Компьютерное моделирование изделий в конструкторскотехнологической

Копии элементов симметричной конструкции удобно создавать путем зеркального отражения элементов относительно плоскости: получить копию выбранных элементов, симметричную им относительно соответствующей плоскости или плоской грани.

При построении вспомогательных плоскостей и осей требуется задать способ их построения и при необходимости численные параметры, которые показывают, как располагаются данные объекты относительно остальных элементов геометрии модели.

Удобный прием моделирования изделий, которые отличаются лишь некоторыми конструктивными элементами, – использование в качестве основания детали ранее подготовленной модели (она называется основанием). Деталь, которая моделируется на основе основания, называется производной деталью.

Модель детали, которую требуется использовать в качестве основания другой детали, должна быть сформирована и записана на диск в файл с любым именем.

Производная деталь в качестве первого элемента дерева конструирования содержит деталь-основание и связывается с нею при помощи внешней ссылки. Это значит, что все изменения в исходной детали отражаются в производной детали. Для создания производных деталей (вставки основания) следует пользоваться командой Вставка/Деталь главного меню про-

граммы SolidWorks.

Существует три типа производных деталей:

1)основание – использует существующую деталь в качестве основания для производной детали;

2)зеркальное отражение детали – создает зеркально отра-

женную версию существующей детали; это хороший способ для создания левосторонней и правосторонней версий детали; поскольку зеркально отраженная версия производится из исходной версии, симметричные элементы обеих деталей всегда находятся на одном уровне (рис. 30);

62

Применение вспомогательных построений значительно расширяет возможности построения модели. Для создания таких элементов предназначены специальные команды, кнопки вызова которых находятся напанели «Справочная геометрия» (см. табл. 3).

При задании вспомогательных плоскостей и осей требуется задать способ их построения и при необходимости численные параметры, которые показывают, как располагаются данные объекты относительно остальных элементов геометрии модели.

2.3.8. Иерархическая параметризация детали

Все описанные выше элементы конструкции создаются

ирасполагаются в дереве конструирования в строгом порядке, который часто называют «иерархическая параметризация детали»

ио котором пользователь должен знать и всегда учитывать при работе. Это понятие является очень важным для понимания технологии компьютерного моделирования деталей в системе SolidWorks и в большинстве других машиностроительных CAD-систем.

Помимо дерева конструирования, отражающего историю создания детали, система запоминает иерархию элементов модели. Под иерархией понимается порядок подчинения элементов модели друг другу.

Благодаря тому, что иерархическая структура трехмерных элементов постоянно хранится в файле модели, возможно осуществление иерархической параметризации модели.

Элемент считается подчиненным другому элементу, если для его создания использовались любые части и/или характеристики этого другого элемента. Например, эскиз построен на грани детали – эскиз подчиняется этой грани. В эскизе есть проекции ребер конструктивного элемента – эскиз подчиняется этому элементу. Вырезанный формообразующий элемент построен путем операции над эскизом – элемент подчиняется эскизу. При добавлении формообразующего элемента глубина его вытягивания задавалась до вершины элемента вращения – элемент выдавливания подчиняется элементу вращения. Фаска построена на ребре кинематического элемента – фаска подчиняется кинематическому

64

элементу. Вспомогательная ось проведена через вершины формообразующих элементов – ось подчиняется этим элементам. Вспомогательная плоскость проведена через ось перпендикулярно грани формообразующего элемента – плоскость подчиняется оси

иформообразующему элементу. И так далее.

Виерархии существует два типа отношений между элементами. Если элемент подчинен другому элементу, он называется производным (потомком) по отношению к подчиняющему элементу. Если элементу подчинен другой элемент, то подчиняющий элемент называется исходным (родителем) по отношению к подчиненному.

Плоскости проекций, существующие в модели детали сразу после ее создания, всегда являются исходными элементами (только опираясь на них, можно построить первый эскиз и другие элементы модели) и никогда не являются производными элементами (их параметры не зависят от других элементов).

Последний в дереве конструирования элемент никогда не является исходным (так как после него не строились элементы, которые могли бы на нем основываться).

Все остальные элементы могут быть как исходными, так

ипроизводными. Один и тот же элемент может быть производным

иисходным для разных элементов. Например, отверстие является производным элементом собственного эскиза и исходным элементомдляфаски, построеннойнаребреэтого отверстия.

Для того чтобы просмотреть отношения, в которых участвует какой-либо элемент, следует выделить его в дереве конструирования или любую его часть (например, грань формообразующего элемента) в графической области и затем вызвать из контекстного меню команду «Родитель/потомок».

Можно сказать, что иерархия является отражением причин- но-следственных связей между операциями создания эскизов

иэлементов в процессе моделирования. Иерархию элемента требуется знать, как правило, для того, чтобы установить, изменение (редактирование или удаление) каких элементов может прямо или косвенно повлиять на данный элемент и на какие элементы может повлиять изменение данного элемента.

65

К иерархическим связям между элементами модели относятся следующие:

–принадлежность эскиза плоскости или плоской грани;

–тип формообразующего элемента; построенного на основе эскиза;

–существование в эскизе проекции ребра (вершины) формообразующего элемента;

–связь вспомогательной оси или плоскости с опорными (базовыми) элементами; использовавшимися для ее построения;

–автоматическое определение глубины выдавливания формообразующего элемента (через все или до указаннойвершины);

–соответствие всех параметров элементов массива (по сетке; вдоль кривой) и зеркальных копий параметрам исходных элементов;

–принадлежность круглого отверстия грани;

–участие определенных ребер в образовании фаски или скругления;

–отсечение части детали плоскостью или профильной поверхностью;

–участие определенных граней в образовании тонкостенной оболочки;

–ориентация ребра жесткости относительно плоскости эскиза этого ребра (ортогонально или параллельно);

–участие определенных граней в образовании уклона. Иерархические параметрические связи между элементами

модели являются неотъемлемой частью этой модели. Пользователь не может отказаться от формирования этих связей или удалить их (в отличие от параметрических связей графических объектов в эскизе). Связи автоматически возникают по мере выполнения команд создания элементов модели и существуют, пока эти элементы не будут удалены или отредактированы.

Из наличия иерархии элементов вытекает главное правило конструирования: создавать модель в последовательности, при которой правильно и оптимальным образом формируются ие-

66

рархические параметрические связи (совместно с вариационной параметризацией эскиза); при изменении размеров геометрии эскизов и размеров трехмерных элементов не должна нарушаться общая структура конструкции, обычно отражающая служебное назначение изделия.

2.3.9. Практические рекомендации и примеры построения моделей

Основное правило построения модели – создание адаптивных конструкций, т.е. разработка геометрии модели таким образом, чтобы изменение формы и размеров элементов конструкции изделия было возможно выполнить с минимальными затратами времени и с помощью наименьшего количества формообразующих операций. Иначе говоря, следует обеспечить легкость и простоту адаптации модели к возможным изменениям требований заказчика и конъюнктуре рынка. Для этого нужно правильно использовать возможности управления геометрией эскиза (обязательно применять вариационную параметризацию) и правильно выбирать вид и последовательность формообразующих операций. К сожалению, формализованных методик такой работы пока нет. Это достаточно сложные умения, приобрести которые можно только в ходе практической разработки реальных конструкций нестандартных изделий. Ниже приведен пример рационального построения конструкции детали.

Построение трехмерной модели детали начинается с создания основания – ее первого формообразующего элемента. Основание есть у любой детали; оно всегда одно (за исключением случая многотельных деталей).

Вкачестве основания можно использовать любой из четырех типов формообразующих элементов – элемент выдавливания, элемент вращения, кинематический элемент и элемент по сечениям.

Вначале создания модели всегда встает вопрос о том, какой элемент использовать в качестве основания детали. Для ответа

67

на него нужно хотя бы приблизительно представлять конструкцию будущей детали.

Мысленно исключите из этой конструкции фаски, скругления, проточки и прочие мелкие конструктивные элементы, разбейте деталь на составляющие ее формообразующие элементы (параллелепипеды, призмы, цилиндры, конусы, торы, кинематические элементы и т.д.).

Чаще всего в качестве основания используют самый крупный из этих элементов. Если в составе детали есть несколько сопоставимых по размерам элементов, в качестве основания выбирают тот из них, к которому потребуется непосредственно добавлять (вырезать) наибольшее количество дополнительных объемов.

Иногда в качестве основания используют простой элемент (например, параллелепипед, цилиндр), описанный вокруг проектируемой детали (или ее части).

В некоторых случаях можно выбрать основание (а также наметить дальнейший порядок проектирования детали), представив технологический процесс ее изготовления.

Вообще говоря, дать универсальные рекомендации по выбору основания детали невозможно. Любой конструктор вырабатывает представления об удобном ему порядке моделирования после самостоятельного создания нескольких моделей. В табл. 5 представлены примеры оснований моделей деталей.

68

Окончание табл. 5

Вращение

Вытягивание

По сечениям

По траектории

Вытягивание

69

Таким образом, модель состоит из ряда взаимосвязанных элементов, порядок построения которых определяется пользователем (инженером) и зависит от общей структуры проекта изделия, может состоять из множества альтернативных комбинаций. Как видно, теоретически любой элемент модели может быть основанием для любого другого элемента или комбинации элементов. Полностью независимыми геометрическими объектами являются только базовые плоскости. Поэтому очень важно уметь выделить элементы конструкции, которые будут изменяться редко и незначительно, и элементы, размеры и форма которых могут изменяться в процессе проектирования достаточно часто и в широких пределах. Первые целесообразно использовать в качестве основания (оснований) конструкции, вторые – пристраивать к этим основаниям с учетом формируемых иерархических связей.

На рис. 31 представлена общая структура модели детали, созданной в CAD-системе по описанному выше классическому алгоритму. Стрелки, соединяющие структурные элементы модели, означают, что объект (элемент), на котором начинается стрелка, может являться базой для объекта (элемента), на котором стрелка заканчивается. Структура дерева конструирования представлена на рис. 32.

Для любой формообразующей операции можно выделить

качественные и численные (количественные) параметры.

К качественным параметрам будем относить элементы геометрии, на которых строится операция и способы построения геометрии. На рис. 33 представлена структура «Менеджера свойств» (в котором эти параметры задаются) для операции вытягивания с указанием количественных и качественных параметров.

В табл. 6 указаны количественные и качественные параметры основных и наложенных элементов конструкции. В табл. 7 приведена последовательность построения модели детали «Кор-

пус» (рис. 34).

70