Программы для разработки конструкторской документации

Учитывая, что практически все автоматизированные системы конструкторского проектирования разрабатываются на основе международных и отечественных стандартов типа ЕСКД, применяемые при этом методы рассмотрим на примере отечественной системы T-FLEX-CAD.

T-FLEX-CAD представляет собой комплекс программных средств для автоматизированного проектирования конструкторской документации. В состав комплекса входят:

• * система автоматизированного черчения T-FLEX-CAD LT;
• * система автоматизированного проектирования T-FLEX-CAD 2D;
• * система трехмерного моделирования T-FLEX-CAD 3D;
• * система подготовки чертежей по трехмерным моделям T-FLEX-CAD 3D SE.

Комплекс T-FLEX-CAD обеспечивает:

• * разработку конструкторской документации (чертежей, спецификаций и т. д.) на изделия различного типа (в том числе технологической оснастки для изготовления изделия);
• * автоматизацию инженерных расчетов (на прочность, динамического анализа и др.) в процессе проектирования;
• * разработку управляющих программ для станков с ЧПУ с имитацией процесса обработки детали на станке.

Можно выделить следующие свойства программных средств T-FLEX, которые отвечают требованиям российских предприятий.

• 1. Все системы, входящие в комплекс, полностью интегрированы между собой, т. е. передача информации от одной системы к другой осуществляется за счет внутренней связи между модулями. Исключение составляют системы, необходимые для анализа конструкции изделий (инженерных расчетов, расчетов на прочность и др.), в которые информация передается через файлы стандартных форматов.
• 2. Использование в комплексе российских разработок в соответствующих областях автоматизированного проектирования, которые учитывают специфику российского производства (стандарты, технические условия, оборудование и т. д.).
• 3. Каждая система может работать в комплексе в любой комбинации или автономно, что позволяет гибко подходить к задачам автоматизации подготовки производства любого предприятия.

Система автоматизированного черчения. Система Т-FLEX-CAD LT, предназначенная для быстрого создания чертежей в полном соответствии с требованиями ЕСКД, содержит следующий набор элементов для формирования чертежей: отрезки прямых линий (произвольные, параллельные, перпендикулярные, касательные и др.); различные варианты дуг (через три точки, через две точки с заданием радиуса, с центром в точке, касательные и т. п.); полные окружности; осевые линии; фаски; скругления и др.

При построении дуг автоматически фиксируются углы 90, 180, 270°, а также совпадение центра дуги с курсором по горизонтали и вертикали.

Система T-FLEX-CAD LT включает в себя следующие функции черчения:

• * формирование различных типов линий в соответствии с ЕСКД (обеспечивает возможность создания новых типов линий);
• * выполнение ассоциативных штриховок, заливок, штриховок по образцу. (Обеспечивает возможность создания своих типов штриховок.) Имеющаяся в системе функция автоматического поиска замкнутого контура значительно упрощает процесс задания контура штриховки. Она автоматически объединяет замкнутые контуры при их выборе по общим ребрам и автоматически отслеживает внутренние замкнутые области (острова). В результате формируется ассоциативный контур штриховки, который изменяется при изменении положения линий изображения, к которым он привязывается;
• * простановку размеров линейных, на окружности, угловых (включая автоматический расчет предельных отклонений по номиналу размера и полю допуска) и поддержку двойных размеров (мм/дюймы);
• * простановку на чертежах допусков формы и расположения поверхностей, значений шероховатости, надписей и текста. При этом шероховатость можно выбирать из таблиц стандартных значений, а допуски формы и расположения поверхностей автоматически рассчитывать в зависимости от требуемых размера детали и точности обработки.

Система T-FLEX-CAD LT содержит также следующие функции: копирование, симметрия, линейный массив, массив вращения.

При копировании можно задать масштаб и угол поворота копируемых элементов. При создании круговых и линейных массивов предусмотрена возможность задания переменного числа копий изображений. Линейный массив может создаваться сразу в двух направлениях: по строкам и столбцам.

Новые возможности копирования элементов позволяют пользователям создавать обобщенные чертежи с переменным числом тех или иных элементов.

Система T-FLEX-CAD LT выполняет следующие специальные конструкторские элементы оформления чертежей:

• * нанесение основной надписи;
• * формирование текста технических требований;
• * создание обозначения неуказанной шероховатости;
• * автоматический подбор формата для вывода чертежа на плоттер или принтер.

В системе имеется также возможность введения текстовой информации непосредственно на поле чертежа в реальном режиме отображения (Wysiwyg). Имеющийся встроенный текстовый редактор поддерживает форматирование абзацев текста (выравнивание, отступы, интервалы и т. д.), различное выделение слов, использование разных шрифтов, размеров, стилей, цвета для фрагментов одного текста. Обеспечена возможность введения в тексты индексов, дробей, элементов оформления чертежа, отдельных фрагментов, т. е. в данной системе можно свободно без каких-либо дополнительных установок и ограничений создавать как графические, так и текстовые документы.

Для автоматизации ввода часто повторяющихся текстовых строк в системе разработана функция их выбора из словаря.

При заполнении основной надписи чертежа пользователи работают прямо на чертеже в соответствующих текстовых полях. При этом возможен выбор текстовых значений из заранее подготовленных списков.

Система T-FLEX-CAD LT обладает возможностью создания любых таблиц, задания и изменения размеров полей, объединения ячеек, определения граничных линий и т. д., а также позволяет работать с многостраничными текстовыми документами-чертежами. Например, многостраничная спецификация на изделие может находиться в одном документе системы, причем вместе со сборочным чертежом.

Необходимо отметить также, что через буфер обмена Windows системы T-FLEX-CAD LT возможен обмен текстовыми данными с Word и многими другими приложениями.

Таким образом, T-FLEX-CAD LT является полнофункциональной системой для подготовки конструкторско-технической документации, включающей в себя все функции оформления.

Системы автоматизированного проектирования. Принцип автоматизированного проектирования конструкторской документации основан на так называемом методе параметрического черчения.

Т-FLEX-CAD 2D — это система параметрического черчения, рекомендуемая для использования при проектировании типовых конструкций, в которых достаточно высокая степень повторяемости и унификации деталей, и содержащая все функции системы T-FLEX-CAD LT.

Основная отличительная особенность T-FLEX-CAD 2D от T-FLEX-CAD LT состоит в том, что все параметры чертежа в ней могут быть выражены с помощью переменных, рассчитаны с помощью формул и выбраны из баз данных.

В системе T-FLEX-CAD 2D реализован следующий подход к проектированию: сначала чертеж строится в тонких линиях, а затем обводится основными линиями. При выполнении построения с помощью вспомогательных линий (линий построения) автоматически формируются отношения между линиями (параллельность, перпендикулярность, касания и т. д.) и фиксируются параметры этих отношений (расстояние, радиус, угол и др.), т. е. при выполнении обычных чертежных операций автоматически выполняется параметризация чертежа. Все элементы оформления чертежа (размеры, штриховки, допуски, обозначения шероховатостей, тексты и т. п.) при нанесении на чертеже автоматически привязываются к вспомогательным построениям.

Такой метод выполнения чертежей позволяет весьма значительно (до нескольких минут) сократить сроки проектирования конструкций, отличающихся от аналога размерами (параметрами) отдельных элементов.

Параметры любых элементов чертежа: толщина линий изображения, размеры стрелок, значения шероховатости поверхностей, содержание текста и другие могут быть заданы переменными.

Система T-FLEX-CAD 2D предоставляет проектировщику возможность просмотра разработанной конструкции в движении, т. е. изменяя значения переменных параметров от начального значения до конечного с определенным шагом или задавая законы изменения переменных с помощью математических функций. При этом каждый раз происходит обновление чертежа в соответствии с заданными параметрическими связями.

Можно создать чертеж таким образом, чтобы три вида детали были взаимосвязаны друг с другом. В этом случае изменение параметров на одном виде приведет к соответствующим изменениям на двух других видах. Можно также создавать чертежи с переменным числом элементов.

Еще одной отличительной особенностью T-FLEX-CAD 2D является возможность создания параметрических сборочных чертежей с использованием параметрических чертежей отдельных деталей, т. е. связывая отдельные параметры деталей на чертежах (например, диаметр вала и диаметр подшипника), можно получить параметрический сборочный чертеж. При создании сборочных чертежей в системе обеспечивается возможность удаления невидимых линий при перекрывании одних деталей другими. Изменение параметров сборочного чертежа приводит к изменению параметров всех его составных частей, причем получение нового чертежа конструкции занимает считанные секунды.

Использование параметрических сборочных чертежей в системе T-FLEX-CAD позволяет быстро и эффективно получать требуемые модификации сборки, а также проектировать сборочный чертеж так, чтобы при различных условиях в него входили разные детали. Задав требуемые параметры сборки, можно мгновенно получить готовые рабочие чертежи отдельных деталей и спецификацию, оформленную в соответствии с ЕСКД. При изменении параметров сборки автоматически изменяются данные в спецификации и других документах.

Создание трехмерных твердотельных моделей изделий. Для создания трехмерной модели проектируемого изделия фирма «Топ Системы» предлагает систему параметрического трехмерного твердотельного моделирования T-FLEX-CAD 3D, которая является закономерным развитием системы T-FLEX-CAD 2D и включает в себя все ее возможности. Функциональные возможности этой системы позволяют сравнивать ее с лучшими иностранными системами трехмерного моделирования. Помимо достаточной функциональности в области трехмерного моделирования система содержит в себе полный набор средств для двухмерного проектирования и оформления чертежной документации.

Система T-FLEX-CAD 3D построена на геометрическом ядре Parasolid фирмы Unigraphics Solutions, которое используется в ведущих системах подобного моделирования. Моделирование в T-FLEX-CAD 3D может осуществляться как непосредственно в трехмерном пространстве, так и на основе данных двухмерного чертежа.

Проектировщик может выбрать любой из следующих способов работы в системе T-FLEX-CAD 3D или их комбинацию:

• * непосредственное создание модели в трехмерном пространстве по принципу рабочая плоскость—эскиз —твердое тело;
• * использование существующего двухмерного чертежа для создания трехмерной модели.

Для создания базовых элементов изделий используется следующий набор операций: выталкивание, вращение и др. Для получения точных чертежей используются операция проецирования с удалением невидимых линий и операция получения сечений и разрезов.

Система T-FLEX-CAD 3D поддерживает двунаправленную ассоциативность, т. е. при изменении параметров трехмерной модели автоматически обновляются все чертежи.

Система T-FLEX-CAD 3D позволяет работать не только с отдельными трехмерными объектами, но и с трехмерными сборочными моделями. Причем механизм параметрического проектирования сборочных моделей применяется не только в двухмерном черчении, но и при проектировании трехмерных сборочных объектов.

Комплекс Т-FLEX-CAD может работать со сборками, не ограниченными числом деталей и иерархией их организации. При этом для каждой детали может быть назначен свой материал, что будет учитываться при расчете масс-инерционных характеристик и создании штриховок в сечениях при выполнении чертежей или проекций.

Проектирование может осуществляться как от детали к сборке, так и наоборот — от сборки к детали. В этом случае конструктор создает проект сразу как сборочный. Геометрические элементы (грани, ребра и т. д.) деталей, проектируемых в рамках одной и той же сборки, могут быть использованы для проектирования других деталей.

В любой момент чертеж детали может быть выгружен в отдельный файл для использования при выполнении других чертежей или вставки в другие сборки. При этом он остается в исходной сборке и будет автоматически обновляться. Это означает, что чертеж детали в упрощенном виде можно задать в сборке, затем выгрузить его в отдельный файл, добавить с помощью операций моделирования необходимые элементы, после чего он автоматически будет откорректирован в сборке. То же самое произойдет и при проектировании в обратном направлении. Если параметры, определяющие деталь в сборке, изменить, то ее чертеж будет модифицирован не только в сборочной модели, но и в отдельном файле, в который она была выгружена.

Для каждой детали сборки можно задать перемещение, которое будет учитываться при выводе на экран сборки в разобранном виде. Сборку можно рассечь плоскостью для того, чтобы было удобнее исследовать ее внутреннюю структуру.

Комплекс T-FLEX-CAD позволяет проверить взаимное пересечение компонентов сборки. Объемные модели, требующие больших ресурсов, можно заменить их графическим представлением. Структура сборки отслеживается на дереве модели, от которой можно быстро перейти к детали любого уровня. При этом команда фотореалистичного изображения выведет качественную картинку с учетом материала каждой детали. Мощная подсистема создания спецификаций автоматически сгенерирует спецификацию, которая будет параметрически связана с моделью.