3.7. Автоматизация конструкторского проектирования. Классификация задач конструкторского проектирования
На этапе конструкторского проектирования обеспечивается подготовка основного объёма проектной документации. Основная задача конструкторского проектирования – реализация принципиальных схем, полученных на этапе функционального проектирования. При этом производятся конструирование отдельных деталей, компоновка узлов из деталей и конструктивных элементов, агрегатов из узлов, после чего оформляется техническая документация на объект проектирования.
Одна группа задач конструкторского проектирования определяет чисто геометрические параметры конструкции (например, параметры формы) – задачи геометрического проектирования, а другая группа задач предназначена для синтезирования структуры (топологии) конструкции с учётом её функциональных характеристик – задачи топологического проектирования. Кроме того, к задачам конструкторского проектирования необходимо отнести проверку (анализ) качества полученных решений (см. рис. 14).
Геометрическое проектирование включает в себя задачи геометрического моделирования, геометрического синтеза и оформления конструкторской документации. Геометрическое моделирование включает решение позиционных и метрических задач на основе преобразование геометрических моделей. Элементарными геометрическими объектами в математических моделях (ММ) являются точка, прямая, окружность, плоскость, кривая второго порядка, цилиндр, шар, пространственная кривая и т.д.
К основным позиционным задачам относят: определение инцидентности и фиксации координат точки плоской области, ограниченной замкнутыми контурами; определение координат точки пересечения прямой с криволинейным контуром или поверхностью; установление пересечения контуров и вычисление координат их точек пересечения; определение взаимного расположения плоских или пространственных областей. На основе типовых позиционных задач решаются следующие конструкторские задачи: определение факта касания или столкновения движущихся деталей, наложения деталей; проверка гарантированных зазоров между деталями; оценка погрешности обработки контуров и поверхностей деталей на станках. К метрическим задачам относят, например, вычисление длины, площади, периметра, центра масс, моментов инерции.
Геометрический синтез включает решение задач двух групп: первая группа задач – задачи формирования сложных геометрических объектов (ГО) из элементарных ГО заданной структуры, возникающих, например, при оформлении деталировочного чертежа. Основным критерием геометрического синтеза сложных ГО является точность их воспроизведения. Вторая группа задач обеспечивает получение рациональной или оптимальной формы (облика) деталей, узлов или агрегатов, влияющей на качество функционирования объектов конструирования. В задачи оформления конструкторской документации входит изготовление текстовых и графических документов. Основными задачами (процедурами) топологического проектирования являются задачи компоновки, размещения и трассировки. Решение задач компоновки конструктивных элементов высшего иерархического уровня из элементов низшего иерархического уровня в большинстве случаев наиболее трудоемкая часть конструкторского проектирования. Например, процесс компоновки зубчатого редуктора. Критериями компоновки в данном случае могут быть масса редуктора и его габаритные размеры, удобство ремонта и обслуживания.
Рис. 14. Классификация задач конструкторского проектирования
С решением задач размещения и трассировки приходится сталкиваться при размещении технологического оборудования в цехе или шахте, элементов гидросистемы станка или горной машины, трассировке транспортных потоков цеха, прокладке нефте- и газопроводов с учетом рельефа местности, прокладке автомобильных и железных дорог, горных выработок и т.д.