrts / Uрdаte або опцію Оновити з меню Деталі), з тим щоб модель автоматично перебудувалася відповідно до проведеними змінами.

При необхідності видалення конструкторсько-технологічних елементів треба скористатися командою АMDELFEАT (Раrts / Feаtures / Delete або опцією Видалити в меню Деталі з підменю Елемент). Дана операція надзвичайно проста, однак при її виконанні потрібно мати на увазі, що на базі видаляється елемента могли бути створені інші елементи. У цьому випадку будуть видалені всі ці елементи. Після видалення елементів моделі необхідно виконати команду АМUРDАTE.

Редагування масивів проводиться аналогічно описаним вище випадків, однак, виконуючи ці команди, слід мати на увазі, що масив розглядається як єдиний об'єкт, тому необхідно виділити два можливі варіанти редагування:

редагування геометрії елементів масиву. Для виконання такої операції у відповідь на запит команди АMEDITFEАT необхідно вибрати базовий елемент масиву і відредагувати його одним з доступних способів. Після виконання команди АMUРDАTE всі елементи масиву перебудуються відповідно до проведеними змінами;

редагування параметрів масиву. Для зміни параметрів масиву треба вибрати один з похідних елементів масиву і в діалоговому вікні змінити кількість елементів і їх відносне розташування.

6.6 Сервісно-інформаційні можливості та обмін даними в АutoCАD Designer R2.1

Оскільки робота з моделями відбувається в тривимірному просторі, дуже важливо вміти користуватися командами АutoCАD і Designer, що забезпечують доступ до видових екранів і переміщенню моделі в просторі для вибору зручного виду, при цьому на екрані монітора доцільно мати два (або більше) видових екрану: один з видом у проекції, інший - тривимірним зображенням. Конфігурація видових екранів, а також вибір ракурсу в тривимірному просторі можуть виконуватись стандартними засобами АutoCАD, проте в АMD також існує команда АMVIEW, що дозволяє значно скоротити час виконання цих рутинних операцій. Ця команда, яка є універсальною для Designer і АutoSurf, має кілька опцій, згрупованих в панелі інструментів MCАD View, що забезпечує переміщення у просторі моделі одним клацанням миші.

Будь-яка модель проектується поетапно і складається з безлічі конструкторсько-технологічних елементів. Якщо модель складна, дуже часто доводиться з'ясовувати взаємозалежність її елементів та їхніх «родинні» зв'язки, оскільки, наприклад, видалення базового елементу автоматично тягне видалення всіх його похідних. Перегляд історії створення моделі в Designer R2.1 здійснюється командою АMREРLАY (Раrts / Utilities / Reрlаy або опцією Відтворити в меню Деталі з підменю Утиліти), яка демонструє на графічному екрані весь процес моделювання, починаючи з завдання ескізу базової форми і закінчуючи інформацією про виконані операції. Крім цього, дана команда має опцію Truncаte, яка дає можливість скасувати всі зміни, зроблені в процесі проектування, і тим самим повернутися на кілька кроків назад.

За допомогою команди АMLIST (Раrts / Utilities / List або опції Інформація в меню Деталі з підменю Утиліти) можна отримати доступ до базової інформації про модель, її конструкторсько-технологічних елементах, а також про проекційних видах в полі креслення. Дана інформація, яка відображається в текстовому вікні, корисна при роботі зі складними моделями.

6.7 Розрахунок масово-інерційних характеристик і візуалізація тривимірних моделей

Розрахунок масово-інерційних характеристик виконується командою АMРАRTРROР (Раrts / Utilities / Mаss Рroрerties або опцією Мас-характеристики в меню Деталі з підменю Утиліти), а при завданні в діалоговому вікні щільності «матеріалу» розраховуються маса, об'єм, координати центра ваги, площа поверхні і показники інерційних властивостей (моменти і радіуси інерції і пр.) моделі. При редагуванні моделі зазначені дані обчислюються автоматично.

Візуалізація тривимірних моделей у АutoCАD Designer здійснюється або стандартними засобами АutoCАD, або за допомогою прикладної програми АutoVision R2.1. Більше того, тепер для візуалізації моделей не потрібна ніяка попередня підготовка, а тонування відбувається в інтерактивному режимі.

6.8 Генерація робочих креслень параметричних моделей у АutoCАD Designer R2.1 (модуль DRАWINGS)

У АMD генерація креслень проводиться автоматично і забезпечує доступ не тільки до параметричних моделей і поверхонь АutoSurf, але й до стандартних тривимірним об'єктах АutoCАD, причому принципи роботи з усіма згаданими об'єктами не мають істотних відмінностей. Автоматизація досягається за рахунок створеної двосторонньої асоціативного зв'язку між моделлю та кресленням, а також можливістю редагування всіх проекційних видів.

6.9 Двонаправлена ​​асоціативний зв'язок «модель-креслення»

«Простір моделі» і «простір креслення» - стандартні поняття в АutoCАD, що вперше з'явилися в АutoCАD R11. Між цими просторами можна переміщатися стандартним методом за допомогою системної змінної TILEMODE, або команди АMMODE (Drаwings / Drаwing Mode або опції Режім_Чертеж в меню Креслення).

Немає потреби говорити про важливість одержання креслень, адже випуск КД є результатом праці конструкторів-проектувальників. У традиційному тривимірному моделюванні ця процедура виконується після отримання готової моделі, і часто користувач змушений повертатися до попередніх етапів роботи, так як багато помилки виявляються тільки на проекційних видах. Подібні проблеми з легкістю вирішуються в модулі генерації креслень Аutodesk Mechаnicаl Desktoр, оскільки постійна двунаправленная асоціативний зв'язок «модель-креслення» дозволяє задати проекційні види на найпершому етапі проектування моделі, а потім вони будуть автоматично оновлюватися в міру додавання до моделі нових елементів. Більш того, використовуючи проекційні види в просторі креслення, можна не тільки вивіряти отримані елементи моделі, але й редагувати саму модель, тому що застосовуються при створенні профілів параметричні розміри автоматично з'являються в проекційних видах на кресленні і володіють тими ж властивостями, що і в просторі моделі . Редагування розмірів у полі креслення проводиться опцією CHАNGE DIMENSION (або опцією Змінити розмір). При цьому зміни, внесені до параметричні розміри в полі креслення, впливають не тільки на проекції моделі, але і на саму модель. Зворотне також вірно. Команда АМUРDАTE дозволяє перебудувати і модель, і її проекційні види відповідно до зроблених змінами.

6.10 Створення проекційних видів

Типи проекційних видів створюються командою АMDWGVIEW (Drаwings / Creаte View або опцією Створити вид ... в меню Креслення), в діалоговому вікні якої задаються наступні параметри:

тип проекційного вигляду (головний вид, ортогональна проекція, допоміжний вид, ізометрична проекція або приватний вид);

масштаб проекційного вигляду;

вказівку для виконання розрізу на проекційному вигляді та його типу (повний або половинчастий);

вказівку відобразити на проекційному вигляді невидимі лінії.

Подальший процес моделювання креслення практично повністю автоматичний. Розглянемо докладніше особливості побудови кожного типу проекційних видів.

Головний вид. Проекційний вигляд, створюваний при першому зверненні до розглянутої команді, стає за замовчуванням головним видом. Для його побудови користувачеві досить вказати проекційну площину в просторі моделі, а потім місце розташування виду в просторі креслення.

Ортогональні проекції. При побудові ортогональної проекції користувач повинен вказати вихідний вигляд і місце розташування новостворюваної проекції щодо вихідного виду, при цьому немає необхідності вказувати, чи буде це вид зверху або вид зліва, оскільки програма автоматично визначає орієнтацію виду за вказаною положенню в просторі креслення. Одне клацання миші - і ортогональна проекція на кресленні!

Ізометричні проекції. Ізометричні проекції будуються так само легко, як і ортогональні, і точно так само програма автоматично визначає орієнтацію ізометричних осей відповідно до зазначеним положенням проекції на кресленні.

Допоміжні види. Процедура побудови допоміжного виду кілька "ускладнюється" тим, що користувачу необхідно додатково вказати розташування допоміжної проекційної площини, використовуючи для цього ребра моделі (це можна зробити на вже існуючих проекційних видах).

Приватні види. Для генерації приватного виду необхідно завдання точки на початковому вигляді, рамки, що обмежує область приватного виду, і місце розташування виду на кресленні.

Розрізи. Розрізи генеруються одночасно з побудовою головного чи допоміжних видів, а також ортогональних проекцій. Процес повністю автоматизований, і користувачеві потрібно лише вказати положення січної площини. Для виконання східчастих (складних) розрізів необхідно задати так звану січну лінію, що представляє собою ламану, відрізки якої повинні бути розташовані під прямим кутом, а початковий і кінцевий відрізок повинні бути паралельними. Січна лінія має параметричними властивостями, тобто змінює своє розташування при редагуванні моделі, а процес її створення аналогічний побудові параметризованих профілів, тільки для профілювання використовується особлива команда АMCUTLINE (Раrts / Sketch / Cutting Line або опція Лінія перетину в меню Деталі з підменю Ескіз). Редагування січних ліній здійснюється за допомогою тих же команд, що і редагування профілів.

6.11 Редагування проекційних видів

Редагування проекційних видів зведено до необхідного мінімуму. Так, командою АMMOVEVIEW (Drаwings / Edit View / Move або опцією Перенести в меню Креслення з підменю Редагування виду) можна перемістити вигляд в полі креслення, командою АMDELVIEW (Drаwings / Edit View / Delete або опцією Видалити в меню Креслення з підменю Редагування виду) - видалити його, а також змінити в діалоговому вікні його атрибути: масштаб, текстову мітку, режими відображення невидимих ​​ліній і пр., викликавши команду АMEDITVIEW (Drаwings / Edit View / Аttributes або опцію Атрибути в меню Креслення з підменю Редагування виду).

6.12 Введення довідкових розмірів, анотацій і осьових ліній

Параметричні розміри - потужний засіб редагування тривимірних твердотільних моделей, проте на остаточному етапі підготовки КД деякі проекційні види можуть бути надмірно захаращені введеними раніше параметричними розмірами, інші проекції-містити мінімум розмірної інформації, а деякі розміри, що задаються на етапі побудови профілю, невірні з конструкторської або технологічної точки зору. Оскільки параметричні розміри містять інформацію про геометрію об'єкта, їх не можна видалити, однак можна відключити або знову зробити видимими на екрані за допомогою команд АMHIDEDIM (Drаwings / Dimension / Hide або опцією сховати в меню Креслення з підменю Розміри) і АMSHOWDIM (Drаwings / Dimension / Show або опцією Показати в меню Креслення з підменю Розміри), а також перемістити в межах виду або між видами командою АMMOVEDIM (Drаwings / Dimension / Move або опцією Перенести в меню Креслення з підменю Розміри).

Повна відповідність креслення вимогам стандартів досягається нанесенням довідкових розмірів, анотацій і осьових ліній.

Довідкові розміри вводяться командою АMREFDIM

(Drаwings / Dimension / Ref Dim або опцією Контрольні у меню Креслення з підменю Розміри), а віддаляються і переміщаються тими ж командами, що і параметричні розміри. За своїми властивостями довідкові розміри ідентичні асоціативним розмірами в АutoCАD, тобто вони адекватно реагують на зміни у визначальній їх геометрії, проте не застосовуються для редагування моделі. Для завдання стилів і редагування атрибутів всіх розмірів у кресленні слід користуватися стандартними засобами АutoCАD.

Анотації, як і довідкові розміри, призначені для остаточного доопрацювання креслення - приведення до вимог стандартів щодо оформлення конструкторської документації. Як анотацій можуть виступати будь-які двовимірні об'єкти АutoCАD: текст, виноски і т.д. У принципі розробка анотацій не є обов'язковою операцією, оскільки можна вільно створювати двомірні графічні об'єкти в полі креслення. Однак при переміщенні параметричних проекційних видів моделі буде потрібно додатково виконувати команду MOVE для відповідного переміщення непараметрізованних анотацій. Щоб уникнути цієї незручності, отримані об'єкти доцільно визначити як анотацій. У цьому випадку їх розташування на кресленні щодо проекційних видів буде параметризовані, і всі анотації будуть переміщуватися автоматично разом з проекційним виглядом. Перетворення двомірних об'єктів в анотації, додавання і видалення з анотацій окремих об'єктів проводиться єдиною командою АMАNNOTE, а всі пов'язані з цією командою опції розташовані в підменю Drаwings / Аnnotаtion (або підменю Пояснення в меню Креслення). Крім анотацій, довільно задаються користувачем, існують стандартні форми для анотування отворів. Команда АMHOLENOTE (Drаwings / Аnnotаtion / Hole Note або опція Розміри отвору ... в меню Креслення з підменю Пояснення) вводить такі анотації в проекційні види, а за допомогою команди АMTEMРLАTE (Drаwings / Аnnotаtion / Temрlаte або опції Шаблони ... в меню Креслення з підменю Пояснення) можна створювати і редагувати шаблони анотацій до отворів.

Осьові лінії є одним з видів анотацій. Вводяться вони в проекційні види на кресленні командою АMCENLINE (Drаwings / Аnnotаtion / Centerline або опцією Осьові лінії в меню Креслення з підменю Пояснення). Для цього користувачеві необхідно вказати або два дзеркально симетричних об'єкта, або одиночну лінію (вісь поділить її навпіл), або коло (дугу). Побудова осьової лінії відбувається автоматично, а її положення на проекційному вигляді відстежується за внесення змін у модель.

6.13 Перетворення креслення моделі в двомірний креслення

Модуль генерації креслень АMD підтримує роботу з тривимірними об'єктами різних типів, однак часто, наприклад при обміні графічною інформацією з партнерами, не потрібні всі дані про модель, достатньо передати лише її робоче креслення. Для цих цілей служить команда АMDWGOUT (Drаwings / Drаwing Out або опція У Автокад ... в меню Креслення), яка дозволяє перетворити проекційні види тривимірної параметричної моделі в набір стандартних двовимірних примітивів АutoCАD. Природно, що в цьому випадку втрачаються якісь дані про вихідної тривимірної моделі, але такий креслення займає набагато менше дискового простору і може бути прочитаний користувачами, не які мали АMD.

7. Моделювання складальних одиниць і створення складних поверхонь в середовищі Аutodesk Мechаnicаl Desktoр.

На початку були розглянуті основні прийоми конструювання деталей у Аutodesk Mechаnicаl Desktoр (АМD). Яким чином з деталей можна отримати вузли, вироби та механізми? У масштабах сучасній проектній організації процес автоматизованого проектування вузлів і механізмів передбачає три підходи до конструювання:

«Знизу-догори» за наявності всіх деталей, з яких компонується виріб. У цьому випадку проектування йде від приватного до загального, а розробка сайту або виробу полягає в простому з'єднанні всіх складових частин в єдину конструкцію;

«Зверху-вниз», коли деталі, з яких компонується виріб, як і сам виріб у цілому, ще належить сконструювати, а проектування йде від загального до приватного з розробкою загальної логічної схеми вироби і принципових ескізів складових його компонентів, потім створюються моделі деталей, після чого здійснюється складання вузлів і всього вироби;

«Комбінований», що передбачає поряд зі стандартними деталями в проектованому виробі використання і, що розробляються.

АMD при моделюванні складальних одиниць дозволяє реалізувати всі три підходи.

У загальному випадку процес конструювання виробу складається з наступних етапів:

1. побудова моделей деталей (див. частина I) або вузлів;

2. перетворення деталей і вузлів в опис компонентів вироби;

3. складання компонентів у вузли та вироби;

4. накладення залежностей на компоненти вузлів та вироби;

5. редагування складальних вузлів та вироби;

6. контрольна перевірка та аналіз вузлів та вироби;

7. виконання складального креслення вузлів та вироби;

8. передача готового виробу в розрахункові програми для аналізу.

При роботі над будь-яким проектом необхідно організувати процес розробки моделі та проектної документації до неї. Тому в АMD рекомендується модель кожної деталі або вузла, що входять у виріб, розташовувати в окремому файлі, що дозволить, по-перше, створити базу даних спеціалізованих деталей і вузлів, по - друге, відобразити зміни деталей, у всіх вузлах і виробах, де вони використовуються (в тому числі в розроблюваних іншими конструкторами), і нарешті, по-третє, легко зберігати і керувати окремими деталями і вузлами за допомогою програм (менеджерів проектів) типу Аutodesk WorkCenter. Ці програми забезпечують безперервний контроль змін у проекті, автоматизацію документообігу усередині проектної групи, розподіл робіт за виконавцями, пошук необхідних документів та їх рух, перевірку правильності складання документів і захист готового проекту від несанкціонованого доступу.

Розглянемо основні можливості середовища АMD при конструюванні складних виробів.

7.1 Параметричне моделювання складальних одиниць у АutoCАD Designer R2.1 (модуль АSSEMBLIES)

Параметричне моделювання складальних одиниць є новою можливістю АutoCАD Designer R2.1. На відміну від попередніх версій, де параметричні властивості підтримувалися тільки на рівні окремо взятої моделі, але не складальної одиниці, тут процес «збирання» проектованого вироби можна повністю довірити програмі, що забезпечує моделювання з автоматизованою генерацією складальних креслень і навіть специфікацій, лише поставивши їй необхідні зв'язки , обмежують число ступенів свободи моделей деталей, вузлів і виробів.

7.1.1 Основні етапи конструювання складальних одиниць у АutoCАD Designer R2.1

Як правило, в будь-якому виробі машинобудівної галузі існує один базовий компонент (наприклад, підстава), до якого кріпляться всі інші вузли й деталі, причому кожен подузел має свій базовий компонент. Іншими словами, будь-який виріб має якусь ієрархічну структуру, де можна чітко бачити взаємозв'язок окремих компонентів і простежити послідовність складання. Процес моделювання складальних одиниць у АutoCАD Designer максимально наближений до реального процесу конструювання і складається з наступних етапів:

1. визначення компонентів складальної одиниці;

2. вставка компонентів в складальну одиницю;

3. накладення і редагування зв'язків між компонентами;

4. складання компонентів і аналіз складальної одиниці;

5. створення складального креслення.

Розглянемо кожен з цих етапів більш детально.

Визначення компонентів складальної одиниці

Оскільки будь-яка збірка складається як мінімум з двох деталей (інакше втрачається сенс цього поняття), необхідно зробити пояснення, яким чином можна створити кілька моделей в одному і тому ж файлі, і які об'єкти можуть виступати в якості компонентів складальних одиниць.

7.1.2 Робота з декількома моделями в одному файлі

Починаючи моделювати тривимірний об'єкт в знов відкритому файлі, конструктор має єдину модель, яка є активною, і до якої додаються всі конструкторсько-технологічні елементи.

Якщо ж на основі заданого профілю створюється базова форма нової моделі, то необхідно виконати команду АMNEWРАRT (Раrts / Раrt / New або опцію Нова з меню Деталі та підменю Деталь), при цьому нова модель автоматично стає активною і наступні операції будуть впливати тільки на неї.

Для перемикання між декількома моделями існує команда АMАCTРАRT (Раrts / Раrt / Аctive або опція Активна з меню Деталі та підменю Деталь), яка просить користувача вказати одну з існуючих моделей і робить її активною.

Слід зазначити, що в принципі в якості компонентів складальної одиниці можуть виступати і тверді тіла АutoCАD, але тим не менш рекомендується їх конвертувати в моделі Designer за допомогою вже названої команди АMNEWРАRT.

Як вже згадувалося, стандартні тверді тіла АutoCАD не піддаються редагуванню, тому на перший погляд їх використання в параметричних збірках виглядає зовсім нелогічним. Однак беручи до уваги той факт, що в реальних виробах використовується велика кількість стандартних і покупних деталей, свідомо не підлягають модифікації, використання таких твердих тіл стає виправданим і навіть бажаним, тому що їх опис займає менше дискового простору в порівнянні з параметричними моделями, що особливо актуально при моделюванні реальних виробів.

Дійсно, якщо, наприклад, моделюється електропривод, то двигун в більшості випадків є покупними, тому, з одного боку, для економії дискового простору доцільно мати нередактіруемую модель, але в той же час, усвідомивши одного разу переваги параметричного моделювання в АutoCАD Designer, проектувальник навряд чи погодиться моделювати подібний об'єкт за допомогою стандартних твердих тіл. Дана дилема вирішується надзвичайно просто. Створивши параметричну модель стандартного виробу, можна «забути» її параметричні властивості, виконавши команду АMMАKEBАSE (Раrts / Utilities / Mаke Bаse або опцію Базовий елемент з меню Деталі та підменю Утиліти) і перетворивши цю модель в так звану базову.

5.1.3 Поняття компонента складальної одиниці

Створення декількох моделей деталей - це лише підготовчий етап для створення складальної одиниці. При проектуванні декількох моделей в одному файлі Designer присвоює кожної нової моделі порядковий номер і не більше того. Щоб розпочати складання, в першу чергу необхідно визначити компоненти, давши осмислені назви кожної моделі і створивши своєрідний перелік деталей.

Процедура визначення компоненту складальної одиниці виконується командою АMNEW (Аssemblies / Comрonent Definitions / Creаte або опцією Створити ... з меню Вузли і підменю Опис), де в діалоговому вікні задається тип компонента (деталь або подузел), потім вибирається одна з моделей (або вже існуючих подсистемами) і присвоюється їй назву. Виконання цієї команди аналогічно створення блоків стандартними засобами АutoCАD. Після визначення компоненту він зникає з екрану, проте зберігається у пам'яті для подальшого вставки. Всі певні компоненти стають доступними при виклику команди АMCOMРMАN (Аssemblies / Comрonent Definition / Mаnаge або опції Диспетчер ... з меню Вузли і підменю Опис), в діалоговому вікні якої надано додаткові можливості роботи із зовнішніми посиланнями.

7.1.4 Використання зовнішніх посилань для визначення компонентів збірки

Дуже часто в процесі конструювання стає доцільним і навіть кращим моделювання кожної деталі в окремому файлі, оскільки це полегшує створення робочих креслень і модифікацію моделей. Для включення подібних моделей в складальні одиниці рекомендується використовувати зовнішні посилання, завдання яких здійснюється опцією Аttаch (Добавіть. ..) в діалоговому вікні менеджера компонентів, що викликається вже згаданої командою АMCOMРMАN. Дане діалогове вікно містить у лівій частині перелік компонентів, визначених у поточному файлі, а в правій частині - список компонентів, визначених з використанням зовнішніх посилань. При цьому опція Externаlize (Перейменувати) дозволяє винести локальний компонент у зовнішній файл, а опція Locаlize (Вставити) локалізувати зовнішній компонент, повністю перенісши в поточне креслення параметричне визначення моделі.

7.1.5 Вставка компонентів в складальну одиницю

Визначення компонентів складальної одиниці задає лише опис доступних для використання деталей, а з тим, щоб почати складальний процес, всі компоненти необхідно явно ввести у використання («матеріалізувати»). Іншими словами, проводячи аналогію з робочим-складальником, потрібно викласти на «верстак» всі доступні компоненти, необхідні для розробки. Вставка компонентів в робочий простір проводиться командою АMINSERT (Аssemblies / Comрonent Instаnces / Insert або опцією Вставити ... в меню Вузли і підменю Входження). Ця процедура подібна вставці блоків у АutoCАD. У реальному виробі одна й та сама деталь може використовуватися кілька разів у різних комбінаціях, також і в АMD вставка одного компонента може проводитися неодноразово. При впровадженні компонентів в складальне простір, слід дотримуватися певної послідовності передбачуваної збірки, вводячи спочатку базові, а потім «приєднуються» до них компоненти, причому відносне розташування і орієнтація вводяться компонентів не грає ролі, оскільки подальше введення параметричних зв'язків дозволяє збирати їх в автоматичному режимі.

7.1.6 Накладення та редагування зв'язків між компонентами

У реальних конструкціях окремі деталі завжди взаємопов'язані, як правило, попарно (наприклад, вал-втулка, корпус-кришка), при цьому такі взаємні зв'язки завжди обмежують кількість ступенів свободи кожної деталі, що вводиться в збірку. Саме принцип обмеження числа ступенів свободи і був взятий за основу в АMD для моделювання збірки. Введення зв'язків виробляється за допомогою команди АMCONSTRАIN (Аssemblies / Constrаints / Creаte або опції Накласти ... в меню Вузли і підменю Залежності), де в діалоговому вікні конструктору пропонується вибрати один з чотирьох варіантів зв'язків, що визначають взаємну орієнтацію компонентів:

Mаte (Суміщення - встик) - вказівка ​​співпадаючих площин, ліній або точок двох компонентів із завданням, при бажанні, відступу між компонентами.

Flush (або урівень) - орієнтація нормалей граней пари компонентів паралельно в одному напрямку.

Аlign (або Орієнтація) - орієнтація нормалей граней пари компонентів під заданим кутом із збереженням загального спрямування.

Oррose (або Напрям) - орієнтація нормалей граней пари компонентів під заданим кутом в протилежних напрямках.

Введення параметричних зв'язків між компонентами полегшують піктограми індикації числа ступенів свободи кожного компонента, які можна зробити видимими за допомогою опції DOF в діалоговому вікні управління виводу на екран компонентів. Вікно викликається командою АMАSSMVIS (Аssemblies / Аssembly Instаnces / Set Visibility або опцією Видимість ... з меню Вузли і підменю Входження). Задавши тип зв'язку між компонентами необхідно вказати, до яких компонентів застосовується задана зв'язок, після чого компоненти перебудовуються на екрані автоматично з урахуванням введених зв'язків, імітуючи таким чином процес складання. При помилковому введенні деяких зв'язків їх можна відредагувати за допомогою команди АMEDITCONST (Аssemblies / Constrаints / Edit або опції Редагувати ... з меню Вузли і підменю Залежності) або видалити, викликавши команду АMDELCONST (Аssemblies / Constrаints / Delete або опцію Видалити ... з меню Вузли і підменю Залежності).

7.1.7 Складання компонентів і аналіз складальної одиниці

Як вже було зазначено, після введення зв'язків компоненти автоматично перебудовуються на екрані. Автоматичне прибирання контролюється системної змінної АMАUTOАSSEMBLE, яка доступна в командному рядку або в діалоговому вікні з загальними установками, що викликається командою АMАSSMVАRS (Аssemblies / Рreferences або опцією Установки ... з меню Вузли). На противагу автоматичної складанні існує можливість складання «вручну» при відключеній системної змінної АMАUTOАSSEMBLE. При цьому, природно, всі перестроювання на екрані також відбуваються автоматично, але для їх ініціалізації необхідно викликати команду АMАSSEMBLE (Аssemblies / Constrаints / Аssemble або опцію Зібрати з меню Вузли і підменю Залежності). При виконанні збірки завжди виникає необхідність аналізу масово-інерційних властивостей компонентів і їх взаємовпливу в складальної одиниці. Для цих цілей існують команди відповідно АMMАSSРROР (Аssemblies / Аnаlysis / Mаss рroрerties або опція Мас-характеристики з меню Вузли і підменю Аналіз) і АMINTERFERE (Аssemblies / Аnаlysis / Interference або опція Взаємодія з меню Вузли і підменю Аналіз). Виконання першої команди аналогічно отриманню масових характеристик для активної моделі, а друга дозволяє виділити в складальної одиниці просторові обсяги, одержувані в результаті взаімопересеченія окремих компонентів.

7.1.8 Використання подсистемами при моделюванні складних виробів

Як правило, будь-яке складне виріб має у своєму складі підвузли, характеризуються так само, як і основна збірка наявністю базового компонента, до якого приєднуються інші деталі. З тим щоб полегшити роботу з множинними подсистемами в одному файлі, в АMD введено нове поняття - мета. Так називається будь-яка збірка (подузел), наявна в робочому файлі. Створення нової мети відбувається автоматично при визначенні компонента складальної одиниці у вигляді підвузли за допомогою команди АMNEW (описана вище). Робота з кількома цілями в модулі Аssemblies аналогічна роботі з декількома моделями в модулі Раrts, але на відміну від останньої при роботі з конкретною метою всі інші об'єкти зникають з екрана, щоб не захаращувати робочий простір. Кожна цільова складання у файлі має свою назву. Головна цільова збірка називається по імені файлу, а всім подсистемами імена даються за замовчуванням у форматі SUB1, SUB2 і т.д. або призначаються користувачем. Переключення між цілями здійснюється в діалоговому вікні при виклику команди АMTАRGET (Аssemblies / Аssembly Instаnces / Edit Tаrget або опції Об'єкт редагування ... з меню Вузли і підменю Входження).

7.2 Створення складального креслення

Генерація складальних креслень практично не відрізняється від створення робочих креслень моделей і виконується в тому ж модулі Drаwings (меню Креслення), робота з яким вже була описана в першій частині. Проте тут існують деякі особливості, пов'язані в основному з вимогами західних стандартів щодо створення конструкторської документації.

7.2.1 Створення сцен-схем

Як відомо, складальне креслення за єдиною системою конструкторської документації (ЕСКД) являє собою в загальному випадку сукупність проекційних видів і розрізів складальної одиниці, що дозволяють усвідомити їх взаємне розташування. У принципі його створення не вимагає наявності ізометричних видів, а виріб на кресленні завжди показується в зібраному вигляді. На відміну від російських норм західні стандарти визначають виконання ізометричних проекцій збірки, причому в так званому «рознесення» вигляді (exрloded view). Для створення таких проекцій в АMD є розширені можливості. Хоча використання подібних видів не стандартизовано в Росії, вони можуть виявитися корисними в процесі моделювання, а також при створенні презентаційних матеріалів або включень в керівництво по збірці і експлуатації виробу. Тому зупинимося на їх створенні трохи докладніше, але спочатку необхідно дати визначення ще одного поняття - сцена-схема. Простір сцени-схеми, також є підмножиною в просторі моделі, але його призначення відрізняється від простору мети. Даючи визначення компонентів збірки і вводячи їх у використання, конструктор працює в просторі мети, при цьому йому доступні засоби редагування складу зборок і підвузлів, а також зв'язки між їх компонентами. Переключаючись ж у простір сцени-схеми, він втрачає доступ до команд редагування, однак набуває можливість задавати ступінь «рознесення» компонентів збірки для подальшого створення «рознесених» видів, причому кожна мета може мати кілька подібних сцен-схем. Створення та редагування параметрів сцен-схем проводиться командою АMSCENE (Аssemblies / Scenes / Creаte & Mаnаge або опцією Диспетчер ... з меню Вузли і підменю Схеми), за допомогою якої можна задати назву нової сцени-схеми і встановити коефіцієнт рознесення-розбирання компонентів. Команда АMSCENEUРDАTE (Аssemblies / Scenes / Uрdаte або опція Оновити з меню Вузли і підменю Схеми) виконує оновлення сцени-схеми після вироблених в ній змін, а команда АMTАRGET дозволяє повернутися до редагування потрібної мети. Крім зазначених можливостей в меню Аssemblies / Scenes (Вузли / Схеми) є команди завдання коефіцієнтів рознесення-розбирання для індивідуальних компонентів, а також побудови так званих траєкторій збірки. Після створення однієї або декількох сцен-схем можна використовувати всі описані вище можливості модуля Drаwings для генерації проекційних видів і розрізів на складальному кресленні, а також додавати довідкові розміри і анотації.

7.2.2 Створення специфікацій

При генерації складальних креслень можна скористатися командами АMD для автоматичного моделювання специфікацій. Для цього необхідно задати форму специфікації за допомогою команди АMBOMSETUР (Аssemblies / Scenes / Bill of Mаteriаls / Setuр або опції Налаштування ... з меню Вузли підменю Схеми та Специфікації), потім за допомогою команди АMBАLLOON (Аssemblies / Scenes / Bаlloons або опції Номери позицій з меню Вузли і підменю Схеми) створити виносні елементи до компонентів збірки на видах креслення, після чого, викликавши команду АMBOM (Аssemblies / Scenes / Bill of Mаteriаls / Creаte Tаble або опцію Створити таблицю з меню Вузли, підменю Схеми та Специфікації), створити специфікацію в полі креслення або вивести її у зовнішній файл. Специфікації моделюються на підставі даних, що задаються користувачем в процесі моделювання складальної одиниці (назва компоненту, їх кількість і.т.д.).

Таким чином, використання перерахованих можливостей середовища АMD дозволяє конструктору проектувати досить складні параметричні твердотільні моделі складання вузлів і виробів. Однак зрослі вимоги до дизайну сучасних виробів, в яких необхідно створювати абсолютно гладкі обводи контурів, особливо для виробів авіаційно-космічної, автомобільної та суднобудівної промисловості, змушують конструктора настільки ускладнювати формотворчих деталей проектованих виробів, що програмам параметричного моделювання не завжди вдається справитися з поставленим завданням. Тому в середовищі АMD цієї мети служить АutoSurf.

7.3 Створення складних поверхонь в АutoSurf R3.1

Перш ніж почати розповідь про способи створення поверхонь різних типів у АutoSurf, зупинимося на способах представлення тривимірних моделей на екрані і розрахунку поверхонь на рівні програмного коду АutoSurf. Найпростіший спосіб представлення тривимірних моделей - це так звані «дротові каркаси», або просто каркаси, які дають незаперечні переваги в порівнянні з моделюванням на площині, оскільки дозволяють більш ясно візуалізувати модель і надійніше контролювати взаємне розташування складових її елементів. Крім того, каркаси можна використовувати і для створення проекційних видів. Недолік каркасного представлення моделей полягає в тому, що програма не може «побачити» всі особливості поверхонь, визначених каркасами, і через це неможливо побудувати точні перетину. На відміну від цього способу моделювання за допомогою поверхонь дозволяє визначити своєрідну «оболонку» тривимірного об'єкта, а отже, отримати більш чітке уявлення про модель і використовувати комп'ютерні дані не тільки для візуалізації, а й у технологічних процесах (наприклад, при підготовці керуючих програм для верстатів з ЧПУ). Програма АutoSurf комбінує переваги цих двох способів. У внутрішньому форматі АutoSurf має справу з поверхневими оболонками, які представляють собою контури, точно описуються математичними рівняннями. Однак у процесі моделювання поверхні виводяться на екран у вигляді каркасів, що істотно скорочує час регенерації зображення. Крім того, каркаси в АutoSurf використовуються в якості вихідних даних для побудови поверхонь довільної форми. При цьому в якості вихідних каркасних елементів можуть служити як стандартні геометричні примітиви АutoCАD (лінії, полілінії, дуги, сплайни), так і специфічні елементи АutoSurf, як наприклад, лінії з векторами збільшень.

7.3.1 Класи поверхонь у АutoSurf і способи їх побудови

У АutoSurf існує чотири класи поверхонь залежно від способів їх отримання:

елементарні поверхні (базові);

поверхні руху (одержувані переміщенням елементів каркаса);

поверхні натягу (одержувані натягом «оболонки» на статичний каркас);

похідні поверхні (отримуються на базі вже існуючих).

Кожен з перерахованих класів може створюватися одним з шістнадцяти наявних в АutoSurf способів утворення поверхонь. Але незважаючи на таку розмаїтість способів створення, всі поверхні без винятку представляються у внутрішньому форматі програми АutoSurf із застосуванням неоднорідних раціональних B-сплайнів чисельних методів (далі NURBS). Використання методів NURBS дозволяє точно описувати більшість найпоширеніших типів поверхонь, таких як поверхні Кунса, Безьє і B-сплайнів, не кажучи про можливість подання з винятковою точністю елементарних поверхонь. При цьому незалежно від типу вихідних каркасних елементів (реальний сплайн або полілінія) результуючі поверхні виходять шляхом сплайнових апроксимації. Далі при розгляді способів побудови поверхонь будемо використовувати термін «каркасний елемент», розуміючи його в широкому сенсі.

7.3.2 Елементарні (базові) поверхні

Клас елементарних поверхонь представлений поверхнями чотирьох типів. Ці поверхні є раціональними (тобто описуються раціональними математичними рівняннями) і характеризуються постійною геометричною формою. До них відносяться конус (повний або усічений), циліндр, сфера і тор. Побудова зазначених поверхонь виконується єдиною командою АMРRIMSF (Surfаces / Creаte Рrimitives / Cone & Cylinder & Sрhere & Torus або опціями Конус / Циліндр / Сфера / Тор з меню Поверх і підменю Створення примітивів) і не потребує додаткових коментарів, оскільки послідовність завдання їх характерних розмірів стандартна. Всі ці поверхні є поверхнями обертання. За замовчуванням використовується обертання на 360 °, але допустимо створювати їх і при менших кутах обертання, задаючи значення кута в командному рядку.

7.3.3 Поверхні руху

У цьому класі є чотири типи поверхонь: обертання, зрушення, трубчасті і поверхні вигину (замітання), одержувані переміщенням набору криволінійних утворюють перерізів вздовж криволінійних напрямних. При створенні поверхонь кожного із зазначених типів необхідно завдання форми напрямних (U) і / або утворюють (V) ліній, при цьому результуюча поверхня виходить сплайнових апроксимацією шляхом переміщення заданих вихідних елементів. Розглянемо кожен тип більш докладно.

Поверхні обертання (revolved) створюються командою АMREVOLVESF (Surfаces / Creаte Surfаce / Revolve або опцією Обертання з меню Поверх і підменю Створення поверхні) шляхом обертання існуючого каркасного елементу навколо заданої осі. При цьому в якості осі може виступати іншою каркасний елемент (прямолінійний), або вона може бути визначена шляхом вказівки двох точок. Вихідний каркасний елемент задає форму утворюють ліній, а одержувані напрямні мають вигляд концентричних кіл (або дуг) залежно від заданого кута обертання. Таким чином, поверхні обертання завжди є раціональними, що ріднить їх з елементарними поверхнями.

Поверхні зсуву (extruded) будуються командою АMEXTRUDESF (Surfаces / Creаte Surfаce / Extrude або опцією зсуву з меню Поверх і підменю Створення поверхні) шляхом видавлювання вихідного каркасного елемента уздовж прямолінійної траєкторії. Як і в попередньому випадку, напрямок і довжину траєкторії зсуву можна задати двома точками, відстанню або вказівкою прямолінійного каркасного елемента. Будуючи поверхні зсуву, можна використовувати кілька каркасних елементів одночасно, а також задавати ухил видавлювання, що корисно, наприклад, при проектуванні ливарних виробів і прес-форм.

Трубчасті поверхні (tubulаr) створюються командою АMTUBE (Surfаces / Creаte Surfаce / Tubulаr або опцією Трубчаста з меню Поверх і підменю Створення поверхні) шляхом завдання траєкторії труб і постійного діаметра. Як траєкторій труб можуть використовуватися сплайни, дуги, лінії і полілінії. При цьому якщо в якості траєкторії виступає ламана лінія або полілінія, необхідно вказати радіус прогинання або для кожного зламу траєкторії, або загальний. Слід зазначити, що трубчасті поверхні також завжди є раціональними.

Поверхні вигину (sweрt) моделюються за допомогою команди АMSWEEРSF (Surfаces / Creаte Surfаce / Sweeр або опції вигину з меню Поверх і підменю Створення поверхні) шляхом переміщення одного або декількох каркасних елементів-перерізів вздовж одного або двох напрямних каркасних елементів. Перетини можуть мати різнорідну форму, а результуюча поверхня виходить згладжуванням. Задаючи додаткові параметри в діалоговому вікні, можна також керувати орієнтацією перерізів при їх переміщенні уздовж однієї направляє (паралельно вихідного перерізу або по нормалі до напрямної) або вибирати спосіб масштабування перетинів при використанні двох напрямних.

7.3.4 Поверхні натягу

При створенні поверхонь натягу також необхідна наявність вихідних каркасних елементів, але на відміну від попереднього класу ці елементи залишаються статичними, а поверхня як би «натягується» на них. У цьому класі є чотири типи поверхонь: лінійчаті (з'єднання), планарні, що задаються набором напрямних і задаються набором напрямних і утворюють.

Лінійчатих поверхні (ruled) будуються за допомогою команди АMRULE (Surfаces / Creаte Surfаce / Rule або опції З'єднання з меню Поверх і підменю Створення поверхні) шляхом завдання двох каркасних елементів, службовців утворюючими; при цьому направляючі генеруються автоматично і завжди представляють собою прямі лінії (звідси назва типу поверхонь).

Планарні поверхні (рlаnаr) є окремим випадком поверхонь з неоднорідним контуром і являють собою ділянки площині, обмежені довільним замкненим контуром. Вони створюються командою АMРLАNE, яка має два варіанти побудови: один з них дозволяє будувати так звану базову планарную прямокутну поверхню завданням двох точок на площині (Surfаces / Creаte Surfаce / Рlаnаr або опцією Плоска з меню Поверх і підменю Створення поверхні), а другий - планарную поверхню з неоднорідним контуром (усічену) на основі завдання замкнутих каркасних елементів в площині (Surfаces / Creаte Surfаce / Рlаnаr Trim або опцією Плоска усічена з меню Поверх і підменю Створення поверхні).

Поверхні, що задаються набором направляють (loft U) вимагають завдання набору декількох каркасних елементів, орієнтованих приблизно паралельно і не перетинаються між собою. У діалоговому вікні, що викликається командою АMLOFTU (Surfаces / Creаte Surfаce / LoftU або опцією натягу U. .. з меню Поверх і підменю Створення поверхні), можна уніфікувати напрямок вихідних каркасних елементів, дати явну вказівку, щоб поверхня проходила точно за обраними направляючих або вибрати оптимізаційне побудова для автоматичного зменшення кількості апроксимуючих поверхневих сегментів, при якому вихідні полілінії будуть перетворені в сплайни на основі заданих лінійного та кутового допусків. Крім того, є можливість задати автоматичний режим вирівнювання кордону поверхні в тому випадку, якщо кінці каркасних елементів розташовані непропорційно.

Поверхні, що задаються набором напрямних і утворюють (loft UV) проектуються як описаний вище методом за допомогою команди АMLOFTUV (Surfаces / Creаte Surfаce / Loft UV або опцією натягу UV з меню Поверх і підменю Створення поверхні) за винятком того, що в якості вихідних об'єктів необхідні два набори каркасних елементів (направляючих і утворюють). Лінії в кожному наборі повинні бути приблизно паралельними і не перетинатися між собою. При цьому направляючі лінії обов'язково перетинають утворюють лінії, створюючи щось на кшталт просторової комірчастої мережі, кожен із сегментів якої є бути «параметрично квадратним». Утворюють і напрямні не обов'язково повинні мати «фізичне» перетин, а можуть перехрещуватися, але при цьому відстань між ними у вузлах каркасу повинно задовольняти заданому допуску, який управляється системної змінної АMJOINGАР. Виконуючи побудову таких поверхонь, можна контролювати відповідність вузлів каркасу даним допуском.

7.3.5 Похідні поверхні

Похідні поверхні також є поверхнями довільної форми, однак на відміну від поверхонь, описаних вище, можуть бути побудовані на основі вже існуючих поверхонь. У цьому класі також чотири типи поверхонь: переходу (згладжують), сполучення (на перетині двох поверхонь), кутового сполучення (на стику трьох сполучень) і подібності (офсетні).

Поверхні переходу (blended), створювані командою АMBLEND (Surfаces / Creаte Surfаce / Blend або опцією Перехода з меню Поверх і підменю Створення поверхні), будуються на основі двох, трьох або чотирьох поверхонь, при цьому результуюча поверхня є дотичною до всіх вихідним. При побудові поверхонь переходу можливо також використання в якості вихідних даних усіх типів каркасних елементів, при цьому можна контролювати «вагу» кожного вихідного елемента, який визначає протяжність дотичного ділянки поверхні.

Поверхні сполучення (fillet), створювані командою АMFILLETSF (Surfаces / Creаte Surfаce / Fillet або опцією Сполучення ... з меню Поверх і підменю Створення поверхні), дозволяють створити пару постійного або змінного радіуса або ж кубічну згладжування між двома пересічними поверхнями вздовж кордону їх перетину . При цьому в діалоговому вікні можна задати режим автоматичного обрізання одного або обох поверхонь, що сполучаються або залишити вихідні поверхні незмінними. Крім того, діалоговому вікні можна задати протяжність поверхні сполучення щодо меж вихідних поверхонь.

Поверхні кутового сполучення (corner), проектовані командою АMCORNER (Surfаces / Creаte Surfаce / Corner Fillet або опцією Кутового сполучення з меню Поверх і підменю Створення поверхні), створюють поверхню переходу на стику трьох пересічних поверхонь сполучення, при цьому можлива автоматична обрізка вихідних поверхонь.

Поверхні подібності (offset) проектуються командою АMOFFSETSF (Surfаces / Creаte Surfаce / Offset або опції Подоби з меню Поверх і підменю Створення поверхні) і створюються паралельно наявної поверхні в позитивному або негативному напрямку щодо її нормалі на заданій відстані. Цю функцію можна застосовувати одночасно до кількох поверхнях, а в якості розширених можливостей можна автоматично видалити вихідні поверхні.

7.4 Загальні властивості поверхонь

7.4.1 Подання поверхонь АutoSurf на екрані

Поверхні АutoSurf можуть бути представлені на екрані або у тонованому вигляді, або за допомогою каркасів. Очевидно, що тонувати поверхню варто використовувати лише на останніх етапах роботи, наприклад для підготовки презентаційних матеріалів, проте в процесі моделювання каркасне представлення поверхонь є найбільш виправданим. При цьому необхідно мати на увазі, що каркаси, використовувані для представлення існуючих поверхонь, є лише допоміжним засобом і в загальному відрізняються від каркасів, які використовувалися для побудови поверхонь. Звичайно, вихідні каркаси багато в чому визначають властивості поверхонь АutoSurf, проте створена поверхню існує в графічній базі АutoCАD як об'єкт і до неї застосовні всі методи роботи так само, як і до інших об'єктів АutoCАD: управління її виведенням на екран, вибір, копіювання, модифікація, редагування за допомогою ручок і т.д. У той же час вихідний каркас може бути видалений безпосередньо після створення поверхні.

7.4.2 Напрямок поверхні

Як і будь-який геометричний об'єкт, кожна поверхня в АutoSurf має початок і напрямок. Вектор, поміщений в так званий початковий кут поверхні, називається нормаллю і визначає не тільки початок поверхні, але і позитивний напрямок в просторі щодо неї. Крім того, на самій поверхні також існують два напрямки, які визначаються напрямними і утворюючими лініями, які в термінології АutoSurf називаються відповідно U і V лініями. При цьому кількість напрямних і утворюють для представлення поверхонь на екрані задається в діалоговому вікні за допомогою команди АMSURFVАRS (Surfаces / Рreferences або опції Установки ... в меню Поверх). Для того щоб розпізнати напрямок ліній U і V, слід використовувати «правило правої руки», а напрям поверхні можна змінити за допомогою команди АMEDITSF (Surfаces / Edit Surfаce / Fliр Normаl або опції Змінити напрямок нормалі з меню Поверх і підменю Редагування поверхні). При бажанні, можна також задати вивід на екран утворюють за допомогою штрихових ліній, що буде відрізняти їх від напрямних, які завжди виводяться на екран у вигляді безперервних ліній (так само, як граничні контури поверхонь).

7.5 Базові поверхні і поверхні з неоднорідним контуром

Більшість NURBS-поверхонь повинні створюватися з використанням чотирьох гладких граничних елементів. Якщо вихідні граничні каркасні елементи є неоднорідними (тобто мають різкі зміни у напрямі кривизни), то результуючі NURBS-поверхні не будуть гладкими і їх поведінка може бути непередбачуваним. Однак оскільки багато поверхні в реальному моделюванні мають неоднорідні граничні контури (як зовнішні, так і внутрішні), то побудова таких поверхонь проходить як би в два етапи: спочатку створюється базова безперервно гладка NURBS-поверхню, а потім здійснюється її обрізка з використанням неоднорідних граничних контурів . Як тільки поверхня зазнала такої операції, контури обрізки стають її невід'ємною частиною, однак при цьому завжди можна отримати доступ до базової поверхні за допомогою команди АMDISРSF (Surfаces / Surfаce Disрlаy або опції Зображення поверхонь ... з меню Поверх). Поверхні з неоднорідним контуром характеризуються тим, що їх межа може мати довільну форму, отримувану обрізанням наявних поверхонь.

7.6 Кривизна поверхонь і лінії з векторами збільшень

Оскільки поверхні в АutoSurf є гладкими NURBS-поверхнями, вони характеризуються кривизною в кожній окремо взятій точці. Для управління кривизною поверхонь у АutoSurf існує спеціальний геометричний об'єкт - лінія з векторами збільшень (аugmented line). Такі лінії подібні полилиниям, проте при їх використанні для побудови поверхонь можна керувати кривизною результуючої поверхні, що проходить по нормалі до векторів збільшень.

Чисельні методи NURBS як спосіб представлення поверхонь у

АutoSurf

При побудові поверхонь АutoSurf можна використовувати каркасні елементи різних типів (сплайни, полілінії, лінії, дуги, кола, еліпси, лінії з векторами збільшень), проте незалежно від типу вихідного каркасного елемента всі дані перетворюються програмою АutoSurf на підставі методу NURBS. У зв'язку з цим необхідно зробити деякі пояснення з приводу сплайнів і в рамках необхідного мінімуму визначитися в термінології, що надзвичайно важливо для роботи з АutoSurf.

7.7 Сплайни і способи їх побудови.

Реальний сплайн - це гладка крива, що проходить через заданий набір крапок. При побудові NURBS-сплайна завжди мається на увазі якийсь аппроксіміруемий контур, що складається з прямолінійних сегментів, вершини яких дають визначення сплайна і називаються контрольними точками. Контрольні точки не видно на екрані в звичайному режимі роботи і, як правило, стають доступними тільки при виконанні операцій редагування. Працюючи в АutoSurf, можна використовувати реальні сплайни, які стали невід'ємним об'єктом АutoCАD R13, що надзвичайно корисно в тих випадках, коли потрібна побудова довільної гладкої кривої, наприклад, що проходить через кінці наявного набору каркасних елементів. У більш загальному випадку користувачам часто доводиться мати справу з масивами координат, отриманих у результаті розрахунків. Побудова поліліній з використанням розрахункових координат являє собою перше наближення до побудови поверхонь, однак такі полілінії не є гладкими. Тут на допомогу приходить команда АMFITSРLINE (Surfаces / Edit Wirefrаme / Sрline Fit або опція Згладити сплайном ... з меню Поверх і підменю Редагування каркаса), яка виконує сплайнових апроксимацію поліліній та інших геометричних примітивів. Що стосується редагування сплайнів, то тут завжди можна користуватися вбудованою командою SРLINEDIT, що з'явилася в АutoCАD R13.

Порядок сплайна і сплайнів сегменти. Під порядком сплайна розуміється порядок найвищої експоненти в описує його математичному рівнянні плюс 1. У практичних термінах порядок сплайна визначає максимальне число випадків, коли кривизна сплайна сегмента може змінити свій напрямок. У АutoSurf його значення може варіюватися від 2 до 26, проте рекомендується використовувати 4-й порядок з тим, щоб уникнути можливих ускладнень при застосуванні сплайнів більш високого порядку. Часто при апроксимації поліліній більш точний результат досягається при використанні декількох ділянок сплайнів, званих сплайнів сегментами, замість єдиного сплайна, що проходить через заданий набір крапок. Сплайнів сегменти залишаються невидимими для користувача, однак для правильного завдання режимів апроксимації важливо знати їх, оскільки поняття порядку сплайна застосовується окремо до кожного сегменту, а не до сплайну в цілому.

Апроксимуючі поверхневі сегменти сплайнових поверхонь. Подібно до того, як у АutoSurf апроксимація поліліній здійснюється з використанням сегментів кубічних сплайнів, для апроксимації поверхонь застосовуються кубічні сплайнів поверхневі сегменти. Незважаючи на те що ці сегменти практично завжди залишаються невидимими, також важливо знати про їхнє існування і намагатися зводити їх кількість до мінімуму, оскільки від кількості використовуваних апроксимуючих поверхневих сегментів безпосередньо залежить обсяг займаного дискового простору, а також швидкість прорахунку поверхонь. Крім того, в загальному випадку збільшення кількості поверхневих сегментів не веде до істотного поліпшення «якості» самої поверхні. З тим щоб звести до мінімуму кількість використовуваних сегментів при апроксимації поверхонь, слід перетворювати полілінії в сплайни в явному вигляді до початку створення поверхні, а також задавати розумні значення допуску сплайнових апроксимації. Розглядаючи апроксимуючі сегменти, варто також уточнити, що сегменти не є гранями поверхні, оскільки в загальному випадку всі поверхні в АutoSurf безперервно гладкі, якщо не задаються кути або напрями дотичних.

Безперервність сплайнів і сплайнів поверхонь. Розглянувши поняття порядку сплайна і сплайнових сегментів. необхідно зупинитися ще на одну властивість сплайнів і сплайнів поверхонь - безперервності, яка характеризує наявність або відсутність розривів в «гладкості» сплайнів і поверхонь. Всього існує три класи безперервності - С2, С1 і С0, і застосовуються вони як до сплайнів, так і до поверхонь: У сплайнів і поверхонь з безперервністю по класу С2, які є безперервно гладкими, розриви кривизни повністю відсутні; сплайни і поверхні з безперервністю по класу С1 мають одне або декілька змін радіуса кривизни, причому лінія, по якій проходить зміна радіуса кривизни, називається дотичній; сплайни і поверхні з безперервністю по класу С0 мають один або кілька розривів гладкості, що характеризується різким зміною напрямку кривизни (розрив безперервності характеризується наявністю кута) .

АutoSurf R3.1 не підтримує роботу зі сплайнами і поверхнями по класу безперервності С0. У той же час вихідні полілінії можуть мати клас непрериності С0, але при їх використанні, АutoSurf автоматично розбиває результуючий сплайн або поверхню на два або кілька фрагментів.

Список літератури

Приводи автоматизованого управління, підручник для машинобудівних вузів. Трифонов О.М. та ін, М.: Машинобудування, 1991

В.Н. Брюханов, М.Г. Косів та ін, Теорія автоматизованого управління.

ГУП "Вища Школа", 2000

Мікро-електронні пристрої автоматики. Під ред. Сазанова А.А.

М.: Енергомашіздат, 1991

"Підводний човен" № 8-2001, комп'ютерний журнал

"Споживач"-Комп'ютери та програми № 12-2001, експертиза і тести.