Этапы конструирования с использованием ЭВМ

3 Конструирование с использованием ЭВМ

3.1 Этапы конструирования с использованием ЭВМ

Одним из наиболее важных этапов проектирования машиностроительных изделий является этап конструирования. Значимость его состоит в том, что на этом этапе формируется концептуальный облик будущего изделия, а так же создаются математически точные геометрические модели как отдельных деталей, так и всего изделия, которые будут играть определяющую роль на всех последующих этапах жизненного цикл изделия.

В настоящее время все существующее ПО автоматизированного конструирования принято классифицировать по функциональной полноте. По этому признаку оно условно делится на 3 уровня.

К нижнему уровнюотносятся программы, реализующие 2D модели в виде чертежей и эскизов, например пакеты российских разработчиков БАЗИС-Конструктор 4.5, Графика-81 (институт проблем управления), SprutCAD (СПРУТ-Технологии), чертежно-графический редактор APMGraph (НИЦ, АПМ), CADMECH и CADMECHLT  на базе AutoCAD и AutoCAD LT2000 (Интермех) и другие.

На среднем уровне располагаются программные комплексы, которые позволяют создавать трехмерную геометрическую модель сравнительно несложного изделия в основном методом твердотельного моделирования. К ним можно отнести: AutoCAD 2000 и AMD (AutoDESK), SolidWorks (SolidWorks), Solid Edge (Unigraphics Colutions), ГeMMa-3D (ГeMMa) и т. д.

На верхнем уровне расположены наиболее мощные программные системы сквозного проектирования и производства. Среди них можно выделить: CATIA5 (Dassault Systems, Франц.), UNIGRAPHICS (Unigraphics Solutions, США) и др.

С точки зрения CALS-технологий, ПО автоматизированного конструирования должно удовлетворять не только требованию функциональной полноты. При выборе и установке той или иной конфигурации ПО важно учитывать специфику моделей и задач, решаемых на каждом рабочем месте. В этом случае вместо одного пакета со множеством универсальных функций должны устанавливаться строго специализированные пакеты программ, разработанные в соответствии с этими задачами.

В основе автоматизированного конструирования машиностроительных изделий лежит объемное моделирование. Для создания объемной модели изделия конструктор может воспользоваться методом трехмерного твердотельного моделирования, методом поверхностного моделирования или сочетанием этих методов в адаптивных формах.

Твердотельное моделирование

Под твердым телом понимается заполненная “материалом” замкнутая область пространства. Твердое тело характеризуется многогранным представлением и историей своего создания. Многогранное представление тела отображается в виде прозрачного или непрозрачного объема, границы которого состоят из совокупности линий ребер и поверхностей граней.

Геометрические модели твердых тел всегда математически точные. Отображение этих моделей на экране осуществляется с заданной точностью и зависит от размера рабочей области экрана. Все твердые тела делятся на базовые и составные. Базовыми телами (твердотельными примитивными) являются параллелепипед, цилиндр, шар, конус и т. д. Они строятся с указанием  формообразующих линий и контуров или заданием параметров. Составные тела формируются в результате топологических операций (булевы операции сложения, вычитания, пересечения) над базовыми телами. В данном случае базовые тела называются конструктивными элементами сложного тела.

Кроме функций построения базовых тел в пакетах твердотельного моделирования реализованы различные функции создания тел сложной внешней формы. Это так называемые кинематические тела и тела вращения. В качестве формообразующих линий в таких телах сложной формы могут использоваться кривые, двумерные примитивы, сложные замкнутые или незамкнутые контуры.

Есть возможность построить незамкнутую поверхность Безье и использовать ее в топологических операциях с телами. Однако для упрощения работы в пакетах твердотельного моделирования реализованы функции построения поверхностей по образующим линиям. Эти поверхности преобразуются в тела ограниченного объема и могут использоваться  в топологических операциях с телами. Однако при проектировании деталей машиностроительных изделий