автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Повышение эффективности проектирования изделий машиностроения на основе разработки автоматизированных методов и средств формирования параметрических сборочных моделей

Р Г Б ОД

На правах рукописи

О ЙЕН 199?

Кураксин Сергей Анатольевич

Повышение эффективности проектирования изделий машиностроения на основе разработки автоматизированных методов и средств формирования параметрических сборочных моделей

Специальность 05.13.07. - Автоматизация технологических

процессов и производств

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 1997 г.

Работа выполнена в Московском государственном технологическом университете "Станкин"

Научный руководитель: - член-корреспондент РАН,

Соломенцев Ю.М.

Официальные оппоненты: - доктор технических, наук,

профессор Султан-Заде Н.М.

- кандидат технических наук, Лихачев A.A.

Ведущее предприятие: - ИКТИ РАН

Защита состоится "24" декабря 1997 года в 10 час на заседании Диссертационного Совета Д.063.42.02 при МГТУ "СТАНКИН" по адресу 101472, ГСП, Москва, К-55, Вадковский пер., д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУСтанкин"

Автореферат разослан " "_1997 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета

д. т. н., доцент Волкова Г.Д.

Общая: зсарак-иерис'пмса работы

Актуальность.

3 настоящее время в развитии промышленного комплекса страны наиболее четко просматривается тенденция сокращения сроков разработки и освоения выпуска новых изделий. Особую роль в этом процессе играет автоматизация конструкторских и технологических работ. В условиях жесткой конкуренции продукция предприятий постоянно обновляется и совершенствуется. Новые изделия становятся все более сложными. Соответственно, возрастает трудоемкость их проектирования, увеличиваются сроки реализации новых проектов. В сложившихся условиях приобретает особое значение и актуальность задача повышения эффективности конструкторско-технологической подготовки производства .

Выходом из создавшегося положения, позволяющим сократить временные и стоимостные затраты, повысить эффективность проектирования изделий, является разработка и внедрение систем автоматизированного проектирования и черчения (САПР). При этом выбранная САПР должна не просто автоматизировать труд чертежника, как это делают некоторые зарубежные и российские системы. Она должна отвечать новым современным требованиям, из которых можно выделить наиболее важные: возможность создания параметрических чертежей, соответствие стандартам и автоматическое изменение оформления чертежей при их параметрическом изменении, параметризация сборочных конструкций.

Последнее из выделенных требований является наиболее важным при 'проектировании сложных изделий и требует формирования новых подходов к решению задачи параметризации сборок.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является сокращение срокоз и повышение качества подготовки кокструкторско-технологической документации на основе разработки: автоматизированных методов и средств создания параметрических сборочных моделей. Методы исследования.

В данной работе были применены и использованы методология проектирования изделий машиностроения, теория информационных систем, методы вычислительной. и аналитической геометрии, теория графов. Научная новизна.

Научная новизна диссертационной работы заключается:

- в выявлении и формализации связей между параметрами деталей при проектировании параметрических сборочных чертежей;

- в разработке эффективных методов создания параметрических сборочных моделей;

- в разработке методики проектирования параметрических сборочных чертежей при использовании параметрической САПР T-FLEX CAD;

- в разработке комплексного решения подготовки консх-рукторско-технэлогической документации на сборочные конструкции изделий машиностроения;

Практическая ценность работы.

Разработанные методы и средства построения параметрических сборочных моделей использованы для программной реализации модуля работы со сборочными чертежами в параметрической САПР T-FLEX CAD. Использование этого модуля в условиях реального проектирования и производства позволяет значительно ускорить выпуск конструктсрско-технолсгкческой документации на новые виды изделий, ис-

пользовать накопленный опыт и знания при проектировании новых конструкций, повысить качество проектной документации за счет выявления неточностей и ошибок на ранних этапах проектирования, автоматизировать получение чертежей деталей сложных составных изделий. Перечисленные факторы позволяют предприятиям существенно повысить эффективность конструкторско-технологической подготовки производства и в конечном итоге повысить качество и сократить сроки выпуска новых изделий. Реализация и внедрение результатов.

Разработанные средства создания параметрических сборочных чертежей применены в параметрической САПР T-FLEX CAD, которая используется на более чем 400 предприятий России, СНГ и других стран для проектирования изделий машиностроения и подготовки конструкторско-

технологической документации.

Апробация. Результаты работы представлялись на десятках международных семинарах и выставках и докладывались на международных конференциях:

• Международная конференция Восток - Запад «Информационные технологии в проектировании»,МЦНТИ,Москва, 1994 ;

• Международная конференция «Ost-West Forum», Берлин, Германия, ноябрь 1994;

• Международный конгресс «Конструкторско-Технологическая Информатика - 96», МГГУ СТАНКИН, 19 96;

• Международный компьютерный форум,Москва,1992,1993;

• Международная выставка «КОМТЕК»,Москва,1994-1997;

• Международная выставка «AutoFact», Детройт, США,1996;

• Международная выставка «Инвеком»,Санкт-Петербург,1992-1994 ;

• Международная выставка «Windows Expo», Москва, 1996;

• Международная выставка «VolgaCom'97», Н.Новгород;

• Международная выставка «Информатика'95», Киев;

• Международная выставки «СибСофт»,Новосибирск,1994-1996;

• Международная выставка «Информатика», Минск, 1994;

• Выставка «САПР'92», Москва;

• Выставка «Софтул», Москва, 1992 -1997;

• Выставка «Информатика», Москва, 1994, 1995;

• Выставка «Региональная Информатика», Санкт-Петербург, 1995;

• Выставка «Региональная Информатика», Екатеринбург, 1995;

• Выставка «Региональная Информатика», Уфа, 1994;

• Выставка «Компьютеры, Оргтехника», Воронеж, 1996;

• Выставка «Hard and Soft», Ростов-на-Дону, 1996;

• Выставка «Машиностроение», Москва, 19 9 4,1995;

• Всероссийский съезд лифтостроителей, Москва, 1997;

• Всероссийский съезд литейщиков, Владимир, 1997;

• Семинар «Компьютерное проектирование и подготовка производства», МАИ, Москва, 1993 - 1997;

• Семинар «Компьютерное проектирование и подготовка производства», СТАНКИН, Москва, Курган, Новгород, Ижевск, Ульяновск, Владимир, Омск, Новосибирск, 1997;

• Семинар «Использование системы T-FLEX CAD при компьютерном проектировании и подготовке производства», Ковров, Тольятти, Ульяновск, 1995, 1996, 1997.

Публикации: по теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, список которых приведен в конце настоящего реферата.

Структура и объём работы: Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной текст занимает 102 страницы машинописного текста, в том числе 15 рисунков и 5 таблиц. Список литературы содержит 43 наименования.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы и дается общая характеристика работы.

В первой главе проводится анализ зарубежных и российских САПР с точки зрения исследуемой проблемы.

В настоящее время все больше предприятий используют компьютерную технологию для автоматизации конструктор-ско-технологической подготовки производства. В условиях повышения сложности проектируемых изделий значительно возросли требования к используемым системам автоматизированного проектирования. В отличие от первых систем проектирования, которые решали задачу автоматизации чертежных работ, многие современные САПР предлагают комплексное решение задачи проектирования изделий.

В плане повышения эффективности проектирования изделий и повышения качества подготовки конструкторско-технологической документации можно выделить наиболее важные требования, которым должны удовлетворять современные системы автоматизированного проектирования:

• удобный, интуитивный, по возможности, стандартный пользовательский интерфейс;

• возможность создания параметрических моделей;

• возможность параметризации сборочных конструкций;

• поддержка стандартов;

• комплекный подход к решению задачи подготовки конст-рукторско-технологической документации (сборочные чертежи, деталировочные чертежи, генерация спецификаций и т.д.)

• оптимальное соотношение по критерию цена / производительность .

Рассмотрим существующие САПР с точки зрения указанных требований, а также методы и средства их реализации.

На рынке систем автоматизированного проектирования существует множество систем как российского так и зарубежного производства. САПР можно разделить на несколько групп.

К системам тяжелого класса можно отнести дорогие зарубежные системы, функционирующие на рабочих станциях: Pro/Engineer, Catia, Euclid., Unigraphics, CADDS5, Ideas и другие. Указанные системы комплексно решают задачу создания изделия, начиная от разработки технического задания до получения готовой детали.

Как правило, системы тяжелого класса используются для создания очень сложных пространственных моделей с большим количеством деталей. Например, в автомобильной и авиационной промышленности для создания новых моделей автомобилей, самолетов, ракет. Проектирование в этих системах осуществляется в трехмерном пространстве, что требует от конструктора определенных навыков и пространственного мышления. Большинство систем тяжелого класса позволяют создавать параметрические модели и параметрические сборочные модели. Для создания сборочных моделей разработчики систем тяжелого класса предлагают специальные программные модули, которые осуществляют связь между параметрами отдельных трехмерных моделей. Для получения двумерных чертежей требуется отдельный модуль, в который для получения чертежей передаются проекции или сечения трехмерной модели. С точки зрения рассматриваемой проблемы эти системы обладают следующими недостатками:

1. Высокая стоимость аппаратного обеспечения - рабочих станций (от 10 ООО долларов).

2. Высокая стоимость систем (от 15 ООО долларов).

3. Сложность применения систем: большое количество команд, множество функций в каждой команде.

4. Невозможность получения двумерных чертежей без создания трехмерной модели.

5. Несоответствие выпускаемых документов российским стандартам.

6. Сложный пользовательский интерфейс: многоуровневая вложенность меню, Unix - интерфейс.

К системам среднего класса из зарубежных САПР можно также отнести системы: AutoCAD, Microstation, Solid Edge, SolidWorks и другие. Эти системы функционируют на высокопроизводительных персональных компьютерах. С точки зрения исследуемой проблемы эти системы можно разделить на 2 группы. К первой группе можно отнести достаточно новые системы, проектирование в которых осуществляется в трехмерном пространстве аналогично системам тяжелого класса: PT/Modeler, SolidWorks, SolidEdge, Microstation. Создание параметрических моделей в этих системах заложено изначально. Проектирование сборочных конструкций требует специального модуля, который осуществляет связь между трехмерными параметрическими моделями. Для получения чертежей, также как и в системах тяжелого класса, требуется специальный модуль. Как правило, модуль для подготовки чертежей имеет ограниченные возможности по оформлению чертежей.

Ко второй группе относятся системы, параметрические возможности в которые были привнесены только в последних реализациях. Характерным примером системы данной группы является AutoCAD. Сначала AutoCAD использовался в качестве электронного кульмана для автоматизации чертежных работ. В соответствии с современными требованиями разработчикам AutoCAD удалось в последних версиях

системы реализовать создание параметрических моделей и предоставить возможность формирования сборочных моделей. Создание чертежей деталей и сборочных моделей в системах данной группы может происходить двумя способами :

• создание чертежей и сборочных конструкций в двумерном пространстве;

• создание трехмерной модели, а затем получение двумерных чертежей на основе проекций и разрезов;

Создание параметрических сборочных моделей в этих системах неэффективно из-за того, что для этого используется устаревшая внутренняя организация данных, которая не позволяет разработчикам применять новые современные методы организации параметрических моделей.

К недостаткам систем среднего класса можно отнести:

1. Достаточно высокую стоимость (от 6 ООО долларов).

2. Ограниченные возможности по оформлению конструктор-ско-технологической документации.

3. Несоответствие российским стандартам оформления документов .

4. В основном, англоязычный интерфейс пользователя.

5. Как правило, невозможность создания двумерных чертежей без создания трехмерной модели изделия.

6. Сложность создания параметрических сборочных моделей Во всех зарубежных системах используется, так называемая, "размерная" параметризация. При "размерной" параметризации используются две технологии или их комбинация: вариационная и параметрическая. Эти два метода используют размеры для описания геометрии и задания параметров. Отличие этих методов заключается в подходе к решению дифференциальных и интегральных уравнений, которые используются для определения значений

геометрических параметров. Вариационный подход предполагает решение всех уравнений одновременно, параметри-

недостаткам этих технологий можно отнести:

1. При частично образмеренной модели модификации могут повлечь за собой непредсказуемый результат.

2. Для получения более предсказуемого результата изменений необходимо полностью образмерить каждый геометрический объект.

3. Нет гарантии, что при полном образмеривании геометрии объекта проектирования модификация какого-либо параметра не приведет к изменению другого параметра, который не требовалось изменять.

Рис.1. Пример изменения объекта при недоопределенной размерной модели

За счет использования «размерной» параметризации при создании сборочных параметрических моделей в рассматриваемых системах возникают дополнительные трудности, связанные с необходимостью использования для сборок только полностью определенных (образмеренных) объектов.

К системам легкого класса можно отнести AutoCAD LT, VisiCAD и некоторые другие. Эти системы позволяют кон-

ческий

решает уравнения последовательно. К

структору и технологу использовать экран компьютера вместо обычного кульмана. Они автоматизируют процесс черчения и не решают задачу комплексной автоматизации подготовки конструкторско-технологической документации. Решение задачи создания сборочных чертежей решается с помощью систем данного класса частично, и в непараметрическом виде.

Отдельную группу систем автоматизированного проектирования составляют системы, расширяющие возможности системы AutoCAD. Это западная разработка Genius и минская разработка CadMech. Системы являются надстройкой над AutoCAD и расширяют его возможности в плане параметризации и соответствия стандартам оформления чертежей. Эти разработки устраняют большинство недостатков, указанных для систем среднего класса. Вместе с этим стоимость рабочего места конструктора-технолога увеличивается, так как для функционирования указанных приложений необходимо приобретать не только их самих, но и систему AutoCAD. Так как эти приложения являются надстройками, то возрастают требования к аппаратному обеспечению, уменьшается скорость их работы.

Среди САПР, используемых s России, можно выделить в отдельную группу - российские системы. Российских разработок в данной области достаточно мало: система КОМПАС, система АДЕМ, система СПРУТ. Все отечественные разработки поддерживают российские стандарты, их стоимость значительно ниже, чем у аналогичных западных систем. Указанные системы являются изначально непараметрическими, поэтому с точки зрения исследуемой проблемы они не представляют интереса для их анализа.

Анализ существующих методов и средств создания параметрических сборочных конструкций в современных САПР

показал, что, несмотря на определенные успехи в этой области, имеется целый ряд задач, решение которых является актуальным с точки зрения повышения эффективности проектирования изделий и повышения качества конструк-торско-технологичекой документации при подготовке производства. В соответствии с этим целью диссертационной работы является сокращение сроков подготовки конструк-торско-технологической документации и повышение эффективности проектирования изделий машиностроения на основе разработки новых автоматизированных методов и средств формирования параметрических сборочных моделей. Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- на основе анализа существующих решений разработать наиболее эффективные методы создания параметрических сборочных моделей;

- выявить и формализовать связи между параметрами деталей при проектировании параметрических сборочных моделей;

- разработать методику проектирования параметрических сборочных моделей при использовании параметрической САПР T-FLEX CAD;

- разработать комплексное решение подготовки конструк-торско-технологической документации на сборочные модели изделий машиностроения;

- осуществить программную реализации разработанных методов и средств формирования сложных параметрических сборок;

Во второй главе рассматриваются методы построения сборочных моделей и определяются требования к проектированию параметрических сборочных моделей.

При использовании компьтерных технологий для создания сборочных моделей изделий используются два основных метода:

1. Проектирование сборочных изделий «сверху—вниз»: от сборки к деталям.

2. Проектирование сборочных изделий «снизу-вверх»: от деталей к сборке.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ МОДЕЛЕЙ

"СВерху - Вниз" от-сборки к Зеталям

ССооочая моЗель

Легаь 1

Лгтагь 2

¿эгшль 3

"Снизу-от беталеи к сборке

Деталь 1

~Г

Деталь 2

С&орочная мебель 1

г

Нешапь 3

Т~

Сборочная моаель 2

Деталь 1 Вар 1

ДеПШЬ 2 Вор. 1

Деталь 2 ар. 2

Деталь 3 ар. 1

Рис.2. Способы создания сборочных моделей

Проектирование от сборки к деталям считается самым традиционным методом создания сборочных конструкций. Сначала конструктор в общих чертах создает сборочную единицу, а затем разрабатываются отдельные узлы и детали сборки. Это самый логичный способ создания сборочных единиц, но такой подход хорошо себя зарекомендовал при проектировании на бумаге с помощью карандаша и кульмана. При использовании компьютерного проектирования такое понятие, как создание сборки «в общих чертах», недопустимо. Тем не менее, в САПР данный подход реализуется с помощью механизма «слоев». Слой - это специальный элемент системы САПР. Различные элементы системы САПР (линии, дуги, размеры и т.д.) могут принадлежать различным слоям. Проектирование сборочной конструкции

при таком подходе происходит следующим способом: каждая деталь выполняется на своем слое. В результате конструктор последовательно шаг за шагом реализует свою идею. После получения сборки за счет использования механизма управления слоями можно получить чертежи отдельных деталей. Такой подход к созданию сборочных моделей имеет ряд преимуществ и недостатков. Преимуществами данного метода является:

1. Используется самый традиционный механизм создания сборок.

2. Проектировщик работает в одном чертеже, ему не требуется увязывать параметры разных чертежей.

К недостаткам данного метода можно отнести:

1. Сложность получения параметрической сборки, так как приходится работать с большим количеством элементов в одном чертеже. В рассмотренных зарубежных системах необходимо проставить большое количество размеров прежде чем сборка станет параметрической.

2. Необходимость дублирования элементов для получения деталировочных чертежей, так как одна и та же линия не может принадлежать р'азным слоям.

3. Узлы и детали созданного сборочного чертежа нельзя использовать для создания новых параметрических сборок.

4. При увеличении количества деталей в сборке увеличивается сложность управления слоями.

5. Так как отдельные детали не являются отдельными объектами, то достаточно сложно автоматизировать процесс получения спецификации и других текстовых документов на сборку. Создание этих документов необходимо будет произвести вручную.

Второй метод создания параметрических сборочных конструкций («снизу - вверх», от деталей к сборке) находит все большее применение в системах автоматизированного проектирования. При этом методе сначала разрабатываются отдельные параметрические модели, а затем они соединяются в параметрические сборочные конструкции. В большинстве зарубежных систем такой подход используется применительно к трехмерному проектированию. И только некоторые из них позволяют работать по такому принципу и с двумерными чертежами. Метод проектирования сборок от деталей к сборке имеет следующие преимущества:

1.Создание объекта выполняется один раз, а использовать объект можно многократно в различных сборках;

2. Упрощается процесс создания отдельных моделей деталей;

3.Деталь может содержать в себе сложные параметрические зависимости, которые не будут мешать при проектировании сборки.

4.Возможность создания ассоциативной связи между сборочной моделью и отдельными деталями.

Недостатками этого метода являются:

1. Использование специального программного модуля для задания связей между параметрическими объектами;

2.Использование «размерной» параметризации ограничивает возможность создания параметрических сборочных конструкций. Если для сборки используются недоопределенные или переопределенные модели деталей, то результат изменения параметров сборки может быть непредсказуемым.

3. Для получения параметрических сборочных моделей в большинстве систем требуется создание трехмерных параметрических объектов.

4.Невозможность получения двумерных параметрических сборочных чертежей без создания трехмерной сборки.

5.Необходимость специальным образом выделять параметры детали для того, чтобы их можно было использовать для проектирования сборок.

Анализ существующих методов создания сборок в современных САПР позволил определить требования к проектированию параметрических сборочных моделей:

- для получения параметрических сборочных моделей необходимым условием является наличие возможностей параметризации. Для более простого и эффективного создания параметрических моделей требуется разработка нового механизма параметризации, которая позволил бы устранить недостатки «размерной» параметризации.

- для проектирования от сборки к деталям в добавление к механизму «слоев» нужно разработать дополнительные механизмы, позволяющие упростить управление параметрическими сборочными моделями;

- необходимо предоставить возможность создания двумерных параметрических сборочных чертежей без создания трехмерных моделей;

- на основе двумерных параметрических сборок предоставить возможность создания трехмерных параметрических моделей;

- предусмотреть возможность получения двумерных чертежей на основе проекций, сечений и разрезов трехмерных параметрических сборочных моделей;

- автоматизировать процесс получения конструкторско-технологической документации (создание деталировочных чертежей, генерация спецификаций и т.д.) при параметрическом изменении сборочных моделей;

- методика проектирования параметрических сборочных моделей должна быть проста и понятна проектировщику, обладающему знаниями в предметной области и владеющего компьютерными навыками;

- реализовать указанные выше возможности в рамках единой системы параметрического проектирования.

Во третьей главе описываются основные принципы построения параметрических сборочных моделей в САПР.

Проектирование сборочных моделей происходит с помощью блока управления сборочными чертежами, являющего немаловажной частью системы автоматизированного проектирования и черчения.

На рисунке 3 приведена общая схема параметрической САПР и место модуля управления сборочными моделями.

Рис.3. Общая схема параметрической САПР

Модуль управления сборочными моделями в свою очередь состоит из отдельных компонент:

Рис.4. Структура модуля управления сборочными моделями

Для построения параметрических сборочных моделей система автоматизированного проектирования должна иметь параметрические возможности, то есть предоставлять средства для создания и изменения параметров создаваемых объектов. Наличие «параметризации» отдельных объектов является необходимым условием создания параметрических сборочных конструкций. Для построения параметрического чертежа используется «геометрическая» параметризация. Для создания модели чертежа используются вспомогательные линии - линии построения. В процессе создания модели определяются отношения между линиями построения (параллельность, перпендикулярность, касание и т.д.) и значения параметров линий построения (расстояния, углы, радиусы и т.д.). Все оформление чертежа привязывается к параметрическому каркасу, состоящему из линий построения и точек их пересечения - узлов. При

этом все элементы оформления являются отдельными объектами, каждый со своими свойствами. В результате изменения положения линий построения происходит автоматическое изменение элементов оформления, и, соответственно, изменяется изображения чертежа. Такая «геометрическая» параметризация приводит к однозначному изменению модели, так как не требует решения системы уравнений.

Рис.5. Пример изменения параметрической модели

Значения параметров линий построения могут быть заданы с помощью переменных. Переменные могут быть заданы с помощью формул. Значения одних переменных могут отбираться из стандартных баз данных в зависимости от значений других переменных по условию. С помощью изменения значений переменных осуществляется управление параметрической моделью чертежей.

Для создания параметрических сборок используются два подхода: «сверху-вниз» о® сборки к деталям и «снизу-вверх» от деталей к сборке.

При проектировании «сверху-вниз» все детали выполняются в одном чертеже, причем каждая деталь выполняется на своем слое. Использование «геометрической» параметризации приводит к автоматическому получению параметрической сборки, так как изображение деталей привязывается к одним и тем же линиям построения. Изменение параметров линий построения приводит к изме-

нению изображения всех деталей. Для получения деталиро-вочных чертежей используется традиционный механизм управления видимостью слоев. Дополнительно для этих целей применяется механизм уровней видимости элементов системы. Применение уровней видимости позволяет уменьшить количество слоев, используемых для отдельной детали. Изображение детали в сборке, как и при традиционном способе, помещается на определенном слое. Все оформление детали (размеры, надписи, обозначения шероховатости и т.д.), необходимое для получения деталировочного чертежа, располагается на определенных уровнях видимости элементов оформления. Деталировочный чертеж получается за счет установки системного интервала видимости элементов, в который попадают уровни видимости элементов оформления данной детали.

Совместное использование механизма слоев и механизма уровней видимости элементов позволяют упростить процесс создания параметрических сборочных моделей при традиционном проектировании от сборки к деталям.

Основным способом создания параметрических сборочных конструкций, который дает наибольший эффект, является способ проектирования «снизу-вверх» (от деталей к сборке). При проектировании «снизу-вверх» сначала разрабатываются параметрические чертежи-фрагменты. Затем чертежи-фрагменты объединяются в сборочные модели.

Любой параметрический чертеж системы может быть вставлен в другой чертеж. Чертеж, который вставляется в сборочный чертеж называется фрагментом. Фрагмент является таким же равноправным объектом системы как и линии построения или элементы оформления. Фрагменты как и другие объекты имеют определенные свойства. Свойства фрагмента определяют его местоположение и изображение.

Параметры любого чертежа (расстояния, углы, радиусы и т.д.) могут быть заданы с помощью переменных или формул. Переменные Фрагмента определяют геометрию и, соответственно, его изображение. Задание в чертеже-фрагменте локальных систем координат позволяет определять его местоположение при вставке в сборочный чертеж. Принцип построения фрагментов аналогичен созданию подпрограммы при программировании. Значения параметров передаваемых в подпрограмму определяют результат, получаемый с помощью подпрограммы. При вставке чертежа в сборку каждый раз его формальные параметры заменяются фактическими параметрами, в соответствии со значениями которых происходит изменение геометрии вставляемого чертежа. Задание локальных координат фрагмента в сборке определяет его местоположение.

Объединение фрагментов в сборку осуществляется несколькими способами. Первый способ заключается в следующем :

- создаются элементы построения в сборочном чертеже, к которым будут привязываться фрагменты;

- определяются параметры сборочного чертежа, с помощью которых будет осуществляться управление сборкой;

- параметры фрагментов при вставке в сборку задаются с помощью ссылок на параметры сборки;

- локальные системы координат фрагментов привязываются к элементам построения (узлам) сборочного чертежа.

Установка новых значений параметров сборочного чертежа и перемещение элементов построения сборки будет приводить к изменению геометрии и изображения фрагментов и за счет параметрической привязки локальных систем, координат фрагментов к изменению местоположения фрагментов

в сборке. Все это приведет к получению новой сборочной модели.

Второй способ предполагает следующее:

- проектирование сборки начинается с определения базовых деталей-фрагментов, к которым будут привязываться все последующие детали-фрагменты;

- создаются элементы построения (узлы), местоположение которых определяется местоположением и параметрами базовых фрагментов;

- параметры зависимых фрагментов определяются с помощью ссылок на параметры базовых фрагментов;

- привязка локальных систем координат зависимых фрагментов осуществляется к созданным элементам построения.

В результате задания новых значений параметров базовых деталей изменятся параметры зависимых деталей и переместятся элементы построения, к которым эти детали привязаны. При этом изменится местоположение всех деталей и их изображение, что приведет к получению новой сборочной модели.

Рассмотренные способы могут применяться как отдельно, так и в сочетании друг с другом, что позволяет более гибко подходить к построению параметрических сборочных моделей.

Фрагмент является независимым объектом и содержит в себе всю необходимую информацию для создания спецификации. При создании фрагмента данные для спецификации заносятся в специальную структуру данных. При этом данные могут содержать параметры фрагмента. Изменение параметров фрагмента будет автоматически приводить к изменению данных для спецификации. После создания сборочного чертежа данные для спецификации фрагмента с помощью модуля

подготовки спецификаций включаются в общую таблицу данных. За счет задания условий сортировки данных таблицы и модуля генерации отчетов формируются спецификации. Генератор отчетов позволяет получать не только стандартные формы спецификаций, но и любые табличные формы, которые могут быть определены проектировщиком. После изменения параметров сборочного чертежа спецификация получается в автоматическом режиме.

Важным достоинством параметрических сборочных конструкций является го, что после модификации сборочного чертежа за несколько минут можно получить комплект де-талировочных чертежей, соответствующих новой сборке. Это осуществляется за счет автоматической подстановки параметров сборки в параметры чертежей-фрагментов. В результате такой подстановки все оформление чертежа-фрагмента параметрически изменяется и получается готовый деталировочный чертеж.

Изображение детали на сборке и в деталировочном чертеже отличаются. Для решения этой проблемы предлагается несколько способов. Часть элементов оформления детали в чертеже-фрагменте помещается на специальный слой, элементы которого отображаются в чертеже-фрагменте и не отображаются при вставке этого фрагмента в сборку. Другим способом является использование уровней видимости элементов изображения. В сборочном чертеже часть элементов оформления с определенным значением уровня видимости не попадает в системный интервал видимости элементов и, соответственно, не отображается. В чертеже-фрагменте те же самые элементы попадают в интервал видимости и отображаются на экране.

На основе создания сборочных моделей из отдельных деталей можно создавать обобщенные сборочные конструк-

ции. В зависимости от определенных параметров или условий структура сборки таких конструкций может изменяться, то есть одни детали могут заменяться другими или часть деталей может исчезать из сборки. Переменные сборочные модели реализуются за счет возможности задания имен фрагментов с помощью текстовых переменных. В соответствии с используемой параметрической моделью значения текстовых переменных могут изменяться в зависимости от заданных условий. Таким образом, при выполнении условия в сборке появится фрагмент с одним именем, а при невыполнении условия - с другим именем.

Рис.б. Пример обобщенной модели кондуктора

Четвертая глава посвящена описанию реализации разработанных методов и средств формирования параметрических сборочных моделей в рамках T-FLEX CAD.

Система параметрического автоматизированного проектирования и черчения T-FLEX CAD - российская разработка, предназначенная для подготовки конструкторско-технологической документации. Основным достоинством системы T-FLEX CAD является создание параметрических чертежей. T-FLEX CAD полностью поддерживает оформление чертежей по ЕСКД и международным стандартам. Уникальный механизм параметризации позволяет создавать не только отдельные параметрические чертежи, но и параметрические

сборочные конструкции. Автоматическое получение детали-ровочных чертежей после модификации сборочного чертежа является несомненным достоинством системы T-FLEX CAD. Модуль подготовки спецификаций позволяет в автоматическом режиме получать спецификацию на сборочные конструкции в соответствии с ЕСКД.

На основе многолетнего опыта использования системы параметрического проектирования и черчения T-FLEX CAD на многих российских предприятиях разработана методика построения параметрических сборочных чертежей при подготовке конструкторско-гехнологической документации.

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИИ

Рис.7. Мелодика проектирования параметрических сборочных моделей

Система может функционировать под управлением операционных систем DOS, Windows 95 и Windows NT. Для работы системы в DOS требуется компьютер с 38 6-м процессором, 4 Мб оперативной памяти. Для работы системы в Windows 95 / NT требуется компьютер с 48 6-м процессором и 8 Мб оперативной памяти.

Последняя версия системы T-FLEX CAD для Windows 95 / NT позволяет создавать не только двумерные параметрические чертежи, но и трехмерные твердотельные параметрические модели. По аналогии с двумерной версией трехмерная версия системы T-FLEX CAD позволяет создавать пространственные параметрические сборочные модели.

Рис.8. Пример трехмерной параметрической сборочной модели

С помощью блока получения проекций, сечений и разрезов по трехмерной модели можно получать точные двумерные чертежи. Для работы трехмерной версии системы в Windows 95 / NT требуется компьютер с 4 8 6-м процессором и 16 Мб оперативной памяти.

Для удобства создания сборочных чертежей в системе T-FLEX CAD используется встроенный менеджер библиотек.

Система T-FLEX CAD успешно используется для подготовки конструкторско-технологической документации на предприятиях машиностроения, приборостроения, станкостроения, авиастроения, автомобилестроения.

Общие выводы и результаты работы

Проделанная работа сводится к следующим основным

положениям и результатам:

1. Актуальная научная задача повышения эффективности проектирования изделий машиностроения решается на основе разработки новых автоматизированных средств формирования параметрических сборочных моделей.

2. Сокращение сроков и повышение качества конструктор-ско-технологической документации при проектировании новых изделий машиностроения достигается за счет эффективных методов создания параметрических сборочных моделей, разработанных в результате проведенных в диссертационной работе исследований.

3. На основе выявленых и формализованых механизмов связи между параметрами отдельных деталей при проектировании сложных параметрических сборок разработаны схемы реализации параметрических связей деталей при проектировании сборочных моделей.

4. Реализован механизм построения обобщенных сборочных моделей.

5. На основе опыта использования параметрической САПР Г-FLEX CAD разработана методика проектирования параметрических сборочных чертежей при подготовке конструкторско-технологической документации и методика проектирования трехмерных параметрических сборочных моделей, базирующихся на двумерных параметрических сборочных моделях.

6. Разработаные программные модули для системы параметрического проектирования и черчения T-F1EX CAD, позволяют эффективно решать задачи создания параметрических сборочных чертежей.

7. Разрабстаные программные модули для системы параметрического проектирования и черчения T-FLEX CAD, позволяют автоматически получать деталировочныэ чертежи, спецификации и другие текстовые документы при параметрическом изменении сборочных моделей.

8. Эффективность создания и использования параметрических сборочных моделей з составе параметрической САПР при конструкторско-технологической подготовке производства подтверждается внедрением системы Т-FLEX CAD на сотнях предприятий России, СНГ и других странах.

Статьи и другие леиагные материалы, в которых опубликованы оснозные результаты диссертационной работы:

1. Кураксин С.А., Бикулов С.А., Баранов Л.В., Козлоз С.П., Ксенофонтов Д.К., Ефремов А.Н. T-FLEX CAD -новая технология построения САП? // Автоматизация проектирования. 1996, № 1.

2. Кураксин С.А., Зикулоз С.A. T-FLEX CAD - российская параметрическая САПР // Компьютер пресс № 4. Апрель 1997.

3. Кураксин С.А., Бикулов С.А., Ксенофонтов Д.К., Козлов С.Ю. T-FLEX CAD - лучшая российская параметрическая САП? // Компьютер пресс № б. Июнь 1997.

4. Кураксин С.А., Бикулов С. A. T-FLEX CAD - лучшая российская параметрическая САПР // САПР и графика. Специальный выпуск,

5. Кураксин С.А., Бикулов С.А., Баранов JI.B., Ефремов А.Н. T-FLEX CAD 3D - САПР мирового уровня // САПР и графика № 7. Июль 1397.

6. Куракскн C.h.г Бикулов С.А. T-FLSX CAD - повышение эффективности, снижение затрат // PC KEEK. К! 21. Июнь 1997.

7. Куракскн С.А., Бикулов С.А., Ксенофонтов Д.К., Козлов С.Ю. T-FLEX CAD - лучшая российская параметрическая САПР // Компьютер пресс № 6. Июнь 1997.

8. Кураксин С.А., Козлов С.Ю., Бикулов С.А., Ефремов А.Н., Баранов Л.В., Ксенофонтов Д.К., Иванов В.А., Кондрашин Ю.А., Саблин К.П., Ильин A.B., Ахмед Яхья М.М., Алтухов В.В., Софронова Ю.В., Конева C.B. Свидетельство РосАПО об официальной регистрации программы для ЭВМ «Система автоматизированного и черчения (Г-FLEX CAD)» // №950128, заявка №950069 от 10.04.1995.