2.3.3 Cистема твердотельного моделировании

Одной из наиболее распространенных САD/САМ систем является система Рго/ENGINEER американской фирмы Parametric Technology Corporation. Система формирует трехмерные геометрические объекты, проводит их модификацию, разрабатывает техническую документацию, создает графическую базу данных. Система Рго/ENGINEER является полностью интегрированной средой, в которой деталь поочередно проходит все уровни инженерной подготовки. Рго/ENGINEER позволяет проектировать модель, как комбинацию отдельных характерных элементов. Это позволяет отказаться при проектировании от сложных геометрических систем. Параметрическая основа системы позволяет присваивать определенные символы элементам геометрии детали и отслеживать соответствие размеров деталей из различных чертежей. Такие возможности значительно облегчают внесение изменений и способствуют оптимизации конструкторских работ. Данная система ориентирована на использование графических станций фирм Hewlett Packard SUN, DEC, IВМ и операционную среду UNIX и предъявляет высокие требования к машинным ресурсам.

В последние годы появились системы прототайпинга (prototyping - макетирование, разработка упрощенной версии) для экспресс-изготовления объемных моделей деталей и сборочных единиц из прессованной бумаги, фторопласта и других полимеров, работающие под управлением САD/САМ систем.

2.3.4 Cистема параметрического твердотельного моделирования SolidWorks

В настоящее время пакеты твердотельного параметрического моделирования с промышленными возможностями стали доступны пользователям персональных компьютеров. Одно из лучших решений такого уровня смогла предложить американская компания SolidWorks Corporation, создавшая в 1996 г. пакет твердотельного параметрического моделирования SolidWorks (www.solidworks.ru), который сразу занял ведущие позиции среди продуктов этого класса. Создатели системы SolidWorks дали возможность конструкторам использовать на своих персональных рабочих местах новейшие достижения в области САD/САМ технологий для разработки сложных деталей и сборок изделий. В отличие от приложений САПР, созданных для работы на графических станциях с ОС UNIX и уже впоследствии переписанных под Windows, SolidWorks является системой твердотельного параметрического моделирования, изначально предназначенной для использования на персональных компьютерах под управлением ОС Windows.

Интерфейс системы SolidWorks отличается максимальной продуманостью, удобством и доступностью для понимания. Если Вы уже знакомы с каким-либо приложением Windows, то практически сразу сможете начать работать в SolidWorks. Отслеживание процесса создания модели упрощается с помощью специального дерева построений (дерева сборки), отражающего полную структуру модели. SolidWorks максимально использует все преимущества операционных систем Windows 95 и Windows NT. В нем полностью поддерживаются такие общепринятые в Windows приёмы работы, как многооконность и возможность одновременной обработки нескольких деталей или сборок, настройка пользователем экрана системы, меню и панелей инструментов, использование графического буфера обмена, технологии OLE для обмена объектами с другими приложениями, гибкую систему помощи, средства сетевой поддержки (режим клиент/сервер). Высокоуровневый сервис системы включает широкие возможности визуализации полученной модели, запись и последующая отладку макрокоманд на языке SolidBasic и многое другое. Использование OpenGL позволяет без установки дополнительных графических плат динамически вращать деталь или сборку в режиме реального времени с получением высококачественного тонированного изображения. Всё это делает SolidWorks системой с уникальным набором мощных и в то же время простых для использования средств твёрдотельного параметрического моделирования.

Создание эскиза. Процесс создания модели в SolidWorks начинается с построения опорного тела и последующего добавления или вычитания материала. Для построения тела первоначально строится эскиз конструктивного элемента на плоскости, впоследствии преобразуемый тем или иным способом в твёрдое тело. SolidWorks предостваляет пользователю полный набор функций геометрических построений и операций редактирования. Основное требование, предъявляемое системой к эскизу при работе с твёрдыми телами - это замкнутость и отсутствие самопересечений у контура. При создании контура нет необходимости точно выдерживать требуемые размеры, самое главное на этом этапе - задать положение его элементов. Затем, благодаря тому, что создаваемый эскиз полностью параметризован, можно установить для каждого элемента требуемый размер. Кроме того, для элементов, входящих в контур, могут быть заданы ограничения на расположение и связи с другими элементами.

Создание твердотельной параметрической модели. SolidWorks содержит высокоэффективные средства твердотельного моделирования, основывающиеся на постепенном добавлении или вычитании базовых конструктивных тел. Эскиз для получения базового тела может быть построен на произвольной рабочей плоскости. Типовые инструменты для получения базовых тел позволяют выполнить:

выдавливание заданного контура;

вращение контура вокруг оси;

создание твёрдого тела, ограничиваемого поверхностью перехода между заданными контурами;

выдавливание контура вдоль заданной кривой;

построение фасок и скруглений различного вида;

построение уклонов;

создание различного типа отверстий;

получение развёртки тел равномерной толщины.

Основные методы создания твёрдого тела сочетают в себе также возможность комбинации всех перечисленных способов как при добавлении материала, так и при его снятии. Естественный порядок работы конструктора без труда позволяет создавать сложные твёрдотельные модели, состоящие из сотен конструктивных элементов. При необходимости во время работы возможно введение вспомогательных плоскостей и осей для использования в дальнейших построениях. Параметры всех созданных конструктивных элементов доступны для изменения, так что в любой момент работы можно изменить произвольный параметр эскиза или базового тела и выполнить затем полную перестройку модели. Режимы визуализации полученной модели позволяют просматривать ее каркасное или реалистичное изображение. Для повышения качества тонированных изображений могут быть изменены физические характеристики поверхности детали (текстуры) и назначены дополнительные источники света.

Библиотеки стандартных элементов. SolidWorks предоставляет возможности создания библиотек стандартных твердотельных моделей. При этом необходимо создать управляющую таблицу с параметрами построенной модели. Строчки таблицы содержат наборы параметров для различных типоразмеров. Впоследствие для получения конкретной детали требуемого типоразмера достаточно будет выбрать нужное значение из списка.

Создание сборок. Сборка - это взаимосвязанный набор деталей одного изделия или его составной части. Уникальные средства SolidWorks позволяют объединять в одной сборке сотни разнотипных деталей и подсборок и строить необходимые сборочные единицы, не выходя в режим создания деталей. В любой момент структура сборки доступна для обработки и изменения, при этом непосредственно в режиме сборочной единицы могут быть изменены любые параметры отдельных деталей. Взаимное расположение деталей сборки зависит от различных ограничений на их положение в пространстве. Так, например, могут быть заданы связи между конструктивными осями, соединение или выравнивание деталей по различным плоскостям указанных деталей. В дальнейшем, изменяя положение одной из них, можно отслеживать поведение остальных деталей. За счёт этого может быть воспроизведен закон движения узлов сборки. Каждый из элементов сборки обладает своими материальными характеристиками, поэтому существует возможность контроля взаимопересечения деталей, входящих в сборку. Кроме того, можно управлять отображением деталей, входящих в сборку, временно делая их невидимыми и увеличивая наглядность полученного узла. Ап­парат сборки позволяет организовать хорошее взаимодействие конструкторов при совместной разработке изделия, анализировать конструкцию и оперативно принимать меры для обеспечения стыковки узлов.

Генерация чертежей. После создания твёрдотельной модели существует возможность автоматического получения рабочих чертежей детали или сборки с изображениями основных видов, проекций, простановкой основных размеров и обозначений. Для оформления в полном соответствии с ЕСКД рабочие чертежи передаются в чертёжно-графический редактор КОМПАС-ГРАФИК. Процесс построения чертежа упрощается за счет автоматического формирования сложных разрезов и выносок. В SolidWorks существуют и встроенные средства оформления чертежа с возможностью отслеживания ассоциативной связи между моделью и ее чертежом. В этом случае изменение параметров модели приводит к автоматическому изменению чертежа. Пользователь при этом может легко управлять отображением отдельных рёбер детали.

Интерфейс с внешними системами. Получение твёрдотельной параметрической модели - это всего лишь один из этапов на пути от принятия решения о проектировании изделия до выпуска готовой продукции. Благодаря полностью открытой архитектуре системы модель твёрдого тела, созданная в SolidWorks, может быть использована для расчёта прочностных характеристик методом конечных элементов или проектирования управляющих программ для оборудования с ЧПУ практически во всех известных расчетных и технологических системах (ANSYS, COSMOS, DUCT, PowerMILL, CIMATRON, ALPHACAM и другие). Программные средства доступа к геометрическому ядру SolidWorks позволяют наладить прямой обмен с внешними приложениями, которые могут использовать всю функциональную мощь этого ядра. При таком взаимодействии можно переключаться во внешний пакет, не выходя из SolidWorks. Кроме того, обмен информацией с другими приложениями можно производить с использованием стандартных форматов IGES, DXF, DWG, SAT, STL.

SolidWorks97 относится к новому поколению высокоэффективных систем параметрического твердотельного конструирования. Этот продукт, предназначенный для самого широкого круга пользователей-инженеров, способен по своим возможностям конкурировать с дорогостоящими решениями для графических станций. Его применение совместно с чертежно-графической системой КОМПАС позволит значительно сократить время разработки изделий, повысить их качество и увеличить конкурентоспособность.