1486

п. 1.1.1., а размеры проставляются автоматизированно в 3D CAD (см. ниже).

Особенно следует подчеркнуть, что в 3Dмоделировании геометрия и размеры неотделимы друг от друга и находятся в причинно-следственной связи, т.е. для формирования геометрии необходимы размеры, и изменение одного ведëт к изменению другого. Кроме этого, в компьютере геометрия и размеры представлены в аналитической форме. Всë это превращает указанную связь между геометрией и размерами в основополагающий фактор в современном проектировании и документировании, так как еë возможно воспроизвести и использовать на следующих этапах жизненного цикла изделия. Этот вывод становится фундаментальным, если учесть, что, по мнению некоторых авторов, станки с ЦПУ являются преобладающими в развитых странах, вследствие чего это относится и к САМсистемам технологической подготовки производства.

Большое значение при сборке и функционировании изделий играют граничные отклонения размеров. Последние определятся двумя способами: а) путëм выбора посадок и расчëта размерных цепей и б) предписанием так называемых общих допусков, которые являются допусками свободных размеров. Сравнение этих видов граничных отклонений (ГО) с точки зрения технологической подготовки производства показывает:

•Второй вид ГО присутствует во всех деталях, а первый – в значительно меньшем их количестве.

•Второй вид ГО обеспечивается выбранным технологическим процессом, в то время как первый вид является объектом специального внимания технологов (в том числе

ирасчëтов) и, как правило, приводит к усложнению технологического обеспечения.

•Осуществление ГО первого вида в значительной степени обеспечивается постоянством первоначально выбранной базы. Этому содействует и существующая в последнее

51

время тенденция развития одномашинной (использование только одной машины) технологии производства деталей, при которой обеспечивается постоянство базы.

• Определëнное облегчение проблемы технологического обеспечения ГО первого вида является соблюдениeм простого, на первый взгляд, правила: все конструктивные размеры (размеры с ГО первого типа) должны неукоснительно проставляться. Если речь идëт о «ручной» простановке размеров в CAD-системе, то расположение остальных размеров становится безразличным для технологической подготовки производства, ибо наличие 3D-модели (при CAD/CAM-системе) позволяет необходимые размеры извлекать непосредственно из модели.

Из вышесказанного следует, что с точки зрения геометрии (форма и размеры) в общем случае вообще нет нужды составлять 2D-модели (чертежи), как и незачем наносить размер в готовую 3D-модель (за исключением конструкторских размеров). Одновременно, если не используется CAD/CAM-система часто требуется предварительное нанесение размеров. Ниже рассмотрены возможности SolidWorks для нанесения размеров в 3D модели, т.е. визуализации желанной размерной сети.

1) Ручное составление размерной сети.

Оно проводится путëм использвания команд DimXpert

в SolidWorks (View Toolbars DimXpert): Size Dimension (проставление формообразующих размеров путëм указания поверхностей) или Location Dimension (простановка координирующих размеров путëм указания двух поверхностей, между которыми следует расположить размер). Одинаковые формы указываются Pattern Feature с целью автоматического определения количества одинаковых элементов с одинаковыми размерами.

Примечание. Следует отметить, что у среднесложных и сложных деталей возникает проблема с идентификацией отсутствующих размеров, так как при развороте 3D-модели

52

расположенные чаще всего в трëх плоскостях элементы размеров (вспомогательные размерные линии, размерные линии и размерные числа) пересекаются. Разрешением проблемы в какой-то степени является проверка размерной сети путëм анализа модели в конкретной проекционной плоскости: Feature Manager Tree: Annotation (Top, Front, Right) или путëм использования нескольких изображений

3D модели (Window Viewport Four View), которые получа-

ются автоматически – вид спереди, вид сверху и вид слева (метод проецирования в первом квадранте) (см. рис. 2).

2) Автоматизированное создание размерной сети

DimXpert Auto Dimension Scheme.

а) настройки Settings:

Prismatic Parts (представление на формообразующих размерах с помощью показательной линии, расположенной перпендикулярно оси поверхности) или Turned (размеры являются линейнымиразмерами, параллельнымиосиповерхности).

Plus and Minus Tolerancing (граничные отклонения размеров).

Одинаковые элементы (если таковые имеются) Pattern Dimensioning: Linear (линейные размеры одинаковых элементов) или Polar (угловые размеры одинаковых элементов).

б) выбор баз (Primary Datum, Secondary Datum, Tertiary Datum).

Три базы являются тремя взаимно перпендикулярными плоскостями (цилиндрические поверхности), чьи сечения (оси) образуют координатную систему. Они служат начальной точкой размеров, располагаемых по трëм осям, т.е. соответствующие координирующие размеры элементов детали располагаются по отношению к ним. Базы упорядочиваются по важности, причëм самой важной принимается первая. Следует подчеркнуть, что задание трëх взаимно перпендикулярных плоскостей не обязательно: если в соответствующем направлении нет элементов, требующих нанесения координирующих размеров, то плоскости не задаются. Указанные

53

базы не образуются, если в детали отсутствуют три взаимно перпендикулярные плоскости(цилиндрические поверхности).

3) Комбинированное составление размерной сети.

В сложных деталях чаще всего используется комбинированное составление размерной сети: сначала вручную наносят размеры сложных элементов детали, а затем автоматизировано остальные.

Восприятие информации

Возможны два способа:

а) непосредственное снятие размеров с модели («вручную» – путëм указания и измерения соответствующего расстояния или автоматизированно – с помощью раскрытия сети размеров, определëнной при 3D-моделировании);

б) путëм использования нескольких изображений 3D-

модели (Window/ Viewport/ Four View), расположенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

1.1.3. Шероховатость

Формирование

Для обозначения шероховатости используется Annotation: Surface Finish. Автоматизированный вариант в данный момент не существует.

Восприятие информации

Эта операция реализуется сравнительно просто, используя 3D-модель ТО.

1.1.4. Геометрические допуски

Создание

Допуски формы, расположения, ориентации и биения предписываются «вручную» путëм использования DimXpert: Geometric Tolerance. Фиксация этих допусков в модели не обязательна. Их записывают лишь в случаях, когда это необходимо для обеспечения качества работы или сборки ТО. Они предписываются по аналогии или путëм расчëта раз-

54

мерных цепей (допуски расположения, ориентации и биения). Подобные допуски используются относительно редко.

Восприятие информации

Небольшое количество геометрических допусков облегчает их чтение.

1.1.5. Другие

Создание

Любая текстовая информация может вводиться до формирования соответствующего элемента или прикрепляться к сформированному элементу 3D-модели, используя Annotation: Note. Возможно также введение информации в растровом формате при предварительно выбраных плоско-

стях (Tools/Sketch Tools/Sketch Picture). Таблицы, включая основную надпись, возможно построить, используя Insert/ Tables/Design Table или Title Block Table.

Восприятие информации

Проблемы не существуют.

На рис. 1 и 2 представлены части 3D-документов детали, причëм на рис. 1 представлены две детали «Основа» и «Скоба», являющиеся СЕ «Лампы сигнальной» (см. рис. 3, а), а на рис. 2 разрезанная деталь «Основа» задана в 4 изображениях, каждое из которых возможно изменять независимо от остальных.

а б

Рис. 1. Часть 3D-документа детали «Основа» (поз. 12) и «Скоба» (поз. 5) СЕ «Лампы сигнальной»

55

Рис. 2. Четыре динамические проекции (модели) детали «Основа»

1.2. Сборочные единицы

Характерная информация о СЕ представляется формами, позициями, размерами и др. (техническими требованиями, таблицами с характеристиками, информацией в основной надписи и т.п.) и сопровождается документом – списком составных частей (ССЧ).

1.2.1. Формы

Создание

Сборка готовых деталей и СЕ более низкого иерархического уровня обеспечивается существующими функциями CAD-системы.

Восприятие информации

Визуализацию деталей в СЕ с целью раскрытия связей между ними возможно обеспечить различными способами:

• путëм рассмотрения множества динамических проекций (динамическая проекция – это проекция, у которой исходная точка зрения на геометрическую модель может изменяться в реальном времени) на различные плоскости (например, в SolidWorks связи могут быть определены 4 динамическими проекциями (вид спереди, вид сверху, вид слева и аксонометрическая проекция): Window/Viewport/

56

Four View. В каждой из проекций возможно самостоятельно изменять направление наблюдения и визуализацию модели);

•путëм увеличения/уменьшения (ZOOM) выбранной части СЕ;

•путëм различной окраски каждой детали (см. рис 3);

аб

Рис. 3. Часть 3D-документа СЕ «Лампа сигнальная»:

а– вырезана ¼ часть деталей, находящихся в секущей плоскости;

б– введено свойство «прозрачность» для двух из деталей

аб

Рис. 4. Варианты части 3D-документов СЕ «Лампа сигнальная»:

а– вырезана ¼ всех деталей, находящихся в секущих плоскостях;

б– аксонометрический вид

•путëм разрезания части СЕ, например ¼, и окраски разреза в выбранный цвет (разрезы могут быть полными или неполными, причëм некоторые из деталей могут оста-

57

ваться неразрезанными, независимо от того что через них проходит секущая плоскость (см. рис. 3, а и 4, а));

•путëм представления материала отдельных внешних деталей прозрачным с целью визуализации внутренних деталей (см. рис. 3, б);

•путëм воспроизведения одинаковых моделей, в каждой из которых (без первоначальной) осуществлëн соответствующий разрез;

•путëм одновременного рассмотрения 3D-моделей составных деталей (всех или части) и СЕ: раскрыть файлы всех моделей и использовать команды Window/Tile Vertically или Tile Horizontally;

•путëм переброски 3D-моделей всех/части деталей до

3D-модели СЕ (Insert Components);

•путëм комбинирования вышеперечисленных методов. Замечание 1. Дополнительные возможности см. п. 5. Замечание 2. Некоторые из способов могут быть пред-

варительно подготовлены как 3D-документация или же реализованы во время чтения СЕ. Эти возможности не связаны со стандартизованным документированием, потому что каждый оператор может использовать соответствующий документ по своему усмотрению с помощью своей

CAD-системы или Viewer.

1.2.2. Позиции

Формирование – с помощью Annotation/Balloon.

Восприятие информации – беспроблемно.

1.2.3. Размеры

Определение

Создание размерной сети («вручную») здесь весьма упрощено по сравнению с размерной сетью у деталей, так как размеров в СЕ гораздо меньше.

Восприятие информации

По обыкновению, относительно просто. При возникновении проблем можно использовать решение п. 1.1.2 (ручное составление размерной сети).

58

1.2.4. Другие

Как и в п. 1.1 сварка и спайка вводятся с помощью

Annotation/Weld Symbol.

1.2.5. Список составных частей

Формирование

С помощью Bill of Materials и дополнения соответствующей информации (наименования составных частей, обозначений и др.) и задания необходимых настроек.

Восприятие информации – беспроблемно.

Вывод: 3D-документирование относительно легко создается и используется.

Следует отметить, что вышерассмотренные различные возможости использования атрибутов 3D-модели детали и СЕ могут использоваться всеми участниками жизненного цикла ТО (табл. 2), включая и оператора машины. Для этой цели необходимо исполнение легко реализуемых условий: компьютерные знания и умения, соответствующие CADсистеме или Viewer и компьютеру.

На рис. 3 и 4 представлены различные варианты части 3D-документов СЕ «Лампы сигнальной», причëм на рис. 3, а ¼ корпуса 4 и основания 12 устранены (Assembly Features/Extruded Cut). На рис. 3, б введено свойство прозрач-

ности (Edit Appearance/Transparent Amount) для деталей 4 и 12, на рис. 4, а вырезана ¼ всех деталей, пересекаемых двумя секущимиплоскостями, анарис. 4, б представленвидСЕ.

2. Использование 3D-документирования на остальных этапах функционального проектирования

После формирования геометрической модели деталей и СЕ последняя используется для их расчëтов (проверочные расчëты соблюдения принятых граничных величин или проектные расчëты с целью корректировки полученных в геометрической модели размеров), как и необходимые исследования. Все эти расчëты и исследования базируются на непосредственном использовании разработанной CAD-

59

модели. Легче всего эта связь реализуется в системах CAD/ CAM/ CAE (САD включает все геометрически ориентированные задачи, в то время как САЕ включает все вычислительные задачи, которые возникают в процессе проектирования размерных цепей, прочностных и деформационных расчëтах и т.п., включая и оптимизационные задачи). Система SolidWorks является представителем такой CAD/ CAM/ CAE-системы. Конкретные возможности CAE в данном случае следующие:

•SolidWorks Simulation – модуль для проведения мно-

жества анализов: статического, частотного, температурного, потери устойчивости, на усталость, на разрушение при падении, сосудов под давлением;

•SolidWorks Motion – модуль для проведения динамического анализа и исследования поведения движущихся частей;

•FloXpress – приложение, рассчитывающее динамику проходящего через СЕ флуида;

•другие.

Во всех этих анализах используется готовая 3D-модель, а их результаты могут непосредственно вводится обратно в модель с одновременной коррекцией всех элементов, связанных с изменениями. Другими словами, чертеж не нужен.

На этом этапе проектирования разрабатывается и сопровождающая текстовая документация: технические описания, руководства для обслуживания и ремонта и другие формы, которые содержат текст, схемы, чертежи и аксонометричные изображения. Графические изображения, как правило, должны сниматься с готовой 3D-модели, например Exploded View (разобранный вид), для получения руководства для эксплуатации и ремонта. В текстовой документации этого этапа обычно используется много чертежей, которые при представлении документации в электронном варианте могут заменяться 3D-моделью.

60