А В Рожнятовский Курс лекций по дисциплине САПР

А. В. Рожнятовский Курс лекций по дисциплине САПР ТП 3. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Жесткие требования современного рынка ставят задачу резко сократить сроки разработки нового изделия при одновременном повышении качества проекта. По данным, опубликованным на сайте компании Siemens, если в период с 1984 по 1992 г. ведущие автозаводы выпускали 0, 9 новых моделей в год, то в 2005 г. выпуск новых моделей составил 2, 5 в год.

3. 1. Пакеты 2 D моделирования пакеты двумерного черчения начального уровня (Auto. CAD LT, T-FLEX CAD LT); пакеты двумерного проектирования для опытных пользователей (T-FLEX CAD 2 D, Auto. CAD, КОМПАС-ГРАФИК); пакеты трехмерного параметрического моделирования, позволяющие создать трехмерное изображение геометрической модели с применением световых эффектов (теней, отражений и т. п. ) (KOMПAC-3 D, Cadmech для INVENTOR, CATIA, Solid. Edge, Solid. Works, T-FLEX CAD 3 D, UGS PLM Software, Pro. Engineer).

Автоматизация проектирования при использовании 2 D пакетов проведение всевозможных типов линий; построение различных фигур: прямоугольников, многогранников; проведение кривых Безье и сплайнов ; нанесение обычных и «двойных» размеров (мм/дюймы) ; проставление допусков на формы и расположения поверхностей; нанесение различных обозначений: шероховатости поверхностей, символов сварки;

Автоматизация проектирования при использовании 2 D пакетов копирование элементов, создание симметричных построений; масштабирование изображения , фрагмента чертежа или отдельных примитивов; нанесение различных типов штриховок и заливок; создание линейных (в двух направлениях: по строкам и столбцам) и круговых массивов и т. п.

Автоматизация проектирования при использовании 2 D пакетов Обычно двухмерные графические редакторы имеют следующие панели инструментов: Геометрия (Draw), Размеры (Dimension), Редактирование (Modify), Виды (View), Настройка (Format), Инструменты (Tools), Окно (Windows), Библиотеки (Library) и др

Текстовое окно Командная строка

Автоматизация проектирования при использовании 2 D пакетов Для абсолютно точного построения чертежей применяются: глобальные (мировые) и пользовательские системы координат; сетка, настраиваемая с заданным шагом; интерактивные (параметрические) размеры; динамические подсказки; объектные привязки.

Система координат Мировая система координат (world coordinate system – W) Пользовательская система координат (user coordinate system - UCS ) Для построения чертежей в Автокаде применяются декартова, полярная и относительная системы координат

Обьектные привязки Auto. CAD Temporary Track Point КОМПАС-График CATIA Выравнивание From (на расстоянии) Endpoint Ближайшая характерная точка Конечная точка Midpoint Середина Intersection Пересечение Apparent Intersection (к воображаемой точке пересеч) Extension (к продолжению) Center Центр Tangent Касательная Perpendicular Нормаль Перпендикуляр Nearest Точка на кривой None Запретить привязки POLAR (F 10) Угловая привязка SNAP (F 9) По сетке Parallel Insertion (к т. вставки блока) Node (к точке) Snap to Point

Автоматизация проектирования при использовании 2 D пакетов Ввод текстовой информации, как однострочной (DTEXT), так и многострочной (MTEXT), выполняется с помощью встроенного текстового редактора. Текстовый редактор поддерживает форматирование абзацев текста (выравнивание, отступы, интервалы и т. д. ), выделение фрагментов текста, использование разных шрифтов, размеров, стилей, цветов для фрагментов одного текста. Существует проверка орфографии. Специальные средства облегчают создание и редактирование таблиц, написание формул и дробей.

Геометрические примитивы Auto. CAD КОМПАС-График CATIA Точка POINT Точка Отрезок LINE Отрезок Линия Прямая XLINE Вспомогательная прямая Прямая Луч RAY Мультилиния MLINE Ось Мультилиния Фигура SOLID Полоса TRACE Дуга ARC Дуга Круг CIRCLE Окружность Сплайн (NURBS) SPLINE Кривая Безье, NURBS Сплайн (кривая Безье) Эллипс ELLIPS Эллипс, парабола, гипербола

Геометрические примитивы (продолжение) Auto. CAD Полилиния PLINE КОМПАС-График Ломаная POLYLINE Прямоугольник RECTANG Прямоугольник Облако REVCLOUD параллелограмм, «замочная скважина» , Правильный многоуголь. Эллипс ELLIPS Контур BOUNDARY Профили: прямоугольник, Кольцо DONUT Многоугольник POLYGON CATIA шестиугольник, продолговатое отверстие Контур Определяемый контур

Геометрические примитивы (продолжение) Auto. CAD КОМПАС-График CATIA Область REGION Блок BLOCK Макроэлемент Атрибуты ATTDEF Атрибуты - Штриховка HATCH BHATCH Штриховка, Заливка Размер DIMENSION Размеры Текст TEXT DTEXT Текст Аннотации Мультитекст MTEXT Поля (тех. требования) Текст Таблица Видовой экран VPORTS Вид (проекции, сечения) Проекции, сечения и т. п. Картинка IMAGE Растровый рисунок

Автоматизация проектирования при использовании 2 D пакетов Специальные команды позволяют измерять различные геометрические характеристики (координаты, длину, периметр, площадь, объем и т. п. ) 2 D-объектов, а также отношения (расстояние, угол и т. п. ) между двумя объектами. В результате измерений может быть автоматически создана новая переменная или изменено значение уже существующей. В чертеж можно вставить векторные или растровые изображения в форматах: BMP (Windows Bitmap), JPEG (Joint Photographic Experts Group), GIF (Graphic Interchange Format), DIB (Device-independent bitmap), а также изображения форматов TIFF, PCX, TGA. Изображения могут быть вставлены с различным масштабом, под разным углом и привязаны к узлам, что позволяет параметрически задать их положение на чертеже.

Оформление чертежей В САПР автоматизированы следующие работы: прорисовка рамок, штампов, логотипа фирмы; заполнение отдельных полей штампа: материал, масса, масштаб, фамилия разработчика, дата; генерация технических требований, пояснений и отклонений формы с использованием таблиц и справочников; использование библиотек, содержащих линии выносок, обозначения допусков формы, значения шероховатостей; создание многолистовых чертежей в одном файле, что позволяет хранить вместе несколько листов одного чертежа, например сборочного; одновременная работа с несколькими документами в нескольких окнах.

Оформление чертежей Все элементы оформления автоматически привязываются к линиям и узлам чертежа. Благодаря этому при изменении чертежа автоматически меняет положение соответствующих элементов оформления, избавляя пользователя от необходимости вручную менять положение размеров, надписей и других элементов. Работая с большими комплектами чертежей, конструктор с помощью системы оповещения может проконтролировать, какие размеры были изменены, на каких листах, каковы были их предыдущие значения. При оформлении чертежей используются стандарты, приведенные в приложении. Для подготовки чертежей и их презентаций могут использоваться специальное программное обеспечение, например, Plan. Design. Программа позволяет интегрировать в одном чертеже различные типы данных; растровые изображения, фотографии, файлы вывода, текст Word или таблицы Excel.

Использование слоев, уровней видимости и механизма приоритетов При проектировании сложных чертежей или схем с большим количеством элементов конструктор может разместить элементы в различных слоях. Например, на чертеже металлорежущего станка в одном слое можно показать систему циркуляции смазки его подвижных частей, в другом — трубопроводы для подачи смазочноохлаждающей жидкости в зону резания.

Использование слоев, уровней видимости и механизма приоритетов Для всех элементов чертежа, лежащих в определенном слое, можно назначить цвет, тип, толщину линии и собственные атрибуты. Надписи, штриховки, размеры и вспомогательные построения при их создании автоматически помещаются на специально предназначенные для них слои. Использование слоев упрощает решение компоновочных задач, редактирование отдельных элементов изображения и, в конечном счете, уменьшает вероятность ошибок.

Управление свойствами слоев

Использование слоев, уровней видимости и механизма приоритетов Слой может находиться в следующих состояниях: текущий, активный, фоновый, погашенный (невидимый), экранный (невидимый при печати), невидимый при вставке в сборку, видимый только при вставке в сборку. Каждому элементу 2 D-чертежа можно назначить уровень видимости. Элементы, чей уровень видимости попадает в соответствующий интервал, отображаются на чертеже, остальные - нет. Использование уровней видимости для упрощает создание и редактирование сложных чертежей, временно скрывая элементы, не нуждающиеся в редактировании.

Параметрическое проектирование В настоящее время машиностроительные предприятия всего мира стремятся более полно удовлетворить запросы потребителей за счет расширения номенклатуры выпускаемых изделий, имеющих идентичную конструкцию, но разные размеры. Разработать большое количество вариантов чертежей одного и того же изделия позволяет параметрическое проектирование. Параметрический чертеж, в отличии от обычного, содержит информацию не только о геометрических объектах, но и о связях между объектами и о наложенных на них ограничениях.

Параметрическое проектирование Под связями между объектами понимается зависимость между параметрами этих объектов. Например, Совпадение точек или Ассоциативность. Под ограничениями понимается зависимость между параметрами отдельного объекта или равенство параметра константе. Например, Вертикальность или фиксированный параметрический размер.

Параметрическое проектирование Путем наложения на объекты чертежа связей и ограничений постепенно формируется параметрическую модель. Такая модель может динамично менять свою форму без нарушения связей между элементами. В параметрических чертежах часть или все размеры объектов даны не константами, а переменными, доступными для изменения на любой стадии их использования. На основе параметрической модели можно легко создать большое количество рабочих чертежей. Стандартные значения параметров начерченного объекта с указанием их взаимосвязей обычно приводят в таблице. Изменения в чертеж можно вносить без его перечерчивания. Для задания переменных и взаимосвязей между ними используется редактор переменных, позволяющий создавать различные взаимосвязи между элементами модели.

Параметрическая модель детали Крышка

Вставка параметрического фрагмента

Параметрическое проектирование При создании параметрических моделей можно выполнить следующие операции: задавать зависимости между размерами модели, используя логические операции, алгебраические уравнения, неравенства, тригонометрические формулы и методы программирования; устанавливать различные ограничения на объекты модели: размерные (линейные, угловые, радиальные и диаметральные), геометрические (параллельность, перпендикулярность, касание, принадлежность точки к кривой и т. д. ). Значок существующего отношения располагается рядом с элементом, к которому оно относится;

Параметрическое проектирование При создании параметрических моделей можно выполнить следующие операции: изменять значения переменных непосредственно перемещая элементы модели или чертежа, либо задавая их значения в специальном редакторе переменных, или считывая их из внешних файлов баз данных; задать значения параметров в электронных таблицах, например Microsoft Excel, или в базах данных; создавать штриховки и заливки с привязкой к элементам чертежа. При изменении чертежа контур такой штриховки автоматически изменяется. Параметризация сокращает объем данных, содержащих сведения об изделии, его деталях, технологии изготовления.

Использование параметрических моделей

Библиотеки стандартных элементов, деталей и изделий Конструкция сложного технического изделия содержит большое количество стандартных и нормализованных деталей, характеристики которых регламентируются международными, государственными, отраслевыми стандартами или стандартами предприятия. Для получения справочной информации о стандартных конструктивных элементах, а также для автоматической вставки этих элементов в документы вместе с САПР поставляются библиотеки стандартных изделий. В них помещают параметризованные чертежи и таблицы типоразмеров конкретных изделий и деталей. Их группируют по функциональному назначению. Библиотеки стандартных элементов, деталей и изделий позволяют быстро вставить в документ стандартный элемент, редактировать уже имеющийся или заменить его другим, не обязательно того же типа.

САПР для машиностроения поставляются следующие библиотеки: крепежных деталей: болтов, винтов, гаек, шайб, шпилек; элементов гидравлических, пневматических и кинематических схем; подшипников (качения, скольжения); изображений кинематических звеньев, зубчатых, фрикционных и цепных передач, шкивов и т. д. 3 D-моделей и типовых чертежей; прокатного сортамента (черных металлов, цветных металлов); конструкций из стандартных профилей; уплотнений ; деталей штампов; символов для создания надписей в деталях и сборках, которые автоматически масштабируются; символов для обозначения отклонений формы, шероховатости, допусков формы, сварных швов и спецсимволов; условных обозначений.