Трехмерное параметрическое моделирование на персональном компьютере

моделями, что особенно актуально при моделировании реальных изделий.

Действительно, если, например, моделируется электропривод, то двигатель в

большинстве случаев является покупным, поэтому, с одной стороны, для

экономии дискового пространства целесообразно иметь нередактируемую модель,

но в то же время, осознав однажды преимущества параметрического

моделирования в AutoCAD Designer, проектировщик вряд ли согласится

моделировать подобный объект при помощи стандартных твердых тел. Данная

дилемма решается чрезвычайно просто. Создав параметрическую модель

стандартного изделия, можно «забыть» ее параметрические свойства, выполнив

команду AMMAKEBASE (Parts/Utilities/Make Base или опцию Базовый элемент из

меню Детали и подменю Утилиты) и превратив эту модель в так называемую

базовую.

5.1.3 Понятие компонента сборочной единицы

Создание нескольких моделей деталей – это только подготовительный этап для

создания сборочной единицы. При проектировании нескольких моделей в одном

файле Designer присваивает каждой новой модели порядковый номер и не более

того. Чтобы начать сборку, в первую очередь необходимо определить

компоненты, дав осмысленные названия каждой модели и создав своеобразный

перечень деталей.

Процедура определения компонента сборочной единицы выполняется командой

AMNEW (Assemblies/Component Definitions/Create или опцией Создать... из

меню Узлы и подменю Описание), где в диалоговом окне задается тип

компонента (деталь или подузел), затем выбирается одна из моделей (или уже

существующих подузлов) и присваивается ей название. Выполнение данной

команды аналогично созданию блоков стандартными средствами AutoCAD. После

определения компонента он исчезает с экрана, однако хранится в памяти для

последующей вставки. Все определенные компоненты становятся доступными при

вызове команды AMCOMPMAN (Assemblies/Component Definition/Manage или опции

Диспетчер... из меню Узлы и подменю Описание), в диалоговом окне которой

предоставлены дополнительные возможности работы с внешними ссылками.

5.1.4 Использование внешних ссылок для определения компонентов сборки

Очень часто в процессе конструирования становится целесообразным и даже

предпочтительным моделирование каждой детали в отдельном файле, поскольку

это облегчает создание рабочих чертежей и модификацию моделей. Для

включения подобных моделей в сборочные единицы рекомендуется использовать

внешние ссылки, задание которых осуществляется опцией Attach (Добавить...)

в диалоговом окне менеджера компонентов, вызываемом уже упомянутой командой

AMCOMPMAN. Данное диалоговое окно содержит в левой части перечень

компонентов, определенных в текущем файле, а в правой части - список

компонентов, определенных с использованием внешних ссылок. При этом опция

Externalize (Переименовать) позволяет вынести локальный компонент во

внешний файл, а опция Localize (Вставить)

локализовать внешний компонент, полностью перенеся в текущий чертеж

параметрическое определение модели.

5.1.5 Вставка компонентов в сборочную единицу

Определение компонентов сборочной единицы задает лишь описание доступных

для использования деталей, а с тем, чтобы начать сборочный процесс, все

компоненты необходимо явно ввести в использование («материализовать»).

Иными словами, проводя аналогию с рабочим-сборщиком, нужно выложить на

«верстак» все доступные компоненты, требуемые для сборки. Вставка

компонентов в рабочее пространство производится командой AMINSERT

(Assemblies/Component Instances/Insert или опцией Вставить... в меню Узлы и

подменю Вхождения). Эта процедура подобна вставке блоков в AutoCAD. В

реальном изделии одна и та же деталь может использоваться несколько раз в

различных комбинациях, также и в AMD вставка одного компонента может

производиться неоднократно. При внедрении компонентов в сборочное

пространство, следует соблюдать определенную последовательность

предполагаемой сборки, вводя сначала базовые, а затем «присоединяемые» к

ним компоненты, причем относительное расположение и ориентация вводимых

компонентов не играет роли, поскольку дальнейшее введение параметрических

связей позволяет собирать их в автоматическом режиме.

5.1.6 Наложение и редактирование связей между компонентами

В реальных конструкциях отдельные детали всегда взаимосвязаны, как правило,

попарно (например, вал–втулка, корпус–крышка), при этом такие взаимные

связи всегда ограничивают количество степеней свободы каждой детали,

вводимой в сборку. Именно принцип ограничения числа степеней свободы и был

взят за основу в AMD для моделирования сборки. Введение связей производится

при помощи команды AMCONSTRAIN (Assemblies/Constraints/Create или опции

Наложить... в меню Узлы и подменю Зависимости), где в диалоговом окне

конструктору предлагается выбрать один из четырех вариантов связей,

определяющих взаимную ориентацию компонентов:

Mate (Совмещение – встык) – указание совпадающих плоскостей, линий или

точек двух компонентов с заданием, при желании, отступа между компонентами.

Flush (или Заподлицо) – ориентация нормалей граней пары компонентов

параллельно в одном направлении.

Align (или Ориентация) – ориентация нормалей граней пары компонентов под

заданным углом с сохранением общего направления.

Oppose (или Направление) – ориентация нормалей граней пары компонентов под

заданным углом в противоположных направлениях.

Введение параметрических связей между компонентами облегчают пиктограммы

индикации числа степеней свободы каждого компонента, которые можно сделать

видимыми при помощи опции DOF в диалоговом окне управления выводом на экран

компонентов. Окно вызывается командой AMASSMVIS (Assemblies/ Assembly

Instances/Set Visibility или опцией Видимость... из меню Узлы и подменю

Вхождения). Задав тип связи между компонентами необходимо указать, к каким

компонентам применяется заданная связь, после чего компоненты

перестраиваются на экране автоматически с учетом введенных связей, имитируя

таким образом процесс сборки. При ошибочном вводе некоторых связей их можно

отредактировать при помощи команды AMEDITCONST (Assemblies/Constraints/Edit

или опции Редактировать... из меню Узлы и подменю Зависимости) либо

удалить, вызвав команду AMDELCONST (Assemblies/Constraints/Delete или опцию

Удалить... из меню Узлы и подменю Зависимости).

5.1.7 Сборка компонентов и анализ сборочной единицы

Как уже было отмечено, после введения связей компоненты автоматически

перестраиваются на экране. Автоматическая сборка контролируется системной

переменной AMAUTOASSEMBLE, которая доступна в командной строке или в

диалоговом окне с общими установками, вызываемом командой AMASSMVARS

(Assemblies/Preferences или опцией Установки... из меню Узлы). В

противоположность автоматической сборке существует возможность сборки

«вручную» при отключенной системной переменной AMAUTOASSEMBLE. При этом,

естественно, все перестроения на экране также происходят автоматически, но

для их инициализации необходимо вызвать команду AMASSEMBLE (Assemblies/

Constraints/Assemble или опцию Собрать из меню Узлы и подменю Зависимости).

При выполнении сборки всегда возникает необходимость анализа массово-

инерционных свойств компонентов и их взаимовлияния в сборочной единице. Для

этих целей существуют команды соответственно AMMASSPROP

(Assemblies/Analysis/Mass properties или опция Масс-характеристики из меню

Узлы и подменю Анализ) и AMINTERFERE (Assemblies/Analysis/Interference или

опция Взаимодействие из меню Узлы и подменю Анализ). Выполнение первой

команды аналогично получению массовых характеристик для активной модели, а

вторая позволяет выделить в сборочной единице пространственные объемы,

получаемые в результате взаимопересечения отдельных компонентов.

5.1.8 Использование подузлов при моделировании сложных изделий

Как правило, любое сложное изделие имеет в своем составе подузлы,

характеризующиеся так же, как и основная сборка наличием базового

компонента, к которому присоединяются другие детали. С тем чтобы облегчить

работу с множественными подузлами в одном файле, в AMD введено новое

понятие – цель. Так называется любая сборка (подузел), имеющаяся в рабочем

файле. Создание новой цели происходит автоматически при определении

компонента сборочной единицы в виде подузла при помощи команды AMNEW

(описана выше). Работа с несколькими целями в модуле Assemblies аналогична

работе с несколькими моделями в модуле Parts, но в отличие от последней при

работе с конкретной целью все остальные объекты исчезают с экрана, чтобы не

загромождать рабочее пространство. Каждая целевая сборка в файле имеет свое

название. Главная целевая сборка называется по имени файла, а всем подузлам

имена даются по умолчанию в формате SUB1, SUB2 и т.д. или назначаются

пользователем. Переключение между целями осуществляется в диалоговом окне

при вызове команды AMTARGET (Assemblies/Assembly Instances/Edit Target или

опции Объект редактирования... из меню Узлы и подменю Вхождения).

5.2 Создание сборочного чертежа

Генерация сборочных чертежей практически не отличается от создания рабочих

чертежей моделей и выполняется в том же модуле Drawings (меню Чертеж),

работа с которым уже была описана в первой части. Тем не менее здесь

существуют некоторые особенности, связанные в основном с требованиями

западных стандартов по созданию конструкторской документации.

5.2.1 Создание сцен-схем

Как известно, сборочный чертеж по единой системе конструкторской

документации (ЕСКД) представляет собой в общем случае совокупность

проекционных видов и разрезов сборочной единицы, позволяющих уяснить их

взаимное расположение. В принципе его создание не требует наличия

изометрических видов, а изделие на чертеже всегда показывается в собранном

виде. В отличие от российских норм западные стандарты определяют выполнение

изометрических проекций сборки, причем в так называемом «разнесенном» виде

(exploded view). Для создания таких проекций в AMD имеются расширенные

возможности. Хотя использование подобных видов не стандартизовано в России,

они могут оказаться полезными в процессе моделирования, а также при

создании презентационных материалов или включений в руководство по сборке и

эксплуатации проектируемого изделия. Поэтому остановимся на их создании

несколько подробнее, но сначала необходимо дать определение еще одному

понятию – сцена-схема. Пространство сцены-схемы, также является

подмножеством в пространстве модели, но его назначение отличается от

пространства цели. Давая определения компонентам сборки и вводя их в

использование, конструктор работает в пространстве цели, при этом ему

доступны средства редактирования состава сборок и подузлов, а также связи

между их компонентами. Переключаясь же в пространство сцены-схемы, он

лишается доступа к командам редактирования, однако приобретает возможность

задавать степень «разнесения» компонентов сборки для последующего создания

«разнесенных» видов, причем каждая цель может иметь несколько подобных сцен-

схем. Создание и редактирование параметров сцен-схем производится командой

AMSCENE (Assemblies/Scenes/Create & Manage или опцией Диспетчер... из меню

Узлы и подменю Схемы), с помощью которой можно задать название новой сцены-

схемы и установить коэффициент разнесения-разборки компонентов. Команда

AMSCENEUPDATE (Assemblies/Scenes/Update или опция Обновить из меню Узлы и

подменю Схемы) выполняет обновление сцены-схемы после произведенных в ней

изменений, а команда AMTARGET позволяет вернуться к редактированию нужной

цели. Помимо указанных возможностей в меню Assemblies/Scenes (Узлы/Схемы)

имеются команды задания коэффициентов разнесения-разборки для

индивидуальных компонентов, а также построения так называемых траекторий

сборки. После создания одной или нескольких сцен-схем можно использовать

все описанные выше возможности модуля Drawings для генерации проекционных

видов и разрезов на сборочном чертеже, а также добавлять справочные размеры

и аннотации.

5.2.2 Создание спецификаций

При генерации сборочных чертежей можно воспользоваться командами AMD для

автоматического моделирования спецификаций. Для этого необходимо задать

форму спецификации при помощи команды AMBOMSETUP (Assemblies/Scenes/Bill of

Materials/Setup или опции Настройка... из меню Узлы подменю Схемы и

Спецификации), затем при помощи команды AMBALLOON

(Assemblies/Scenes/Balloons или опции Номера позиций из меню Узлы и подменю

Схемы) создать выносные элементы к компонентам сборки на видах чертежа,

после чего, вызвав команду AMBOM (Assemblies/Scenes/Bill of

Materials/Create Table или опцию Создать таблицу из меню Узлы, подменю

Схемы и Спецификации), создать спецификацию в поле чертежа или вывести ее

во внешний файл. Спецификации моделируются на основании данных, задаваемых

пользователем в процессе моделирования сборочной единицы (название

компонента, их количество и.т.д.).

Таким образом, использование перечисленных возможностей среды AMD позволяет

конструктору проектировать достаточно сложные параметрические твердотельные

модели сборки узлов и изделий. Однако возросшие требования к дизайну

современных изделий, в которых необходимо создавать абсолютно гладкие

обводы контуров, особенно для изделий авиационно-космической, автомобильной

и судостроительной промышленности, заставляют конструктора настолько

усложнять формообразующие деталей проектируемых изделий, что программам

параметрического моделирования не всегда удается справиться с поставленной

задачей. Поэтому в среде AMD этой цели служит AutoSurf.

5.3 Создание сложных поверхностей в AutoSurf R3.1

Прежде чем начать рассказ о способах создания поверхностей различных типов

в AutoSurf, остановимся на способах представления трехмерных моделей на

экране и расчета поверхностей на уровне программного кода AutoSurf. Самый

простой способ представления трехмерных моделей – это так называемые

«проволочные каркасы», или просто каркасы, которые дают неоспоримые

преимущества по сравнению с моделированием на плоскости, поскольку

позволяют более ясно визуализовать модель и более надежно контролировать

взаимное расположение составляющих ее элементов. Кроме того, каркасы можно

использовать и для создания проекционных видов. Недостаток каркасного

представления моделей состоит в том, что программа не может «увидеть» все

особенности поверхностей, определяемых каркасами, и из-за этого невозможно

построить точные сечения. В отличие от этого способа моделирование при

помощи поверхностей позволяет определить своеобразную «оболочку»

трехмерного объекта, а следовательно, получить более четкое представление о

модели и использовать компьютерные данные не только для визуализации, но и

в технологических процессах (например, при подготовке управляющих программ

для станков с ЧПУ). Программа AutoSurf комбинирует преимущества этих двух

способов. Во внутреннем формате AutoSurf имеет дело с поверхностными

оболочками, которые представляют собой контуры, точно описываемые

математическими уравнениями. Однако в процессе моделирования поверхности

выводятся на экран в виде каркасов, что существенно сокращает время

регенерации изображения. Кроме того, каркасы в AutoSurf используются в

качестве исходных данных для построения поверхностей произвольной формы.

При этом в качестве исходных каркасных элементов могут служить как

стандартные геометрические примитивы AutoCAD (линии, полилинии, дуги,

сплайны), так и специфические элементы AutoSurf, как например, линии с

векторами приращений.

5.3.1 Классы поверхностей в AutoSurf и способы их построения

В AutoSurf существует четыре класса поверхностей в зависимости от способов

их получения:

элементарные поверхности (базовые);

поверхности движения (получаемые перемещением элементов каркаса);

поверхности натяжения (получаемые натяжением «оболочки» на статичный

каркас);

производные поверхности (получаемые на базе уже существующих).

Каждый из перечисленных классов может создаваться одним из шестнадцати

имеющихся в AutoSurf способов образования поверхностей. Но несмотря на

такое разнообразие способов создания, все поверхности без исключения

представляются во внутреннем формате программы AutoSurf с применением

неоднородных рациональных B-сплайновых численных методов (далее NURBS).

Использование методов NURBS позволяет точно описывать большинство самых

распространенных типов поверхностей, таких как поверхности Кунса, Безье и B-

сплайновые, не говоря о возможности представления с исключительной

точностью элементарных поверхностей. При этом независимо от типа исходных

каркасных элементов (реальный сплайн или полилиния) результирующие

поверхности получаются путем сплайновой аппроксимации. Дальше при

рассмотрении способов построения поверхностей будем использовать термин

«каркасный элемент», понимая его в широком смысле.

5.3.2 Элементарные (базовые) поверхности

Класс элементарных поверхностей представлен поверхностями четырех типов.

Эти поверхности являются рациональными (т.е. описываются рациональными

математическими уравнениями) и характеризуются постоянной геометрической

формой. К ним относятся конус (полный или усеченный), цилиндр, сфера и тор.

Построение указанных поверхностей выполняется единой командой AMPRIMSF

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7