4. Базовое информационное обеспечение
Базовое информационное обеспечение (БИО) ПК СПМ разработано на примерах решения задач конструкторского проектирования. Оно включает следующие элементы:
базовые элементы формы (геометрические примитивы);
конструктивные элементы;
таблицы выбора конструктивных параметров.
Среди базовых элементов формы выделяются следующие группы:
стандартные тела (цилиндр, конус, параллелепипед, пирамида, куб, призма шестигранная, призма восьмигранная, сфера, пластинка – классификатор приведен в Приложении 1);
“контурные” элементы (тело вращения – “rotate”, тело переноса – “shift”, “винт” – “screw”);
тело произвольной топологии – “solid”;
Классификатор конструктивных элементов приведен в Приложении 2. Они подразделяются на:
элементы, образующие объем (вал с фаской, вал с фаской и резьбой, вал с двумя фасками, вал с двумя фасками и резьбой, вал с двумя фасками и проточкой, вал с двумя фасками и проточкой и резьбой;
полости (отверстие сквозное с двумя фасками и проточкой; отверстие сквозное с двумя фасками, резьбой и проточкой; отверстие сквозное с фаской; отверстие сквозное с двумя фасками; отверстие сквозное с двумя фасками и резьбой; отверстие глухое с гнездом; отверстие глухое с гнездом и фаской; отверстие глухое с гнездом, фаской и резьбой).
Типовые конструктивные решения определяют фиксированные соотношения между параметрами конструктивных элементов, которые могут быть представлены в виде таблиц формата “tabl”. Таблицы выбора конструктивных параметров приведены в Приложении 3.
5. Рекомендации по разработке моделей деталей
Рассмотрим процесс формирования СПМ на примере детали "Чашка" изделия "Газогенератор", изображенной на рисунке 5.1. В создании модели можно выделить следующие этапы:
1. Идентификация объекта проектирования.
2. Декомпозиция детали на БЭФ и конструктивные элементы.
3. Выбор базового элемента.
4. Увязка пространственного положения элементов модели.
5. Определение состава параметров.
6. Параметризация элементов и их пространственных связей.
7. Задание параметрических зависимостей.
1. Идентификация объекта проектирования.
Идентификация объекта проектирования осуществляется оформлением блока "ОБЪЕКТ", в котором необходимо указать следующую информацию:
код объекта (код должен соответствовать спецификации файла, в котором будет сохранена модель);
имя объекта (функциональное назначение объекта);
тип объекта (признак уровня абстрагирования объекта).
Рис. 5.1. Модель детали "Чашка"
Оформление блока "ОБЪЕКТ" детали "Чашка" показано на рисунке 5.2.
+ОБ"ЕКТ;
ИМЯ=ЧАШКА; КОД=CHASHKA; ТИП=Д;
Рис. 5.2. Оформление блока "ОБЪЕКТ"
2. Декомпозиция детали на примитивы и конструктивные элементы.
Декомпозиция детали на примитивы и конструктивные элементы является наиболее ответственным шагом в процессе разработке моделей. Разбиение детали на составляющие это многовариантный процесс. Правильное разбиение детали на стандартные, по возможности, элементы позволяет уменьшить размер модели, уменьшить количество атрибутов (параметров) взаимной увязки составляющих элементов.
Информация о составе входящих в деталь элементах заносится в блок "ЭЛЕМЕНТЫ". Выделенный для детали "Чашка" состав БЭФ и конструктивных элементов показан на рисунке 5.3.
┌────────────┐
│ ЧАШКА │
├────────┬───┤
│CHASHKA │ Д │
└─────┬──┴───┘
│
┌───────────────────────┼───────────────────────┐
┌──────┴─────┐ ┌────────────┐ │ ┌────────────┐ ┌─────┴──────┐
│ БАЗА │ │ ФЛАНЕЦ │ │ │ РАСТОЧКА │ │ ПАЗ │
├────────┬───┤ ├────────┬───┤ │ ├────────┬───┤ ├────────┬───┤
│ │ Ф │ │cilindr │ 0 │ │ │cilindr │ 0 │ │ paral │ 0 │
└────────┴───┘ └────────┴───┘ │ └────────┴───┘ └────────┴───┘
│
┌───────────────────────┼─────────┐
┌──────┴─────┐ ┌────────────┐ │ ┌───────┴───────┐
│ КОНУС5 │ │ ЦИЛ6 │ │ │РЕЗЬБОВАЯ ЧАСТЬ│
├────────┬───│ ├────────┬───┤ │ ├────────┬──────┤
│ konus │ 0 │ │ of │ К │ │ │ wfpr │ К │
└────────┴───┘ └────────┴───┘ │ └────────┴──────┘
│
┌──────────────────────┼───────────────────┐
┌───────┴────────┐ ┌────────┴──────┐ ┌───────┴───────┐
│ОТВЕРСТИЯ ФЛАНЦА│ │ ПРАВАЯ ПОЛОСТЬ│ │ОТВЕРСТИЯ ЧАШКИ│
├────────┬───────┤ ├────────┬──────┤ ├────────┬──────┤
│ zof8 │ К │ │cilindr │ 0 │ │ zof4 │ К │
└────────┴───────┘ └────────┴──────┘ └────────┴──────┘
Рис. 5.3. состав БЭФ и КЭ детали "Чашка"
3. Выбор базового элемента.
База в структурно-параметрической модели это элемент, система координат которого будет совпадать с системой координат объекта (модели в целом). В модели "Чашка" введен фиктивный элемент "БАЗА", относительно которого происходит увязка положения всех остальных элементов. Для моделей деталей, которые впоследствии предполагается использовать в сборке с другими моделями, выбор базового элемента требует особой тщательности. Неправильный выбор базового элемента приведет к трудностям в увязке относительного положения моделей деталей при составлении модели сборочной единицы. Базовым становится первый включенный в объект элемент объекта, определенный в блоке "ЭЛЕМЕНТЫ".
Для указания баз рекомендуется вводить фиктивные элементы (элементы типа "Ф").
4. Увязка пространственного положения элементов модели.
На этапе увязки пространственного положения элементов модели определяется схема и последовательность увязки элементов друг с другом. Необходимо руководствоваться следующими правилами:
состав связей должен по возможности совпадать с конструкторскими размерными цепями детали;
количество операторов элементарных перемещений при описании связей должно быть минимальным.
Например, для детали, изображенной на рисунке 5.4 лучше всего увязку пространственного положения выполнить по следующей схеме:
"+ЭЛЕМЕНТЫ;
ЭЛЕМЕНТ=1; КОД=cilindr; Д=10; В=a1;
ЭЛЕМЕНТ=2; КОД=cilindr; Д=20; В=a2;
ЭЛЕМЕНТ=3; КОД=cilindr; Д=40; В=a3;
ЭЛЕМЕНТ=4; КОД=cilindr; Д=10; В=a4;
+ПОЛОЖЕНИЕ;
СВЯЗЬ=1-2;X=a1;
СВЯЗЬ=2-3;X=a2;
СВЯЗЬ=3-4;X=a3;", –
это позволит не вводить дополнительные параметры для описания связей, а использовать те же параметры, которые описывают размеры составляющих деталь элементов. Элемент “1” является базовым элементом. Его координатная система совпадает с координатной системой детали.
L
┌<─────────────────────────────────>┐
│ │
│ 3 │
│ 2 ┌────┐ │
│ 1 ┌────────┤ │ 4 │
├─────────┤ │ ├───────────┤ X
│─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ │ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ─│───────────>
├─────────┤ │ ├───────────┘
│ ├────────┤ │
│ │ ├────┤
│ │ │ │
│ a1 │ a2 │ a3 │
└<───────>┴<──────>┴<──>┘
Рис. 5.4. Эскиз детали
5. Определение состава параметров.
Параметры в структурно-параметрических моделях по способу определения значений делятся на:
входные параметры;
постоянные параметры;
переменные параметры.
Значения входных параметров либо передаются в модель из моделей верхнего уровня, либо считываются из файла исходных данных, либо задаются проектировщиком в начальный момент обработки модели. Для рассматриваемой в детали параметры этого типа заданы в файле исходных данных (рис. 5.5.).
┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ! * ЧАШКА ДЛЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРА (2105-18) * │
│ ИМЯ=ЧАШКА; КОД=CHASHKA; │
│ Д1К5=100; !+ БОЛЬШОЙ ДИАМЕТР ЛЕВОЙ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ │
│ ДОТВФЛ=8; !+ ДИАМЕТР ОТВЕРСТИЯ ФЛАНЦА │
│ ЛВСП=37; !+ РАССТ. ОТ НАЧАЛА ФЛАНЦА ДО ВНУТР. ОТВЕРСТИЙ │
└───────────────────────────────────────────────────────────────┘
Рис. 5.5. Файл исходных данных детали "Чашка"
Сложность системы параметризации детали будет зависеть от выбранного состава входных параметров. Через такие параметры по заданным зависимостям, выражаются остальные параметры. В качестве входных параметров необходимо принимать параметры деталей, которые могут быть получены по расчетам, например по прочностным.
Значения постоянных параметров задаются численно в блоке "ПАРАМЕТРЫ". Они не зависят от других параметров. Численное задание значений параметров обоснованно лишь в том случае, если параметр детали остается неизменным для заданного диапазона изменения входных параметров.
Переменные параметры являются производными либо от постоянных параметров, либо от входных параметров. Зависимости, по которым определяются значения переменных параметров, могут быть представлены либо аналитическими выражениями, либо в табличной форме.
На данном этапе разработки модели необходимо все параметры разделить на три группы, правильно определив их количественные соотношения. Необходимо заполнить блок "+ПАРАМЕТРЫ", пример которого приведен для детали "Чашка" на рисунке 5.6.
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ +ПАРАМЕТРЫ; │
│ ШР=2; !- ШАГ РЕЗЬБЫ │
│ НР=5; !- ГЛУБИНА ПАЗА │
│ Д1К5=; !+ БОЛЬШИЙ ДИАМЕТР ЛЕВОЙ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ │
│ ДПВ=10; !- ДИАМ. ОТВ. ПОД ВИНТ │
│ ЛФ6=2; !- ДЛИНА ФАСКА У ОТВ. ПОД ВИНТ │
│ ДОТВФЛ=8; !+ ДИАМЕТР ОТВ. ФЛАНЦА │
│ ШФ8=2; !- ШИРИНА ФАСКИ ОТВ. ФЛАНЦА │
│ ЛВСП=; !+ РАССТ. ОТ НАЧАЛА ФЛАНЦА ДО ВНУТР. ОТВЕРСТИЙ │
│ ДФЛ=; !- ДИАМЕТР ФЛАНЦА │
│ Л2=; !- ДЛИНА РЕЗЬБ. ЧАСТИ С ПРОТОЧКОЙ │
│ Д4=; !- ДИАМЕТР РАСТОЧКИ │
│ ЛС4=; !- ДЛИНА РАСТОЧКИ │
│ ДС7=; !- ДИАМЕТР ПРАВОЙ ПОЛОСТИ │
│ ДСО=; !- ДИАМЕТР РАСПОЛОЖЕНИЯ ОТВ. НА ФЛАНЦЕ │
│ Д10=; !- ДИАМЕТР ОТВ. ВНУТРИ ЧАШКИ │
│ ШФ10=2; !- ШИРИНА ФАСКИ ВНУТР. ОТВ. │
│ ДСО10=; !- ДИАМЕТР РАСПОЛОЖЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ ВНУТРИ ЧАШКИ │
│ Д2=; !- ДИАМЕТР РЕЗЬБЫ │
│ Л1=8; !- ШИРИНА ФЛАНЦА │
│ Л10=6; !- ДЛИНА ОТВ. ВНУТРИ ЧАШКИ │
│ ЛР=; !- ДЛИНА ПАЗА │
│ Ш=8; !- ШИРИНА ПАЗА │
│ НК=; !- РАССТ. ОТЦЕНТРА ДО ПАЗА
│ Д2К5=; !- МЕНЬШИЙ ДИАМ. ЛЕВОЙ ВНУТР. ПОЛОСТИ │
│ ЛК5=; !- ДЛИНА ЛЕВОЙ ПОЛОСТИ │
│ ЛС7=10; !- ДЛИНА ПРАВОЙ ПОЛОСТИ │
│ КЛ=8; !- КОЛ-ВО ОТВ. ФЛАНЦА │
│ РСО=; !- │
│ КОЛ=4; !- КОЛ-ВО ОТВ. ВНУТРИ ЧАШКИ │
│ РСО10=; !- │
│ ЛДЕТ=; !- ДЛИНА ДЕТАЛИ
│ Д11=; !- │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
Рис. 5.6. Состав параметров детали "Чашка"
Описания параметров желательно комментировать и выделять (признаком "+") входные параметры. Идентификаторы параметров могут быть произвольной длины, поэтому рекомендуется идентифицировать параметры текстовыми выражениями, хотя это и увеличивает размер модели. Например, вместо "ШР" можно использовать идентификатор "ШАГ РЕЗЬБЫ".
6. Параметризация элементов и их пространственных связей.
При построении системы параметризации, параметры условно разделяются на:
параметры для согласования значений между элементами сопряженных уровней;
параметры для определения пространственного положения элементов модели;
параметры, использующиеся для вычисления параметров первых двух типов.
Параметры первого типа используются в блоке "ЭЛЕМЕНТЫ". Параметры второго типа используются в блоке "ПОЛОЖЕНИЕ" для задания необходимых значений в операторах элементарных перемещений элементов модели.
В конструкциях системы параметризации идентификаторы параметров заменяют значения, задаваемые константами на этапе построения макета объекта. Примеры параметризованных блоков "ЭЛЕМЕНТЫ" и "ПОЛОЖЕНИЕ" приведены на рисунках 5.7 и 5.8.
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ +ЭЛЕМЕНТЫ; │
│ ЭЛЕМЕНТ=Б; ИМЯ=БАЗА; ТИП=Ф; │
│ ЭЛЕМЕНТ=1; ИМЯ=ФЛАНЕЦ; КОД=cilindr; Д=ДФЛ; В=Л1; │
│ ЭЛЕМЕНТ=2; ИМЯ=РЕЗЬБОВАЯЧАСТЬ; КОД=wfpr; ДМ=Д2; ШР=ШР; ДЛ=Л2; │
│ ДЛРВ=ЛР; │
│ ЭЛЕМЕНТ=3; ИМЯ=ПАЗ; КОД=PAZ; ДП=ЛР; В=НР; Ш=Ш; НК=НК; ТЕЛО=-; │
│ ЭЛЕМЕНТ=4; ИМЯ=РАСТОЧКА; КОД=cilindr; Д=Д4; В=ЛС4; ТЕЛО=-; │
│ ЭЛЕМЕНТ=5; ИМЯ=КОНУС5; КОД=konus; Д1=Д1К5; Д2=Д2К5; В=ЛК5; │
│ ТЕЛО=-; │
│ ЭЛЕМЕНТ=6; ИМЯ=ЦИЛ6; КОД=of; Д=ДПВ; В=Л10; Ф=ЛФ6; │
│ ЭЛЕМЕНТ=8; ИМЯ=ОТВЕРСТИЯФЛАНЦА; КОД=ZOF8; КЛ=КЛ; ДЛИНА ОТВ=Л1; │
│ ДИАМ ОТВ=ДОТВФЛ; ШИР ФАС=ШФ8; РАД СЕР ОТВ=РСО; │
│ ЭЛЕМЕНТ=9; ИМЯ=ПРАВ.ПОЛОСТЬ; КОД=cilindr; Д=ДС7; В=ЛС7; ТЕЛО=-; │
│ ЭЛЕМЕНТ=10; ИМЯ=ОТВЕРСТИЯЧАШКИ; КОД=ZOF4; КЛ=КОЛ; ДЛИНА ОТВ=Л10;│
│ ДИАМ ОТВ=Д10; ШИР ФАС=ШФ10; РАД СЕР ОТВ=РСО10; │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Рис. 5.7. Параметризованный блок "ЭЛЕМЕНТЫ"
┌───────────────────────────────────────────┐
│ +ПОЛОЖЕНИЕ; │
│ СВЯЗЬ=Б-1; │
│ СВЯЗЬ=Б-2; X=Л1; │
│ СВЯЗЬ=Б-3; X=ЛДЕТ; UY=180; UX=-67.5; │
│ СВЯЗЬ=Б-4; │
│ СВЯЗЬ=Б-5; X=ЛС4; │
│ СВЯЗЬ=Б-6; X=ЛВСП; │
│ СВЯЗЬ=Б-8; X=Л1; UY=180; │
│ СВЯЗЬ=6-9; X=Л10; │
│ СВЯЗЬ=6-10; │
└───────────────────────────────────────────┘
Рис. 5.8. Параметризованный блок "ПОЛОЖЕНИЕ"
7. Задание параметрических зависимостей.
Конструкции системы параметризации, выражающие зависимости общего вида, размещаются в блоке "ФОРМУЛЫ". Такими зависимостями могут быть:
аналитические выражения (формулы);
табличные зависимости;
нормализационные ряды (округление значений).
Формулы применяются для связи входных и постоянных параметров с остальными параметрами, в том случае если не имеется стандартных табличных зависимостей между ними.
Табличные зависимости служат для определения значений параметров по таблицам, которые представляют собой независимо формируемые файлы-таблицы, которые могут создаваться в форматах “tabl” и “tabs”. В приложении 3 приведена таблица значений типового конструктивного решения "проточка наружная метрической резьбы".
Пример блока "ФОРМУЛЫ" для детали "Чашка" приведен на рисунке 5.9.
┌──────────────────────────────────┐
│ +ФОРМУЛЫ; │
│ ЛС4=Л1-5; │
│ ЛК5=ЛВСП-ЛС4; │
│ Д2К5=Д1К5-2*ЛК5*TAN(3); │
│ Л2=ЛВСП+Л10+ЛС7-Л1; │
│ ЛДЕТ=Л1+Л2; │
│ Д4=Д1К5+15; │
│ ДСО=Д4+ДОТВФЛ+2*10; │
│ РСО=ДСО/2; │
│ Д10=Д2К5/2-ДПВ/2-2*10; │
│ Д11=Д10+2*5; │
│ ДСО10=Д2К5-Д11-2*5; │
│ РСО10=ДСО10/2; │
│ Д2=Д1К5+15; │
│ НК=Д2/2-НР; │
│ ДФЛ=ДСО+2*10; │
│ ДС7=Д1К5; │
└──────────────────────────────────┘
Рис. 5.9. Блок описания параметрических зависимостей общего вида
Оформленное описание модели записывается в файл с расширением “.spm”. Имя файла должно соответствовать коду элемента, определенному в блоке "ОБЪЕКТ". Модель может транслироваться как самостоятельно, так и в составе модели элемента более высокого уровня.
Наиболее типичными ошибками при создании моделей являются:
1. Синтаксические ошибки.
Эти ошибки возникают при неправильном написании директив и отслеживаются на первом шаге трансляции.
2. Ошибки, выявляемые на втором шаге трансляции.
Ошибки этого типа возникают при некорректном:
задании идентификаторов;
написании директив блока "+ПОЛОЖЕНИЕ";
описании правил выбора решений.
3. Ошибки, выявляемые на этапе параметрического проектирования.
Ошибки этого вида возникают в основном из-за неправильного использования идентификаторов в блоке "+ФОРМУЛЫ", а также неполного описания параметров в блоке "ПАРАМЕТРЫ". Ошибки могут возникать при неправильном обращении к функциям и табличным зависимостям.
4. Неопределяемые ошибки.
Это ошибки, которые определяются лишь на этапе визуализации объекта. Проявляются ошибки в неправильной прорисовке объекта. Эти ошибки могут возникнуть в том случае, если в результате параметрического проектирования значения некоторых параметров остались не рассчитанными, либо нарушена логика построения системы построения модели. Необходимо также проверить правильность задания входных параметров.