6.4 Адаптивные детали и сборки

Как описывалось ранее, Inventor поддерживает традиционный параметрический метод моделирования, при его использовании которого взаимосвязь между элементами конструкции устанавливается за счет решения уравнений для размерных цепочек соответствующих взаимосвязанных частей этих элементов.

Для облегчения понимания адаптивности сборки и ее компонентов следует напомнить некоторые понятия:

Параметрическая связь - связь, которая определяет конфигурацию объекта в терминах ранее созданных объектов. Например, элемент B параметрически определен, как смещенный относительно объекта A. Это означает, что если перемещать объект A, то переместится и элемент B. Однако перемещать непосредственно объект В невозможно.

Вариационная связь - неориентированная связь между двумя или больше объектами. Порядок создания объектов не влияет на воздействия при редактировании. Например, объекты A и B определены, как параллельные на определенном расстоянии друг от друга. Вы можете перемещать любой объект (A или B), при этом другой объект также будет перемещаться.

Объектно-ориентированное проектирование - моделирование с использованием «разумных» объектов. До появления объектно-ориентированного проектирования, модели представляли собой только набор граней, узлов и поверхностей. Объектно-ориентированные модели состоят из «разумных» объектов, имеющих определенные свойства, например, детали крепежа (болт, шайба, гайка), отверстия, фаски или конструктивно-технологические элементы.

Параметрические сборки - модели сборочных узлов, в которых элементы различных деталей взаимодействуют между собой, формируя статические и динамические связи. Параметрическая связь между различными деталями позволяет элементам одной детали управлять размером и формой элементов другой детали. Как сказано выше, параметрические связи направлены. Например, вырез на детали B определяет размер бобышки на детали A. Если изменить вырез, изменится бобышка, но не наоборот.

Ассоциативность - обобщенный термин, который используют при описании различных аспектов твердотельного параметрического моделирования Все современные системы CAD используют одну или несколько вышеупомянутых технологий.

Хронология - история создания модели - в ядре всех современных систем CAD. Хронология связывает вместе отдельные элементы модели и их связи, позволяя просматривать и легко редактировать процесс создания модели.

6.4.1 Адаптивная технология моделирования

В большинстве систем твердотельного моделирования создание и редактирование модели происходит с использованием:

• вариационных связей для позиционирования деталей относительно друг друга

• параметрических связей для определения формы и размера элементов отдельных деталей.

В последнем случае возможно возникновение проблем, связанных с тем, что

• порядок, наложенный параметрическими связями, ограничивает гибкость при внесении изменений в проект. Порядок создания конструктивных элементов часто произволен и впоследствии мешает изменениям деталей.

• переопределение хронологии операций, само по себе ограничено существующими связями, таким образом изменять хронологию построений можно лишь в определенных пределах.

Можно привести пример, иллюстрирующий возникновения таких проблем: например, создана деталь A - плита с отверстием. Затем создан вал B, диаметр которого параметрически связан с отверстием в плите. Если перемещать отверстие или изменять его диаметр, то вал будет изменяться соответственно.

Предположим, в процессе проектирования выяснилось, что параметры вала более важно определить по другой детали, кронштейну C. В такой ситуации необходимо переопределение зависимостей, что в большинстве систем связано с большими затратами времени. Вал должен быть перепроектирован с параметрами детали C, и отверстие в плите А тоже частично должно быть переопределено. Поскольку такие ситуации возникают в процессе создания модели довольно часто, на процесс переопределения связей уходит значительная часть драгоценного времени.

Адаптивная геометрия — это результат двунаправленной связи, когда одна деталь описана как фиксированная; тогда вторая половина конструктивной пары, обладающая свойством адаптивности, подстраивается под первую деталь. В дальнейшем для такой конструктивной пары можно задать адаптивность относительно второй детали, тогда при ее модификации первая деталь также будет согласованно изменяться. Деталь, размеры которой способны должным образом изменяться, может быть использована в нескольких изделиях.

Адаптивная геометрия элементов задается при редактировании деталей и может изменять свои размеры и положение в зависимости от контекста, в котором эта геометрия используется. Адаптивной может быть недоопределенная геометрия, что позволяет заданным геометрическим элементам изменять свои размеры, в то время как размеры и позиционирование управляющих элементов остаются неизменными. Например, можно создать выдавленный элемент, но оставить неопределенной глубину выдавливания.

Адаптивная технология моделирования – метод создания твердых тел, при котором изменение размеров элемента одной детали, вызовет соответствующее изменение размеров элемента другой детали. Адаптивная технология обеспечивает точную подгонку размеров детали под размеры других деталей без задания точных размеров или создания взаимосвязей. Например, если диаметр болта связан с диаметром отверстия, то при изменении диаметра болта произойдет соответствующее изменение диаметра отверстия.

Как правило, адаптивные модели используются на ранних этапах проектирования, когда модель задана не полностью, и для детали или узла известно только требуемое положение, а конечные размеры не известны, или когда положение или размер конструктивного элемента зависит от размера или положения конструктивного элемента другой детали изделия. Детали, созданные в других САПР, сделать адаптивными нельзя, так как при импорте автоматически накладываются зависимости, делающие такую деталь полностью определенной

Для понимания действия инструмента адаптивности можно привести два примера:

• если представить, что можно просто заимствовать контур сопрягаемых поверхностей и создавать прокладки и крышки, которые полностью совпадают с контурами корпуса, если эти контуры меняются, то соответственно меняется и конфигурация сопрягаемых деталей, причем организация таких зависимостей обеспечивается без использования формул, параметров и вспомогательных таблиц

• проектирование тяги между двумя разнесенными элементами механизма. На ранних этапах длина тяги может быть не известна, или в ходе проектирования может меняться расстояние между элементами механизма. Существует традиционное решение в виде параметризации - параметры, формулы, таблицы вариантов. Инструмент адаптивности обеспечивает режим работы, при котором с изменением окружения адаптивная тяга сама изменит свою длину, а при необходимости и диаметр сечения, конфигурацию.

Адаптивные сборки Inventor позволяют вносить изменения в любом месте модели вне зависимости от порядка создания ограничений. Другими словами, если имеются детали типа вал и втулки, то при изменении параметров вала (например, диаметра), автоматически изменяется геометрия собственно втулки, или наоборот. Особенность заключается в том, что эскиз вала проектировался приблизительно, без наложения каких-либо параметров из сопрягаемой детали. Все адаптивные параметры накладываются при сборке узла. Сборочные зависимости изменяют геометрию адаптивной детали.

Используя приведенный выше пример, иллюстрировавший ограниченные возможности параметрического моделирования, можно применить адаптивный подход, при котором вал проектируется по отверстию в плите с использованием связи совмещения. При этом валу автоматически передается информация о размерах и позиции детали. Если изменить размер отверстия или его позицию, изменится диаметр или положение вала. На этом рисунке перед иконкой детали вал (Shaft) показан символ адаптивности.

Если, как и в предыдущем примере, необходимо переопределить размеры и положение вала по другой детали, кронштейну C то, чтобы выполнить это изменение, необходимо указать, какие детали являются адаптивными, То есть отключить адаптивность у вала и указать, что теперь плита является адаптивным элементом. Это процедура легко выполняется и наглядно представлена элементом в графическом меню.

В результате вал B перемещается в центр отверстия кронштейна С и «перетаскивает за собой» отверстие в плите А. Порядок создания элементов не имеет никакого воздействия на гибкость изменения проекта. После задания команды сборки производится изменение внутреннего диаметра втулки, что сопровождается соответствующим изменением диаметра вала. При этом никакие параметры и никакие переменные не задаются - одна цилиндрическая поверхность совпадает с другой. Надо только собрать детали и заранее решить, какая деталь адаптивная, причем критерий адаптивности можно убрать и назначить его на другую деталь.

Таким образом, параметрические модели требуют определения и управления многочисленными параметрическими связями, и тем самым ограничивают возможность последующих изменений. В некотором роде, параметрические связи, призванные облегчить внесение изменений в модель, но создают своеобразную ловушку для проектировщика. Подобной ловушки не существует с адаптивными сборками, потому что модели взаимодействуют между собой непосредственно через геометрию, а не через сложные параметры и уравнения.