Раздел 4. Компьютерная графика и геометрическое моделирование
автоматическое определение глубины выдавливания фор-
Параметризация объемных геометрических моделей. Если
мобразуюшего элемента (через все или до указанной вершины);
тризация необязательна, а в ряде случаев и нецелесообразна, то
в процессе объемного геометрического моделирования без пара
метризации обходится очень сложно.
Как было уже отмечено в разделах 1-2, при создании твер
дотельных моделей применяются все возможные типы графиче
ских элементов: точки, линии, поверхности. Здесь следует учесть
тот факт, что многие линии задаются параметрическим образом,
поверхности порождаются движением линий, а твердотельные
примитивы формируются с использованием поверхностей, т.е.
последовательность создания твердотельных моделей достаточ
но жестко предопределена. Кроме того, поверхности должны
точно сшиваться (связываться) между собой, а также существуют
требования и ограничения целостности и замкнутости объема.
Из этого следует, что связи, условия и ограничения являются
непременным атрибутом твердотельного моделирования, за ис
ключением нескольких частных случаев, когда правильные гео
метрические тела можно описать аналитически.
Не сохранив в модели все правила связи и ограничения, ис
пользованные в процессе её построения, практически невоз
можно организовать редактирование и модификацию объемных
тел, что совершенно необходимо для САПР изделий машино
строения.
Благодаря тому, что иерархическая структура трехмерных
элементов постоянно хранится в файлах моделей универсальных
САПР, совершенно естественным образом реализуется иерархи
ческая параметризация всех основных объемных моделей.
Кроме параметрических связей и ограничений, иерархически
налагаемых на плоский эскиз, к связям между элементами трех
мерной модели могут быть добавлены:
- принадлежность эскиза плоскости или плоской грани;
- тип формообразующего элемента, построенного на основе
эскиза;
- существование в эскизе проекции ребра (вершины) фор
мообразующего элемента;
- связь вспомогательной оси или плоскости с опорными (ба
зовыми) элементами, использовавшимися для ее построения;
196
соответствие всех параметров элементов массива (по сетке,
вдоль кривой) и зеркальных копий параметрам исходных эле
ментов;
- принадлежность круглого отверстия грани,
- участие определенных ребер в образовании фаски или окру
гления;
- отсечение части детали плоскостью или профильной по
верхностью;
- участие определенных граней в образовании тонкостенной
оболочки;
- ориентация ребра жесткости относительно плоскости эски
за этого ребра (ортогонально или параллельно);
- участие определенных граней в образовании уклона;
- участие определенных тел в булевой операции;
- вхождение определенных тел в область применения операции.
Все эти связи (вернее, те из них, которые существуют в моде
ли) сохраняются при любом перестроении модели. Редактирова
ние элемента вызывает неизбежное перестроение всех произво
дных элементов.
Любой элемент участвует в параметрических связях со свои
ми исходными и производными элементами, причем перечис
ленные выше связи обладают следующим свойствами:
- при изменении исходного элемента меняется производный
от него элемент;
- производный элемент можно изменить путем редактиро
вания исходного элемента и собственных, независимых параме
тров этого производного элемента;
- иерархические параметрические связи между элементами
модели являются неотъемлемой частью объемной геометриче
ской модели;
~ пользователь не может отказаться от формирования пара-
Метрических связей или удалить их (в отличие от параметриче
ских связей графических объектов в плоском эскизе);
- связи автоматически возникают по мере выполнения ко
манд создания объектов модели и существуют, пока эти объекты
Не будут удалены или отредактированы.
197
делирования. Однако отработанная параметрическая модель со-
Например, при создании эскиза на грани формообразующе
го элемента возникает соответствующая иерархическая связь
В результате этот эскиз при любых изменениях модели будет
оставаться на «своей» грани (до тех пор, пока его не удалят или
не перенесут на другую грань).
На рис. 4.4.3 приведена параметризированная модель пресс-
формы для изготовления полимерных изделий. При проекти
ровании штампов и пресс-форм конструктор традиционно ис
пользует большое количество стандартных элементов. Структура
их постоянна, многократно выверена и определена в стандартах,
а вот размеры могут изменяться в определенном диапазоне или
по установленным правилам. Таким образом, геометрическая
модель подобных изделий может состоять в основном из параме
трических моделей стандартных деталей: хвостовиков, пружин,
направляющих колонок, втулок, штуцеров, пробок, многочис
ленных крепежных элементов, плит стандартного размера (раз
меры деталей содержатся в базе данных САПР).
Для получения высокоавтоматизированной параметрической
модели изделия пользователю остается «запараметризовать»
только нестандартные детали, например, матрицу и пуансон (см.
рис. 44.Зв, г).
Если в первом проекте была разработана высокоавтомати
зированная параметрическая модель, то впоследствии, чтобы
быстро модифицировать изделие или получить модель нового
изделия аналогичного первому, конструктору необходимо за
менить некоторые габаритные размеры и перепроектировать не
стандартные детали, например, формообразующие элементы.
В данном случае для автоматизации проектирования типовых
изделий создание высокоавтоматизированной параметрической
модели экономически целесообразно. Затратив некоторое ко
личество ресурсов и средств на создание и отладку параметри
ческой модели, можно в дальнейшем уменьшить затраты на мо
дификацию и, что очень существенно, резко сократить скачки
технической подготовки производства.
Создание высокоавтоматизированных параметрических мо
делей требует высокой квалификации пользователя как в про
ектировании и технологии изделий машиностроения, так во
владении компьютерными технологиями геометрического мо-
198
держит не только геометрическую информацию, но и «now how»
в предметной области проектирования и служит залогом успеш-
ности и безошибочности выполнения заказов в дальнейшей
практике специалиста-разработчика и предприятия в целом.
Кроме того, это позволяет накапливать лучшие технические
решения и использовать параметрические модели, как для целей
Рис. 4.4.3. Пример технического объекта, экономически пригодного
для создания высокоавтоматизированной параметрической модели:
а - модель пресс-формы; б - модель в разрезе;
в - объемная параметризированная модель пуансона;
г - объемная параметризированная модель матрицы
199
4.5. Моделирование объемных сборок
обучения, так и для решения проблем ускоренной адаптации мо
лодых специалистов в проектных подразделениях предприятий
и организаций.
Необходимость параметризации объемных моделей вызывает
определенные особенности и трудности в процессе моделиро
вания. Невозможно без последствий удалить или преобразовать
объемный элемент, который был использован как основа для
других построений. Невозможно корректно выполнить преоб
разования, приводящие к разрывам поверхностей и нарушению
целостности объема.
В связи с этим при построении объемных моделей рекомен
дуется придерживаться следующих правил:
— Результат объемного моделирования зависит от последова
тельности, поэтому необходимо тщательно продумывать страте
гию построения модели.
— Желательно минимизировать количество необходимых для
создания модели промежуточных этапов.
— Надо быть готовым к возможным ошибкам и неудачам и пе
риодически сохранять промежуточные достижения, чтобы мож
но было после необратимой ошибки продолжить моделирование
с предыдущего сохраненного этапа.
— Если результат недостижим одним путем, необходимо по
пробовать прийти к намеченной цели, используя другие пути
и приемы.