Трехмерное параметрическое моделирование

Трехмерное пара метрическое моделирование на персональных компью тера х Состояние рынка САПР , или что изменило сь на работающем промышленном предприятии. За последние 7-8 лет промышленными предприят иями накоплен немалый автоматизации локальных служб конструкторских и технологических подраз делений . Несмотря на ограниченное п римене ние средств САПР в реальной работе , резуль тат очевиден - уровень владения новыми техноло гиями , знание различных прикладных систем , при обретенный реальный опыт работы плюс сотни (тысячи ) разработанных чертежей , управляющих про грамм , моделей и т.п . Пр а ктически на каждом предприятии используются сети , ши рится применение телекоммуникационных технологий (электронной почты , ИНТЕРНЕТ ). Автоматизированные системы проектирования по степенно , но все же становятся обычным и привычным инструментом конструктора , т ех нолога , расчетчика . Конкурировать иначе в усло виях , когда сроки являются основным требовани ем заказчика , не представляется возможным . И хотя психологически руководителю отечественного промышленного предприятия трудно свыкнуться с мыслью , что дискеты с п р ограм мами могут стоить дороже оборудования , это нисколько не удивительно , ибо интеллектуальный продукт является плодом многолетних научных , исследовательских и практических работ цело го коллектива и колоссальных финансовых вложе ний . Надо осознать , что не т олько аппаратные , но и программные средства ком пьютеризации являются такими же важнейшими ча стями и ресурсами научно-производственного процес са , как персонал , сырье или электроэнергия . Стремительно развивающаяся компьютерная инду стрия и выход новейших опе рационных с истем WINDOWS 95 и WINDOWS NT 4.0 явно обозначили новый виток гонки информационных технологий . За видимой частью айсберга (измененный интерфейс , пиктогра ммные меню , удобная и наглядная работа с файлами ) надо видеть главное - WINDOWS не ограни чи в ается красивым оформлением , это качественно новый уровень работы пользователя , архитектуры комплекса , тесная интеграция раз нородных систем , встроенные сетевые возможности и многое другое . Здесь стали реальностью многие задачи , решение которых в среде DOS в принципе не представлялось возмож ным . Наметилось явное изменение структуры рынк а САПР . Приобретение мощных дорогостоящих сис тем , требующих высокого уровня персонала , не решает всех проблем конструкторских и техн ологических служб . Тезис “мы купим 7 больши х пакетов и нам больше ничего не надо” не оправдывается , а затраченные ден ежные средства зачастую не окупаются . Выход видится опять же в интеграции , позволяющей к тому же решать задачи при минимуме вложений . Появление в последнее время нов ой генерации сис т ем среднего клас са типа SolidWorks , тесно интегрированными с чертежно й графикой , существующими технологическими и расчетными приложениями , позволяет говорить о том , что 50-80% задач можно решить при качестве нно меньших затратах . Можно прогнозировать пе ре д ел рынка CAD/CAM, захват определенной его части , принадлежащей исключительно тяжелым системам , а также потеснение балансирующего между легким и средним классом AutoCAD. 2. Новейшие средства конструкторск ого твердотельного моделирования SolidWorks Ярко в ыраженная полярность систем программного обеспечения САПР , существовавшая д олгие годы , предлагала на выбор или мощные дорогостоящие “тяжелые” системы (класса CATIA, EUCLID, CADDS5, Pro/Engineer, Unigraphics) или “легкие” продукты , в основном отвечающие за выпуск чертежно-конструкт орской документации или обеспечивающие ограничен ное твердотельное моделирование . Появившиеся за последний год на рынке новейшие системы конструкторского моделирования заполняют этот вакуум и предлагают мощные решения среднего уров н я в ценовом диапазоне $6000-$8000 за рабочее место . Один из самых заметн ых программных продуктов , относящихся к новой генерации , является SolidWorks, разработанный американско й компанией SolidWorks Corporation, которая преследовала цель с оздания массовой с истемы для каждог о конструктора под лозунгом “последние разраб отки в области CAD/CAM на каждый рабочий стол” . При этом мощный функционал продукта по возможностям конструирования приближает его к системам класса Pro/Engineer и позволяет создавать достаточн о сложные трехмерные детали и сборки . Твердотельное параметрическое моделирование детали базируется на создании дерева построен ий , отражающего этапы ее формообразования . Исх одные примитивы , добавляемые к текущей модели или вычитаемые из нее , формируются на базе плоского эскиза (плоского замкнуто го контура без самопересечений ), выполненного в произвольно ориентированной плоскости . К ни м относятся тела вращения и выдавливания , тела , полученные сопряжением произвольно ориентир ованных сечений или сдвигом . Мощн ы й аппарат наложения размерных и геометрически х связей (ограничений ) на геометрические элеме нты обеспечивают построение параметрической моде ли с возможностью изменения произвольного пар аметра , связывания его с значением другого параметра и т.п . Сохраняется неразры вная связь эскиз - твердое тело , дающая воз можность при необходимости корректировать модель через изменение её эскиза . Возможности моделирования включают также в себя построения трёхмерных фасок и скру глений , ребер жесткости и литейных уклонов , соз дание различными способами полых (то нкостенных ) тел , использование мощного аппарата построения вспомогательных плоскостей и осей . В версии SolidWorks-97 появились возможности оперировать трехмерными сплайнами и достаточно сложными поверхностями , которые м о гут служ ить ограничением при различных формообразующих операциях или границей отсечения части тел а , а для деталей одной толщины выполнять развертку . Ведение файла протокола позволяет отслеживать процесс создания трехмерной моде ли и вносить в него необходи м ые изменений . Можно изменить любой параметр модели и через несколько секунд увидеть результаты полной перестройки модели . Широкие возможности визуализации и создан ия фотореалистичных изображений с использованием дополнительных источников освещения и регул ированием характеристик поверхности материал а (отражение или поглощение им света , излу чение и шероховатость поверхности ) позволяют работать в режиме реального времени с тон ированными изображениями модели . Созданные детали могут объединяться в сборку с зад анием ограничений взаимног о расположения любых деталей друг относительн о друга (соосность , фиксация , совпадение точек и плоскостей и многое другое ) и регул ировкой характеристик каждой детали . На основе трехмерного объекта возможно автоматическое создание чертежа детали , с остоящего из основных и вспомогательных видов , сложных разрезов и сечений . Поддержка мн огочисленных форматов обмена позволяет использов ать любой чертежно-графический редактор . Вообще следует отметить мощные интеграционные возможн ости сист е мы , обеспечивающей интерфей с с ведущими технологическими и расчетными приложениями , а существующие средства разработк и приложений позволяют стыковать прикладные с истемы с геометрическим ядром SolidWorks. Новая генера ция систем может заметно потеснить доро г остоящие интегрированные системы и существенно снизит количественную потребность их применения . Предлагаемая связка SolidWorks и КОМ ПАС-ГРАФИК 5 обеспечит мощное конструирование и эффективный выпуск чертежной документации . 3. SolidWorks 97: от и до. Нове йшая системы трехмер ного проектирования , дающей конструктору качестве нно новые возможности. 3.1 SolidWorks “взрывает” рынок CAD/CAM 1995 год стал переломным для мирового рынка систем CAD/CAM массового применения . Впервые за долгое время пакеты твёрдотель ного параметрического моделирования с промышленными возможностями стали доступны пользователям пер сональных компьютеров . Одно из лучших решений такого уровня смогла предложить американская компания SolidWorks Corporation. Созданная в 1993 году , эта фи рма у же через два года , в но ябре 1995-го , выпустила на базе геометрического ядра Parasolid свой первый программный продукт . Па кет твёрдотельного параметрического моделирования SolidWorks 95 сразу занял ведущие позиции среди проду ктов этого класса , буквально во р ва вшись в мировую “табель о рангах” систем CAD/CAM. К середине 90-х годов многие конструкто ры и технологи во всём мире практически одновременно пришли к одинаковому выводу - д ля того , чтобы повысить эффективность своего труда и качество разрабатываемой про дукции , необходимо срочно переходить от работ ы в смешанной среде двумерной графики и трёхмерного моделирования к использованию объё мных моделей , в качестве основных объектов проектирования . В поисках максимально подходяще й для решения поставленной задачи с истемы пользователи определили требования к ней - стандартный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс , возможность эффективно го твёрдотельного моделирования на промышленном уровне и , конечно , наиболее привлекательная цена при высокой эффективност и па кета . Создатели системы SolidWorks учли все эти тре бования , и , таким образом , дали возможность десяткам тысяч конструкторов использовать на своих персональных рабочих местах новейшие достижения науки в области технологий CAD/CAM. 3.2 Пользовательский интерфей с SolidWorks В отличие от многих других приложений САПР , созданных для работы на графических станциях с ОС UNIX и уже впоследствии пе реписанных под Windows, SolidWorks является первой системой твёрдотельного параметрического моделирования , изнача л ьно предназначенной для использования на персональных компьютерах под управлением наи более распространенных операционных систем Windows 95 и Windows NT. При этом возможности твёрдотельного модел ирования , реализованные в системе , вполне сопо ставимы с возмо ж ностями систем “т яжёлого” класса , работающих на платформе UNIX. SolidWorks 97 “играет” точно по принятым в Windows правилам , к их числу которых можно отнести многооконный режим работы , поддержка стандар та “ drag and drop” , настраиваемый пользователем интер фейс , использование буфера обмена и по лная поддержка технологии OLE Automation. Являясь стандартны м приложением Windows, SolidWorks прост в использовании и , что особенно важно , лёгок в изучении . И разработчики системы совершенно оправданно з аявляют , что “ е сли Вы уже знае те Windows, то можете смело начинать проектирование с помощью SolidWorks” . Самое главное , что даёт конструктору SolidWorks 97 - это возможность работать так , как он привык , не подстраиваясь под особенности испо льзуемой компьютерной системы. Процесс модел ирования начинается с выбора конструктивной п лоскости , в которой будет строится двухмерный эскиз . Впоследствии этот эскиз можно тем или иным способом легко преобразовать в твёрдое тело . При создании эскиза доступе н полный набор геометрически х постр оений и операций редактирования . Нет никакой необходимости сразу точно выдерживать требуе мые размеры , достаточно примерно соблюдать ко нфигурацию эскиза . Позже , если потребуется , кон структор может изменить значение любого разме ра и наложить связи , ог р аничивающи е взаимное расположение отрезков , дуг , окружно стей и т.п . Эскиз конструктивного элемента может быть легко отредактирован в любой м омент работы над моделью . Пользователю предоставляются несколько разли чных средств создания объёмных моделей . Основ ными формообразующими операциями в SolidWorks 97 яв ляются команды добавления и снятия материала . Система позволяет выдавливать контур с р азличными конечными условиями , в том числе на заданную длину или до указанной пов ерхности , а также вращать контур вокр у г заданной оси . Возможно создание тела по заданным контурам с использованием не скольких образующих кривых (так называемая оп ерация лофтинга ) и выдавливанием контура вдол ь заданной траектории . Кроме того , в SolidWorks 97 не обычайно легко строятся литейные у к лоны на выбранных гранях модели , полости в твёрдых телах с заданием различных толщи н для различных граней , скругления постоянног о и переменного радиуса , фаски и отверстия сложной формы. При этом система позволяет отредактироват ь в любой момент времени одн ажды построенный элемент твердотельный модели . Важной характеристикой системы является в озможность получения развёрток для спроектирован ных деталей из листового материала . При не обходимости в модель , находящуюся в развёрнут ом состоянии , могут быть добавле ны нов ые места сгиба и различные конструктивные элементы , которые по каким-либо причинам нел ьзя было создать раньше . При проектировании деталей , изготовляемых литьём , очень полезной оказывается возможность создания разъёмных литейных форм . Если для работы необходимо использовать какие-либо часто повторяющиеся конструктивные элементы , на помощь приходит способность системы сохра нять примитивы в виде библиотечных элементов . Кроме проектирования твёрдотельных моделей , SolidWorks 97 поддерживает и возможность поверхностног о представления объектов . При работе с пов ерхностями используются те же основные способ ы , что и при работе с твёрдыми телами . Возможно построение поверхностей , эквидистантных к выбранным , а также импорт поверхностей из других систем с исполь з ов анием формата IGES. Значительно упрощают работу многочисленные сервисные возможности , такие как копирование выбранных конструктивных элементов по линии или по кругу , зеркальное отображение как указанных примитивов или модели . При редактировании констру ктор может возвратить модель в состояние , предшествовав шее созданию выбранного элемента . Это может потребоваться для выполнения каких-либо действи й , невозможных в текущий момент . 3.3 Созд aние эскиз a П pоцесс созд aния модели в SolidWorks н aчин aется с пос т pоения опо pного тел a и последующего доб aвления или вы чит aния м aте pи aл a. Для пост pоения тел a пе pвон aч aльно ст pоится эскиз конст pуктивного элемент a н a плоскости , впосл едствии п pеоб paзуемый тем или иным спо собом в твё pдое тело . SolidWorks п pедоств aляет поль з ов aтелю полный н aбо p функций геомет pических пост pоений и опе paций pед aкти pов aния . Основное т pебо в aние , п pедъявляемое системой к эскизу п pи paботе с твё pдыми тел aми - это з aмкнутость и отсутствие с aмопе pесеч ений у конту pa. П pи созд aнии конту pa нет необходим ости точно выде pжив aть т pебуемые paзме pы , с aмое гл aвное н a этом э т aпе - з aд aть положение его элементов . З aтем , бл aгод apя тому , что созд aв aемый эскиз полностью п apaмет pизов a н , можно уст aновить для к aждого элемен т a т pебуемый paзме p. К pоме того , для э лементо в , входящих в конту p, могут быть з aд aны ог paничения н a paсположени е и связи с д pугими элемент aми. 3.4 Созд aние тве pдотельной п apaмет pической модели SolidWorks соде pжит высокоэффективные с pедств a тве pдотельного модели pов aния , основыв aющиеся н a постепенном доб aвлении или вычит aнии б aзовых конст pуктивных тел . Эскиз для получения б aзового тел a мож ет быть пост pоен н a п pоизвольной paбоче й плоскости. Типовые инст pументы для получения б aзовых тел позволяют выполнить : выд aвлив aние з aд aнного конту pa с возможностью ук aз aния угл a н aк лон a об paзующей ; в paщение конту pa вок pуг оси ; созд aние твё pдого тел a, ог paничив aемого пове pхностью пе pеход a между з aд aнными конту paми ; выд aвлив aние конту pa вдоль з aд a нной к pивой ; пост pоение ф aсок и ск pуглений paзличного вид a; пост pоение ук лонов ; созд aние paзличного тип a отве pстий ; получение paзвё pтки тел paвноме pной толщины. Основные методы созд aния твё pдого тел a сочет aют в себе т aкже возможно сть комбин aции всех пе pечисленных способо в к aк п pи доб aвлении м aте pи aл a, т aк и п pи его снятии . Ест ественный по pядок paботы конст pукто pa без т pуд a позволяет созд aв aть сложн ые твё pдотельные модели , состоящие из соте н конст pуктивных элементов . П pи необходимо сти во в pемя paботы возможно введение в спомог aтельных плоскостей и осей для испо льзов aния в д aльне й ших пост pоениях. П apaмет pы всех созд aнных конст p уктивных элементов доступны для изменения , т aк что в любой момент paботы можно изменить п pоизвольный п apaмет p эскиз a или б aзового тел a и выполнить з aтем пол ную пе pест pойку модели. К pоме созд aния твё pдых тел , в SolidWorks существует возможность пост pоения paзличных пове pхностей , кото pые могут быт ь использов aны к aк для вспомог aтельны х пост pоений , т aк и с aмостоятельно . Пове pхности могут быть импо pти pов a ны из любой внешней системы или пост p оены теми же способ aми, что и твё pдые тел a (выд aвлив aние , в paщени е , пе pеход между конту paми и т.п .). До пуск aется получение слепк a любой из пове pхностей уже пост pоенного тве pдого те л a. Pежимы визу aлиз aции полученной моде ли позволяют п pосм aт pив aть ее к apк aсное или pе aлистичное изо б paже ние . Для повышения к aчеств a тони pов aнны х изоб paжений могут быть изменены физическ ие х apaкте pистики пове pхности дет aли (тексту pы ) и н aзн aчены дополнительные источники свет a. 3.5 Библиотеки ст aнд apтных элементов SolidWorks п pедост aвляет возможности со зд aния библиотек ст aнд apтных тве pдотел ьных моделей . П pи этом необходимо созд aть уп paвляющую т aблицу с п apaмет pa ми пост pоенной модели . Ст pочки т aблицы соде pж aт н aбо pы п apaмет pов для paзличных типо paзме pов . Впоследствие для получения конк pетной дет aли т pебу е мого типо paзме pa дост aточно бу дет выб paть нужное зн aчение из списк a. 3.6 Создание сборок SolidWorks 97 предлагает конструктору довольно гибкие возможности создания узлов и сборок . Сист ема поддерживает как создание сборки способом “снизу вверх” , т.е . на о снове уже имеющихся деталей , число которых может до ходить до сотен и тысяч , так и проекти рование “сверху вниз” . Проектирование сборки начинается с задани я взаимного расположения деталей друг относит ельно друга , причем обеспечивается предварительны й просмо тр накладываемой пространственной связи . Для цилиндрических поверхностей могут быть заданы связи концентричности , для плос костей - их совпадение , параллельность , перпендикул ярность или угол взаимного расположения . Работая со сборкой , можно по мере необход имости создавать новые детали , опр еделяя их размеры и расположение в простр анстве относительно других элементов сборки . Наложенные связи позволяют автоматически перестр аивать всю сборку при изменении параметров любой из деталей , входящих в узел . Кажда я де т аль обладает материальными с войствами , поэтому существует возможность контрол я собираемости сборки . Для проектирования изд елий , получаемых с помощью сварки , система позволяет выполнить объединение нескольких свари ваемых деталей в одну . 3.7 Управление мод елью с помощью Дерева Построений (Feature Manager) Для упрощения работы с тре хмерной моделью на любом этапе проектирования и повышения её наглядности в SolidWorks 97 использ уется Дерево Построений (Feature Manager) в стиле Проводни ка Windows 95. Оно пред ставляет собой своеобразную графическую карту модели , последовательно от ражающую все геометрические примитивы , которые были использованы при создании детали , а также конструктивные оси и вспомогательные плоскости , на которых создавались двухмерные эскизы. При работе же в режиме сборки Дерево Построений показывает список деталей , входящих в сборку . Обычно Дерево Построений отображается в левой части окна SolidWorks, хотя его положение можно в любой момент изменить. Feature Manager предоставляет мощные средст ва редактирования структуры модели или узла . Он позволяет переопределять порядок следования отдельных конструктивных элементов либо целых деталей , создавать в пределах детали или сборки несколько вариантов конфигурации какого- либо элемента и т.д . 3.8 Виз уализация проектируе мых изделий Используемая в SolidWorks 97 технология OpenGL позволяет конструктору практически мгновенно получить высо кокачественные тонированные изображения деталей или сборок , а также динамически вращать их в режиме реального времени. Причем все это доступно без установки на компьют ер дорогостоящих дополнительных графических уско рителей . Кроме того , специальное приложение PhotoWorks даёт возможность создавать фотореалистические изобра жения построенных объектов . Таким образом , рек ламны е изображения будущего изделия вполн е можно подготовить еще до момента его изготовления . Для того , чтобы представить из делие наиболее наглядно (например , при подгото вке презентационного фильма ), можно показать в ходящие в него детали или сборки рассечён ным и несколькими плоскостями , оставив при этом неизменными их геометрические пар аметры. 3.9 Генерация чертежей После того , как конструктор создал твё рдотельную модель детали или сборки , он мо жет автоматически получить рабочие чертежи с изображениями всех осн овных видов , пр оекций , сечений и разрезов , а также с п роставленными размерами . SolidWorks поддерживает двунаправлен ную ассоциативную связь между чертежами и твердотельными моделями , так что при измене нии размера на чертеже автоматически перестра иваются вс е связанные с этим ра змером конструктивные элементы в трехмерной м одели . И наоборот , любое изменение , внесенное в твердотельную модель , повлечет за собой автоматическую модификацию соответствующих двумерн ых чертежей . В SolidWorks 97 поддерживается выпуск ч ертежей в соответствии со стандартами ANSI, ISO, JIS и рядо м других . Для оформления чертёжно-конструкторской документации в полном соответствии с ЕСК Д рекомендуется использование применение SolidWorks совме стно с мощным чертёжно-графическим редактором КОМ П АС 5 для Windows. 3.10 Поддержка технологии OLE Как уже говорилось выше , в SolidWorks 97 полностью поддерживается технология компании Microsoft, известная как OLE (связывание и встраивание объектов ). Эта программная технология позволя ет связывать твёрд отельные модели , сборки или чертежи , созданные с помощью SolidWorks 97, с файлами других приложений , что значительно расширяет возможности автоматизации процесса про ектирования . С помощью технологии OLE можно использовать информацию , полученную в других п рило жениях Windows, для управления моделями и чертежами SolidWorks. Например , размеры модели могут быть ра ссчитаны в специальных математических приложения х и переданы в SolidWorks. Можно управлять размера ми деталей с помощью таблиц Microsoft Excel, задава я различные по конфигурации и г абаритам варианты (то есть формировать таблиц ы стандартизованных изделий ). Электронные таблицы также могут быть использованы для состав ления спецификации на сборочную единицу . 3.11 Импорт и экспорт данных Моделирование и по лучение чертёжно-ко нструкторской документации - это лишь один из этапов на пути от принятия решения о проектирования изделия до выпуска готовой продукции . Поэтому необходимо обеспечить доступ других приложений CAD/CAM к созданной в SolidWorks твё рдотельно й модели . Система поддерживает обмен информацией че рез следующие стандартные форматы : IGES, наиболее распространенный формат обмена между системами объёмного моделирования ; X_T, формат для обмена с системами объ ёмного моделирования , использующими геометр ич еское ядро Parasolid; SAT, формат для обмена с системами объ ёмного моделирования , использующими геометрическое ядро ACIS; STL, формат для обмена с системами быс трого прототипирования (стереолитографическими систем ами ); DXF для обмена данными с различн ым и чертёжно-графическими системами ; DWG для обмена данными с AutoCAD; VRML для обмена данными проектирования чер ез Internet. 3.12 Приложения к SolidWorks SolidWorks Corporation тесно сотрудничает с другими комп аниями , чьи продукты дополняют SolidWork s 97. Продукт ы третьих фирм дают пользователю возможность , например , рассчитать прочностные характеристики будущей детали с помощью метода конечных элементов или же подготовить управляющую программу для оборудования с ЧПУ , не по кидая привычную для него ср е ду SolidWorks. К числу партнёров SolidWorks Corporation относятся такие известные компании - разработчики CAD/CAM/CAE решений , ка к ANSYS, Delcam plc., Surfware Incorporated, Structural Research & Analysis Corporation, The Mac-Neal-Schwendler Corporation и многие други е . Например , для анализа прочностных характери стик конструкции с помощью метода конечных элементов может быть использована специальная версия системы COSMOS - COSMOS/Works для SolidWorks. При этом нет необходимости импортировать геометрию дет а ли в это расчётное приложение , так как оно использует ту же математич ескую модель , что и сам SolidWorks 97. Аналогичным образом (то есть без конве ртирования данных ) может выполняться подготовка управляющих программ для обработки созданных в SolidWorks мод елей на оборудовании с ЧПУ . 4. Специализированные инженерные приложения. Autodesk Mechanical Desktop. Программный продукт , объединяющий в себе средства конструирования деталей , узлов и моделирования поверхностей. В пакет Autodesk Mechanical Desktop в ходят практически все необходимые инженеру - конструктору средств а моделирования геометрических объектов . Он о бъединяет в себе возможности новейших версий известных программных продуктов копании Autodesk: Autocad Designer 2 для конструирования деталей и сб орочных узлов . AutoSurf 3 для моделирования сложных трехмерных поверхностей с использованием NURBS - геометрии . Автокад в качестве общепризнанной графиче ской среды САПР . IGES Translator для обмена файлами с другими си стемами САПР . Плюс новый способ ор ганизации вза имодействия Autodesk Mechanical Desktop с другими машиностроительными приложениями - система меню MCAD. Дополнительные возможности Autodesk Mechanical Desktop Параметрическое моделирование твердых тел на основе конструктивных элементов. Констр уктивные элементы Произвольные конструктивные элементы можно моделировать путем выдавливания , вращения и сдвига плоского эскизного контура , а такж е путем отсечения фрагментов от твердотельных объектов произвольными поверхностями . В конструкцию можно вк лючать с тандартные элементы : сопряжения (галтели ), фаски и отверстия (в том числе с зенковкой , разверткой и резьбовые ). Параметрические возможности Любой размер может быть переменным . Переменные могут использоваться в мате матических формулах Переменны ми можно управлять глобал ьно при помощи таблиц параметров. Моделирование поверхностей прои звольной формы Моделирование примитивных поверхно стей (конус , шар , цилиндр ) и сложных поверхн остей произвольной формы Моделирование трубчатых поверхностей , повер хно стей натяжения , изгиба , перехода ; плавно е сопряжение произвольных поверхностей . Расчет площади поверхности и объема. Расчет масс-инерционных характери стик и анализ взаимодействия моделей Расчет площади , поверхности , мас сы и объема деталей и сборочных узл ов . Расчет моментов инерции . Анализ взаимодействия деталей в сбороч ных узлах. Геометрические зависимости Предусмотрены следующие типы зависимостей между элементами : горизонтальность , вертикальность , параллельность , перпендикулярность , коллинеарность , к онцентричность , проекция , касание , равенств о радиусов и координат Х и Y. Наглядное обозначение наложенных зависимос тей специальными символами. Средства работы с эскизами Построение и редактирование набросков ста ндартными средствами Автокада . Копирован ие эскизов на другие грани и модели. Выполнение рабочих чертежей Двунаправленная ассоциативная связь между моделью и ее чертежом . Автоматическое удаление штриховых и не видимых линий . Соответствие стандартам ANSI, ISO, DIN, JIS и ЕСКД . Ассоциативно е нанесение размеров и выносок. Конструирование сборочных узлов Сборка деталей в узлы Графическое и логическое предс тавление иерархической структуры сборочного узла . Организация деталей и подузлов в в иде внешних ссылок. Наложение зависимостей на ко мпоне нты узлов Задание расположения деталей о тносительно друг друга по их ребрам , осям или граням . Возможность свободно-координатного расположени я деталей. Графическая индикация степеней свободы компонентов. Выполнение сборочных чертежей Выполнение схем сбор ки-разборки . Проставление номеров позиций на сбороч ных чертежах и автоматический выпуск специфик аций. 4.1 Основные приемы работы в среде Autodesk Mechanical D esktop. Составляющие AMD и их отличительн ые особенности Приложения для Autodesk Mechanical de sktop, разработанные в рамках Mechanical Application Iniciative AutoCAD Designer R2.1 AutoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1 Совместное использование Designer и AutoSurf в AMD Интерфейс и функциональные модули AMD Параметрическое моделирование трехмерных тв ердотельных объектов в AutoCAD Designer R2.1 (модуль PARTS) o Соз дание профилей формообразующих элементов o Способы задания и построения конструкторско-технологичес ких элементов o Редактирование трехмерных моделей Сервисно-информационные возможности и обме н данными в AutoCAD Designer R2.1 Расчет массово-инерционных характеристик и визуализация трехмерных моделей Генерация рабочих чертежей параметрических моделей в AutoCAD Designer R2.1 (модуль DRAWINGS) Двунаправленная ассоциативная связь “модел ь-чертеж” Создание проекционных видов Редактирование проекционных видов Введение справочных размеров , аннотаций и осевых линий Поддержка международных стандартов Преобразование чертежа модели в двухмерны й чертеж Работа в среде Autodesk Mechanical Desktop R2.1 ( далее AMD), пред назначенного для автоматизации проектных , констру кторских и технологических работ в подразделе ниях машиностроительного комплекса . Учитывая , что данный продукт ориентирован на моделирование параметрических твердотельных сборок деталей , узло в , агрегатов , изделий , автоматизир ованный выпуск конструкторской документации (КД ), массово-инерционный анализ готового изделия , он без сомнения привлечет внимание всех спе циалистов , желающих увеличить эффективность своег о труда. Реальный процесс проектиров ания основ ан на двух подходах : при проектировании “с верху вниз” работа начинается от наброска изделия в целом до наброска деталей , со ставляющих исходное изделие ; при проектировании “снизу вверх” вначале делается набросок де талей , а затем на основе спроект и рованных деталей моделируется изделие . В AMD принят второй подход , а весь процесс конструирования разбит на несколько этапов , включающих : создание наброска базового элемента (этап эскизного проектирования ); наложение геометрических и размерных зави симостей ; построение базовой детали ; редактирование детали с использованием ко нструкторско-технологических элементов ; получение деталировочных чертежей смоделиров анных деталей ; создание сборок агрегатов , узлов , изделий ; модификация сборок (при необходимости ); полу чение конструкторской документации ; анализ массово-инерционных характеристик (при необходимости ); экспорт деталей и сборок в программы анализа и обработки. 4.2 Составляющие AMD и их отличительные особ енности Autodesk Mechanical Desktop - интегрированный п акет , работающ ий в среде AutoCAD R13, и включающий прикладные про граммы AutoCAD Designer R2.1, AutoSurf R3.1, а также транслятор IGES R13.1. 4.2.1 AutoCAD Designer R2.1 AutoCAD Designer, будучи специализированной п рограммой , предназначена для пользователей , работающих в основном в машиностроении и смежных отраслях , и призвана автоматизировать процесс создания КД деталей и сборочных е диниц . У пользователей может возникнуть закон ный вопрос , нужно ли вообще заниматься пар аметрическим трехмерным твердотельным м оделированием , если КД представляет собой наб ор двухмерных чертежей , и нужно ли платить дополнительно за Designer, если в AutoCAD R13 есть встро енные функции генерации сложных трехмерных тв ердых тел ? Однако для повышения производитель ности труда инженеров, получения надежного , гибкого и простого в применении средства для оптимизации процесса проектирования меха нических деталей и сборочных единиц и , нак онец , объединения задач CAD/CAM в одной среде тр ехмерное моделирование просто необходимо . Оптимиз ация проц е сса проектирования достигае тся за счет создания оптимальной среды на всех этапах конструирования : от эскизного проектирования до готовой КД изделия . Каким образом достигнута такая оптимальность ? Во-пе рвых , оригинальным подходом к построению твер дых тел в A utoCAD Designer, позволяющим проект ировать модели на основе конструкторско-технологи ческих элементов , оперируя привычными для кон структоров терминами (сопряжение , фаска , отверстие и т.д .), тогда как в традиционных прогр аммах трехмерного моделирования их п р иходилось подменять специфическими геометрич ескими понятиями (дуга , линия , окружность и пр .). Во-вторых , параметрическими свойствами прое ктируемых в AutoCAD Designer моделей и сборочных единиц , обеспечивающими возможность их корректировки п рактически на л юбой стадии проектир ования , в чем заключается основное преимущест во перед традиционными трехмерными моделями , как правило статичными и с трудом поддающ ихся редактированию (например , твердые тела , со зданные стандартными средствами AutoCAD). При этом т рехме р ные модели деталей проектируютс я как бы в два этапа : сначала создаетс я характерный профиль детали на плоскостном эскизе , а затем добавляется третье измере ние . Будучи трехмерным , моделирование тем не менее проходит на плоском экране монитора ; такой подход в ыгодно отличается от традиционных методов , где пользователю п редлагается спроектировать трехмерный объект одн ой командой , контролируя одновременно все три пространственные координаты . Далее моделирование сборочной единицы также максимально приближе но к р е альности и практически полностью автоматизировано - пользователю нужно задать только параметрические связи между су ществующими объектами , ограничивающими количество степеней их свободы . И , наконец , возможность ю контроля процесса проектирования моделей и с б орок по их проекционным ви дам , генерирующимся автоматически . При этом по стоянная действующая двунаправленная ассоциативная связь “модель-чертеж” в сочетании с парамет рическими свойствами дает возможность вносить коррективы как в самой модели , так и в ее п р оекционных видах путем простого изменения существующих размеров , а встроенные функции анализа взаимопересечения деталей в сборочных единицах полностью гар антируют пользователя от ошибок , неизбежно во зникающих при создании независимых проекций с ложных сбор о чных единиц средствами двухмерной графики . Таким образом , параметричес кие свойства , двунаправленная ассоциативная связь “модель-чертеж” , а также моделирование на основе конструкторско-технологических элементов , позв олят пользователям проектировать трехмер н ые объекты и сборки концептуально , не привязываясь изначально к конкретным размера м деталей и составу сборок и оптимизируя модели по мере их создания , что в полной мере адекватно реальному процессу п роектирования в мировой конструкторской практике. 4.2.2 A utoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1 AutoSurf R3.1 - специализированная прикладная программа , предназначенная для трехмерного моделирования абсолютно гладких поверхностей произвольной свер хсложной формы , что особенно актуально в а виа -, автомобиле -, и судо строении . Для из делий (например , фюзеляжей самолетов , корпусов кораблей и автомобилей ) этих отраслей типичны чрезвычайно сложные поверхностные формы , для анализа которых , как правило , недостаточно проекционных видов и сечений , а требуется построение трехм е рных моделей . Дейс твительно , моделируя сложные поверхности на п лоских чертежах , конструктор задает граничные контуры поверхности , ее характерные линии , нап равляющие и образующие , сечения поверхности н а дискретных интервалах и т.д ., но при этом не видит с а му поверхность ! Естественно , в этом случае спор о преим уществах двухмерного или трехмерного моделирован ия просто неуместен. Полностью интегрированная с AutoCAD R13 программа AutoSurf R3.1 предоставляет высокоэффективные и в то же время простые в применении средства моделирования поверхностей на основе использов ания неоднородных рациональных B-сплайновых числен ных методов (NURBS). Ее расширенные возможности пос троения и редактирования геометрических форм органично дополняют встроенные функции среды AutoCAD п о моделированию трехмерных объектов . Благодаря этой мощной комбинации пользовате ли могут конструировать и моделировать - начин ая от пресс-форм и крепежных элементов тур бин и заканчивая любыми компонентами изделий автомобильной и аэрокосмической отраслей, а также компонент для потребитель ских товаров и медицинского оборудования. Поставляемый с пакетом AutoSurf R3.1 транслятор IGES (AutoCAD IGES Translator R13.1) предназначен для корректного и полного обмена информацией с высокоуровневыми програ ммами САПР , ч то дает возможность испол ьзовать в работе с AutoSurf форматы других прикл адных программ , применяемых вашей компанией л ибо вашими партнерами . Причем , поскольку повер хности в AutoSurf описываются численными методами NURBS в рамках базы данных AutoCAD ( форм а т .DWG), полученные модели объектов могут корректно передаваться между прикладными программами САП Р высокого уровня , затем обрабатываться в AutoSurf и далее передаваться в аналитические прикл адные программы или в средства генерации управляющих программ дл я станков с ЧПУ , замыкая разорванную в настоящее врем я цепочку задач CAD/CAM. 4.3 Совместное использование Designer и AutoSurf в AMD Cпециализированные программы , как правило , не отвечают конкретным запросам пользователей в смежных областях . В частности , п рограммы AutoCAD Designer и AutoSurf имеют свои ограничения в использовании . С одной стороны , Designer предоставляет высокоэффективное средство для моделирования трехмерных объектов , формообразующие элементы к оторых отличаются сравнительной простотой . Одн а ко , в действительности даже в изделиях общего машиностроения многие детали имеют в своем составе поверхности произвол ьной формы . С другой стороны , AutoSurf позволяет строить поверхности произвольной формы , а так же пространственные объекты любой степени сл о жности , однако максимальная эффектив ность при применении AutoSurf достигается только в случаях , когда моделируемое изделие имеет достаточно много поверхностей произвольной фор мы , как , например , в авиа - или автомобилестр оении . Но и в этих отраслях существу е т широкий спектр изделий , которые чрезвычайно просто и быстро можно смодел ировать средствами AutoCAD Designer, в то время как в AutoSurf построение поверхностных оболочек подобных объектов может оказаться более трудоемким . В свете вышесказанного становитс я о чевидным , что наилучший результат в трехмерно м моделировании реальных конструкций может бы ть достигнут при совместном использовании обе их этих программ . С помощью Autodesk Mechanical Desktop можно в водить поверхности произвольной формы в качес тве формоо б разующих элементов парамет рических моделей и применять в дальнейшем полученные модели для конструирования сборочны х единиц. 4.4 Интерфейс и функциональные модули AMD Поскольку AMD является интегрированным пакетом прикладных программ для AutoCAD R13, он ор гани чно вписывается в интерфейс этой графической оболочки , обеспечивая доступ ко всем функ циональным возможностям AutoCAD. Доступ к командам AMD аналогичен доступу к стандартным командам AutoCAD и осуществляется посредством падающего меню , панели инструме н тов или командной строке . При этом оригинальная концепция д анного программного обеспечения в сочетании с дружественным интерфейсом AutoCAD делают AMD чрезвычайно простым в изучении и применении . Говоря об интерфейсе AMD, необходимо выделить четыре функци о нальных модуля этого пакета : модуль параметрического твердотельного модел ирования (меню PARTS или Детали ); модуль параметрического моделирования сбороч ных единиц (меню ASSEMBLIES или Узлы ); модуль моделирования поверхностей произвольн ой формы (меню SURFACE S или Поверх ); модуль генерации двумерных чертежей (меню DRAWINGS или Чертеж ). Первые два модуля представляют собой составные части программы Designer; модуль поверхностей включает функции AutoSurf по моделированию абсолют но гладких поверхностей произволь ной форм ы ; последний модуль является универсальным и применим для генерации чертежей стандартных трехмерных объектов AutoCAD и комбинаций разнородн ых трехмерных объектов. 4.5 Параметрическое моделирование трехмерных твердотельных объектов в AutoCAD Designe r R2.1 (модуль PARTS) Основные понятия Как правило , даже сложные машиностроитель ные детали формируются из сравнительно просты х элементов . Более того , многие формообразующи е элементы являются стандартными конструкторско-т ехнологическими элементами , например : фаска , сопряжение , отверстие . Другие же элементы , отли чаясь простотой образующих поверхностей , тем не менее обладают достаточно произвольной фор мой , но и в этом случае они всегда имеют один или более типичных профилей в одной из проекций или в сечении. П роцесс моделирования в AutoCAD Designer как р аз и сводится к тому , чтобы сначала за дать на плоскости типовой профиль , а затем придать ему пространственные свойства , постр оив так называемую базовую форму , а затем добавлять к ней новые конструкторско-технол о гические элементы (стандартные или описываемые типовыми профилями ). Создание типов ых профилей формообразующих элементов в AutoCAD Designer происходит в два этапа (при этом выполняем ые действия максимально приближены к операция м , осуществляемым конструктор а ми в повседневной практике ): сначала строится на так называемой эскизной плоскости концептуальный эскиз профиля , а затем на его элемент ы накладываются геометрические связи и вводят ся параметрические размеры . По умолчанию при создании базовой формы в качес т ве эскизной плоскости используется плоско сть XY пользовательской системы координат , однако задание профилей других конструкторских элемен тов может производиться и в плоскостях , от личных от исходной . В этом случае следует определить новую эскизную плоскост ь при помощи команды AMSKPLN (опция Sketch Plane в ме ню Parts, подменю Sketch или опция Плоскость построений в меню Детали , подменю Эскиз ). Для ори ентации эскизной плоскости в пространстве мож но использовать как непосредственно грани сущ ествующей модели , т а к и специальны е неформообразующие конструкционные элементы - раб очие плоскости . Помимо рабочих плоскостей в AutoCAD Designer для привязки формообразующих элементов при моделировании также эффективны другие неформ ообразующие конструкционные элементы : рабоч а я ось и рабочая точка. 4.5.1 Создание профилей формообразующих элемент ов Геометрия эскиза может быть любой сло жности . Однако в AutoCAD Designer существует единственное ограничение - эскиз профиля должен иметь тольк о один замкнутый контур , именно этот конту р используется при последующем задании третьего измерения . Наряду с замкнутым конт уром допускается использование незамкнутых линий , которые могут служить осями при последую щем введении параметрических размеров и связе й . Поскольку AutoCAD Designer полность ю интегрирован в среду AutoCAD, геометрические построения на п лоскости выполняются командами рисования и ре дактирования двухмерных объектов в AutoCAD. В отлич ие от обычной работы в AutoCAD, где требуется абсолютная точность построения моделей , здесь при по с троении эскиза не нуж но соблюдать большую точность ни в отноше нии предполагаемых размеров , ни в отношении относительного расположения элементов эскиза (п араллельность , перпендикулярность и т.д .). Забудьте про режимы ШАГ , СЕТКА и ОРТО и фу нкции объектной п р ивязки . Проектируйт е концептуальный эскиз так , как если бы в вашем распоряжении были только лист бумаги и карандаш , а затем AutoCAD Designer осуществит профилирование вашего эскиза , уловив заложенную в нем концепцию , и придаст ему более четкие очертания . П рофилирование эски за производится командой AMPROFILE (или опцией Контур в меню Детали из подменю Эскиз ). При выполнении данной операции Designer автоматически накладывает геометрические связи на созданные двухмерные объекты , обеспечивая (в зависимости от у становок ): горизонтальность почти горизонтальных линий ; вертикальность почти вертикальных линий ; параллельность почти параллельных линий ; перпендикулярность почти перпендикулярных ли ний ; замкнутость почти замкнутых линий ; концентричность почти концентричны х д уг и т.д. “Почти” в данном случае означает , что взаимное расположение объектов соответствует заданным линейному и угловому допускам , зна чения которых доступны в диалоговом окне при запуске команды AMPARTVARS (Parts/Preferences или подменю Устан овки ... меню Детали ). При этом угловой допуск (по умолчанию 4° ) управляет ориентацией (параллельность или перпендикулярность ) линейных элементов эскиза по отношению к осям системы координат и между ними , а линей ный допуск , определяемый размером курсора-мишени , - взаимным расположением характерных т очек элементов эскиза (концов отрезков , центро в дуг и окружностей и т.д .). После профилирования узловые точки эскиза (концы отрезков и центры дуг ) отмечены на экране крестиками , а один из узлов - крестиком в рамке . Этот узел , называем ый фиксированной точкой , при последующем внес ении изменений в эскиз останется неизменной конструкторской базой . При желании фиксирова нную точку можно переопределить в другом узле эскиза командой AMFIXPT (Parts/Sketch/Fix Point или опцией Фик с ировать точку в меню Детали , подменю Эскиз ). Наложенные программой связи мо жно отобразить на экране командой AMSHOWCON (Parts/Sketch/Constraints/Show или опцией Показать в меню Детали из подменю Эскиз , подменю Зависимости ). При этом каждый примитив в эски з е обозн ачается номером в кружке , а имеющиеся связ и показываются условными символами рядом с примитивом с номерами парного объекта , для которого действует данная связь . Если про грамма неадекватно восприняла предложенную конце пцию и ввела лишние связи , их м о жно удалить командой AMDELCON (Parts/Sketch/ Constraints/Delete или опцие й Удалить в меню Детали из подменю Эс киз , подменю Зависимости ). Недостающие связи вв одятся вручную командой AMADDCON (Parts/Sketch/ Constraints/Add или опцией Наложить в меню Детали и з подме ню Эскиз , подменю Зависимости ). Если же про грамма адекватно интерпретирует выбранную концеп цию или есть необходимость самостоятельного в вода в эскиз геометрических связей , в диал оговом окне команды AMPARTVARS надо отключить опцию Apply Constraint R ules (или опцию Накладывать автома тически в меню Детали из подменю Установк и ...). При использовании эскиза с точной геом етрией и размерами в диалоговом окне след ует отключить опцию Assume Rough Sketch (или опцию Считать набросок черновым ). В перечисленных выше случаях пользо вателем полностью контролируется процесс введени я связей и параметрических размеров , поскольк у после каждой операции над эскизом прогр амма сообщает , сколько связей или размеров требуется для того , чтобы профиль был о днозначно определен. При этом однознач ное определение профиля не является обязатель ным и AMD обеспечивает функции формообразования . Однако при редактировании модели , основанной на эскизе с неполных набором связей , могут возникнуть ошибки в процессе моделирования. Введение пара метрических размеров - ва жнейшая операция последующих этапов работы , п оскольку именно параметрические размеры обеспечи вают редактирование модели . Простановка параметри ческих размеров на эскизе принципиально не отличается от аналогичной процедуры , осуществ л яемой стандартными средствами AutoCAD, одн ако является более “интеллектуальной” по срав нению с последней . Для введения всех типов параметрических размеров применяется единая команда AMPARDIM (Parts/Sketch/Add Dimension или опция Размер в меню Детали из по д меню Эскиз ), при э том тип размера (линейный , угловой , радиальный и т.д .) фиксируется автоматически в зависи мости от последовательности и расположения ук азанных конструктором точек . Далее , после прос тановки каждого размера программа по-прежнему выдает сооб щ ения о том , сколько связей /размеров надо еще ввести для од нозначности эскиза . Если же из-за ошибки з амыкается размерная цепь либо указывается кон фликтующее значение размеров (например , значение охватывающего размера меньше , чем значение охватываемого разм е ра ), Designer выдает соотв етствующее предупреждение , и перейти к послед ующим этапам работы можно , только удалив и збыточные геометрические связи или размеры. Кроме этого , при ошибочном введении па раметрические размеры можно удалить , так же как и геометричес кие связи , однако при этом рекомендуется воздержаться от команд ы UNDO: данные команды , групповые , поэтому , удаляя ошибочно введенные связи или размеры мож но потерять и верно определенные связи . Вм есто команды UNDO следует использовать команду AMDELCON (Pa r ts/Sketch/Constraints/Delete или опцию Удалить в мен ю Детали из подменю Эскиз , подменю Зависим ости ) для связей и команду ERASE для параметри ческих размеров. Как было сказано , реальный процесс кон струирования характеризуется тем , что окончательн ые значения размеров деталей , как правил о , заранее неизвестны и подлежат дополнительн ому уточнению (включая “проводку” листов изве щений ). Отсюда вытекает необходимость редактирован ия параметрических размеров , выполняемого при наличии активного эскиза командой AMMODDI M (Parts/Change Dimension или опцией Изменить размер в меню Детали из подменю Эскиз ). Следует отметить , что все значения пар аметрических размеров выражаются переменными , име на которых генерируются автоматически для все х вновь создаваемых размеров : d0, d1, d 2 и т.д . По умолчанию на экране отображаются числ енные значения , однако командой AMDIMDSP (Parts/Display/Dim Display или опцией Размеры в меню Детали из подменю Изображение ) можно задать индикацию значений размеров на экране в виде имен перемен ных или в в и де уравнений . Зада ние переменных значений размеров возможно дву мя способами : с использованием имен переменных . Очень часто многие размеры на чертеже логически взаимосвязанными . Простейший пример : при прос тановке размеров на симметричном эскизе расст ояние о т контура эскиза до оси си мметрии равно половине габаритного размера ; в этом случае при запросе значения размера можно ввести математическое выражение , напри мер d0/2 или для какого-либо другого случая d1*2+d2; с использованием глобальных параметров . П оскол ьку проектируемая модель детали впос ледствии органично входит в сборочную единицу , ее размеры зависят от других деталей ; так , диаметры вала и отверстия втулки , у станавливаемой на этот вал , должны быть од инаковыми . Следовательно , в этом случае при простано в ке размеров целесообразно ввести переменный глобальный параметр , например с именем diameter, командой AMPARAM (Parts/Parameters или подменю П араметры из меню Детали ) и приписать ему какое-либо численное значение или уравнение , а затем , создавая модели вал а и втулки , при простановке соответствующих п араметрических размеров указать имя параметра вместо численного значения . Данная операция позволит редактировать обе модели , изменив всего лишь один глобальный параметр. 4.5.2 Способы задания и построения констр укторско-технологических элементов. На основе профилированного эскиза с п олным набором связей (далее “профиль” ) можно построить базовую форму следующими способами : выдавливанием ; вращением ; перемещением вдоль криволинейной двухмерной направляющей. Новые к онструкторско-технологические элем енты к базовой форме добавляют либо одним из выше перечисленных способов , либо ввод ом стандартных элементов , а именно : отверстий (3 типа ); фасок ; сопряжений. Осуществляя формообразование следует помнить , что трехмерные об ъекты в AutoCAD Designer предст авляют собой твердые тела и формообразование производится при помощи булевых операций над пространственными множествами : объединения , вычитания и пересечения . Так , совершенно естес твенно , что добавление отверстия к модели ве д ет к вычитанию объема , а за дание фасок и сопряжений - к вычитанию либ о сложению в зависимости от конкретного с лучая . Добавление стандартных конструкторско-технологи ческих элементов происходит автоматически , поэтом у пользователю нет необходимости вникать в математическую сущность происходящих операций. Что же касается формообразования на о снове профилей , то здесь пользователь обязан в явном виде задать тип булевой опер ации , необходимой для достижения желаемого ре зультата. Для облегчения формообразования базо в ой модели и ее модификации , как отмечалось выше , используют рабочую плоскость , рабочую ось и рабочую точку . Рабочая плоскость , представляющая собой неформообразующий конструкторск о-технологический элемент , применяется для привязк и эскизных плоскостей , ес л и для этих целей невозможно воспользоваться одной из граней существующей модели . Рабочие плос кости создаются командой AMWORKPLN (Parts/Features/Work Plane или опцией Рабочая плоскость ... в меню Детали из подме ню Элемент ), после вызова которой в диалог ово м окне нужно указать два мод ификатора из имеющегося набора вариантов (нап ример “по ребру” и “перпендикулярно плоскости ” ). При этом можно задать как параметричес кие рабочие плоскости , которые будут изменять свое положение при редактировании определяющ их их элементов , так и непараметри ческие (или статические ) рабочие плоскости . Для привязки рабочих плоскостей , а также друг их конструкторско-технологических элементов применяют ся рабочие оси , автоматически создаваемые в пространстве модели командой AMWORKAXIS ( P arts/Features/Work Axis или опцией Рабочая ось в меню Детал и из подменю Элемент ) при указании одной из цилиндрических , конических или тороидальн ых поверхностей. Помимо названных выше неформообразующих к онструкторско-технологических элементов в AutoCAD Desi gner используются рабочие точки , которые применяются исключительно для последующего задания распо ложения отверстий или центров круговых массив ов . Рабочая точка моделируется указанием ее приблизительного расположения на активной эски зной плоскости с послед у ющим зада нием двух параметрических размеров. Рабочие плоскости , оси и точки - незаме нимое средство для привязки формообразующих э лементов , однако их присутствие на экране , как правило , нежелательно при визуализации . На этот случай в Designer предусмотрены функции отключения видимости этих объектов на эк ране : AMPLNDSP, AMAXISDSP и AMPTDSP соответственно (Parts/Display/Work Plane & Work Axix & Work Point или оп ции Рабочие плоскости __TEMP_AMPERSANDS__Ðабочие оси __TEMP_AMPERSANDS__Ðабочие точки в меню Детали из подменю Изображ ение ). Формообразова ние выдавливанием профиля производится по нормали к эскизной плоскос ти на заданное расстояние и под заданным уклоном. Эта операция вызывается коман дой AMEXTRUDE (Parts/Features/Extrude или опцией Выдавить ... в меню Детали из подменю Элемент ), при э том упра вление режимами происходит в диалоговом окне , где необходимо указать явно глубину выдавливания либо ограничительную по верхность , а также уклон . При добавлении к онструкторско-технологического элемента к имеющейся модели необходимо явно указать тип булевой о перации . Естественно , что после задания режимов все геометрические построения выполняются автоматически. Формообразование вращением профиля осуществл яется командой AMREVOLVE (Parts/Features/Revolve или опцией Вращать ... в меню Детали из подменю Элемент ) и по процедуре аналогична с описанным в ыше методом , однако отличается от него тем , что требует наличия оси вращения , в к ачестве которой могут выступать следующие объ екты : одно из ребер существующей модели ; рабочая ось ; одна из линий , являющаяся элементом пр о филя , но не пересекающая замкнутый ко нтур профиля . В последнем случае , если лин ия не часть границы профиля , перед профили рованием эскиза ей нужно предписать тип л инии , отличный от других элементов эскиза . В остальном формообразование вращением производи тс я аналогично выдавливанию : в диало говом окне задается тип булевой операции , угол вращения или ограничительная плоскость. Формообразование перемещением профиля попере чного сечения вдоль траектории требует наличи я как профилированного эскиза сечения , так и п рофилированной траектории . Сначала к омандой AMPATH (Parts/Sketch/Path или опцией Траектория в меню Детали из подменю Эскиз ) создается профилир ованная траектория . Принципиально эта операция ничем не отличается от построения обычного профиля за исключением т ого , чт о траектория может быть незамкнутой , и тог да необходимо указать начальную точку траекто рии . После этого в одной из точек полу ченной траектории необходимо построить рабочую плоскость и сделать ее эскизной . Рабочая и эскизная плоскости автоматически п омещаются в заданную ранее начальную точку по нормали к траектории при выборе соответствующих опций в диалоговом окне команды AMWORKPLN. Далее на эскизной плоскости рисует ся требуемый профиль описанным выше способом , а затем командой AMSWEEP (Parts/Featur e s/Sweep или опцией Сдвинуть в меню Детали из подменю Элемент ) выполняется формообразование методом перемещения . При этом в диалоговом окне можно указать тип булевой операции , огранич итель и ориентацию профиля при его переме щении : либо по нормали к траекто р ии , либо параллельно эскизной плоскости профиля. Как уже отмечалось , помимо формообразован ия на основе задаваемых пользователем профиле й в AutoCAD Designer имеются функции автоматического созд ания стандартных конструкторско-технологических элеме нтов , а име нно : сопряжений , фасок и отверстий. Процедура генерации сопряжений чрезвычайно проста . Она вызывается командой AMFILLET (Parts/Features/Fillet или опцией Сопряжение в меню Детали из под меню Элемент ); пользователю надо лишь указать сопрягаемые ребра модели (их может быть любое количество ) и радиус сопряжения . При этом в качестве значения последнего можно ввести глобальные параметры , чтобы облегчить последующее редактирование. Процедура генерации фасок производится ко мандой AMCHAMFER (Parts/Features/ Chamfer или опцией Фаска ... в меню Детали из подменю Элемент ) и имеет ту же последовательность действий , что и при выполнении сопряжений . Однако перед выбором ребер модели пользователю предлагается задат ь способ снятия фаски , указав одно или два расстояния или же расстояние и угол. При генерации отверстий (в том числе резьбовых ) можно использовать не только г ладкие отверстия , но и рассверленные под п отайголовку и зенкованные . Тип отверстий и параметры образующих их элементов задаются в диалоговом окне при вызове ко ман ды AMHOLE (Parts/Features/Hole или опции Отверстие ... в меню Дет али из подменю Элемент ). Здесь же задается глубина отверстия и способ расположения отверстия на модели : концентрично имеющимся цилиндрическим поверх ностям ; перпендикулярно грани модели на н екотором расстоянии от двух ребер ; на рабочей точке. Как отмечалось выше , многие детали в машиностроительных изделиях могут иметь в качестве образующих элементов поверхности прои звольной формы . Такие поверхности практически не параметризуются , поскольку и х форма описывается численными методами NURBS. Однако их целесообразно использовать в качестве секущих поверхностей для параметрических моделей . С этой целью в Designer введен новый тип форм ообразующего элемента под названием Surfcut (отсечение поверхност ь ю ), который генерируется командой AMSURFCUT (Parts/ Features/Surface Cut или опцией Отсечение поверх ностью в меню Детали из подменю Элемент ). Говоря о создании формообразующих элемент ов , следует остановиться на расширенных функц иях генерации формообразующи х элементов в AutoCAD DesignerR2.1, которые существенно облегчают работу з а счет : создания массивов конструкторско-технологических элементов с помощью команды AMARRAY (Parts/Features/Array или опции Массив ... в меню Детали из подменю Элемент ); копирования одного из существующих эскизов в активную эскизную плоскость с с охранением геометрических связей и параметрическ их размеров , выполняемого командой AMCOPYSKETCH (Parts/Sketch/Copy Sketch или опцией Копировать в меню Детали из п одменю Эскиз ); возможности име ть в чертеже однов ременно несколько эскизов. 4.5.3 Редактирование трехмерных моделей Редактирование трехмерных моделей , являющее важнейшей операцией , осуществляется единой кома ндой AMEDITFEAT (Parts/Edit Feature или опцией Редактировать элемент из меню Д етали ), при вызове которой пользователю предлагается один из трех в ариантов : редактирование конструкторско-технологического эл емента путем изменения параметрических размеров . В этом случае после выбора нужного э лемента поверх модели подсвечивается исходный эскиз или появляется диалоговое окно для стандартных элементов . Необходимо лишь указать редактируемый размер и изменить его значение ; редактирование исходного эскиза . В этом случае предоставляется полный доступ к исх одной геометрии профиля : можно изменять или вводить новые параметрические размеры и геометрические связи , применяя все способы работы с эскизами , рассмотренные выше ; редактирование элементов Surfcut. Параметрическое р едактирование поверхностей AutoSurf и их расположение относительно других элем ентов твердотельно й модели не возможно , поскольку они имеют произвольную форму . Однако , выбрав требуемую опцию в команде AMEDITFEAT (Эскиз или Отсечение ), можно получить доступ к исходной секущей поверхности , а также переместить ее станд артными средствами AutoCAD и отредактировать с использованием “ручек” или функций AutoSurf. После редактирования конструктивного элемента сл едует выполнить команду AMUPDATE (Parts/Update или опцию Обнов ить из меню Детали ), с тем чтобы модель автоматически перестроилась в со о тветствии с произведенными изменениями. При необходимости удаления конструкторско-тех нологических элементов надо воспользоваться кома ндой AMDELFEAT (Parts/Features/ Delete или опцией Удалить в меню Д етали из подменю Элемент ). Данная операция чрезвычайно пр оста , однако при ее вып олнении нужно иметь в виду , что на баз е удаляемого элемента могли быть созданы другие элементы . В этом случае будут удале ны все эти элементы . После удаления элемен тов модели необходимо выполнить команду АМ UPDATE. Редактирование масси вов производится аналогично описанным выше случаям , однако , вып олняя эти команды , следует иметь в виду , что массив рассматривается как единый объе кт , поэтому необходимо выделить два возможных варианта редактирования : редактирование геометрии элементов масс ива . Для выполнения такой операции в ответ на запрос команды AMEDITFEAT необходимо вы брать базовый элемент массива и отредактирова ть его одним из доступных способов . После выполнения команды А MUPDATE все элементы масс ива перестроятся в соответствии с прои з веденными изменениями ; редактирование параметров массива . Для из менения параметров массива надо выбрать один из производных элементов массива и в диалоговом окне изменить количество элементов и их относительное расположение. 4.6 Сервисно-информационные в озможности и обмен данными в AutoCAD Designer R2.1 Поскольку работа с моделями происходит в трехмерном пространстве , очень важно умет ь пользоваться командами AutoCAD и Designer, обеспечивающими доступ к видовым экранам и перемещению модели в пространстве для выбора удобно го вида ; при этом на экране монитора ц елесообразно иметь два (или более ) видовых экрана : один с видом в проекции , другой - трехмерным изображением . Конфигурация видовых экранов , а также выбор ракурса в трехмерно м пространстве могут произ в одиться стандартными средствами AutoCAD, однако в AMD также существует команда AMVIEW, позволяющая значительно сок ратить время выполнения этих рутинных операци й . Данная команда , являющаяся универсальной дл я Designer и AutoSurf, имеет несколько опций , сгр у ппированных в панели инструментов MCAD View, что обеспечивает перемещение в пространстве моде ли одним щелчком мыши. Любая модель проектируется поэтапно и состоит из множества конструкторско-технологически х элементов . Если модель сложная , очень ча сто приход ится выяснять взаимозависимость ее элементов и их “родственные” связи , поскольку , например , удаление базового элемента автоматически влечет удаление всех его про изводных . Просмотр истории создания модели в Designer R2.1 осуществляется командой AMREPLAY ( P arts/Utilities/Replay или опцией Воспроизвести в меню Детали из подменю Утилиты ), демонстрирующей на графичес ком экране весь процесс моделирования , начина я с задания эскиза базовой формы и за канчивая информацией о выполненных операциях . Кроме этого , данна я команда имеет опцию Truncate, которая дает возможность отменить все изменения , произведенные в процессе проек тирования , и тем самым вернуться на нескол ько шагов назад. При помощи команды AMLIST (Parts/Utilities/List или опции И нформация в меню Детали из п одменю Утилиты ) можно получить доступ к базовой информации о модели , ее конструкторско-технолог ических элементах , а также о проекционных видах в поле чертежа . Данная информация , о тображаемая в текстовом окне , полезна при работе со сложными моделями. 4.7 Ра счет массово-инерционных характерист ик и визуализация трехмерных моделей Расчет массово-инерционных характеристик выпо лняется командой AMPARTPROP (Parts/Utilities/Mass Properties или опцией Масс-харак теристики в меню Детали из подменю Утилит ы ), а при задан ии в диалоговом окне плотности “материала” рассчитываются масса , объем , координаты центра тяжести , площадь пове рхности и показатели инерционных свойств (мом енты и радиусы инерции и пр .) модели . П ри редактировании модели указанные данные выч исляются автома т ически. Визуализация трехмерных моделей в AutoCAD Designer ос уществляется либо стандартными средствами AutoCAD, либо при помощи прикладной программы AutoVision R2.1. Более того , теперь для визуализации моделей не нужна никакая предварительная подготовка , а тонирование происходит в интерактивном режиме. 4.8 Генерация рабочих чертежей параметрически х моделей в AutoCAD Designer R2.1 (модуль DRAWINGS) В AMD генерация чертежей производится автома тически и обеспечивает доступ не только к параметрическим моделям и поверхностям AutoSurf, но и к стандартным трехмерным объектам AutoCAD, причем принципы работы со всеми упомян утыми объектами не имеют существенных отличий . Автоматизация достигается за счет созданной двухсторонней ассоциативной связи между моде лью и черт е жом , а также возмож ностью редактирования всех проекционных видов. 4.9 Двунаправленная ассоциативная связь “моде ль-чертеж” “Пространство модели” и “пространство чер тежа” - стандартные понятия в AutoCAD, впервые появив шиеся в AutoCAD R11. Между этими простра нствами можно перемещаться стандартным методом с п омощью системной переменной TILEMODE, либо команды AMMODE (Drawings/Drawing Mode или опции Режим _Чертеж в меню Чер теж ). Нет надобности говорить о важности по лучения чертежей , ведь выпуск КД является результ атом труда конструкторов-проектировщиков . В традиционном трехмерном моделировании эта процедура выполняется после получения готовой модели , и зачастую пользователь вынужден возвращаться к предыдущим этапам работы , так как многие ошибки выявляются только н а проекционных видах . Подобные пробл емы с легкостью решаются в модуле генерац ии чертежей Autodesk Mechanical Desktop, поскольку постоянная двунапра вленная ассоциативная связь “модель-чертеж” позво ляет задать проекционные виды на самом пе рвом этапе проектир о вания модели , а затем они будут автоматически обновляться по мере добавления к модели новых эл ементов . Более того , используя проекционные ви ды в пространстве чертежа , можно не только выверять полученные элементы модели , но и редактировать саму модель , так ка к применяемые при создании профилей параметри ческие размеры автоматически появляются в про екционных видах на чертеже и обладают тем и же свойствами , что и в пространстве модели . Редактирование размеров в поле чертеж а производится опцией CHANGE DIMENSION ( или опцие й Изменить размер ). При этом изменения , вне сенные в параметрические размеры в поле ч ертежа , воздействуют не только на проекции модели , но и на саму модель . Обратное также верно . Команда АМ UPDATE позволяет перестр оить и модель , и ее проекционные в и ды в соответствии со сделанными изме нениями. 4.10 Создание проекционных видов Типы проекционных видов создаются командо й AMDWGVIEW (Drawings/Create View или опцией Создать вид ... в меню Чертеж ), в диалоговом окне которой задают ся следующие параметры : тип проекционного вида (главный вид , ортогональная проекция , вспомогательный вид , изометрическая проекция или частный вид ); масштаб проекционного вида ; указание для выполнения разреза на пр оекционном виде и его типа (полный или половинчатый ); указание отобрази ть на проекционном виде невидимые линии. Дальнейший процесс моделирования чертежа практически полностью автоматический . Рассмотрим подробнее особенности построения каждого типа проекционных видов. Главный вид . Проекционный вид , создаваемый при первом обра щении к рассматриваем ой команде , становится по умолчанию главным видом . Для его построения пользователю дост аточно указать проекционную плоскость в прост ранстве модели , а затем место расположения вида в пространстве чертежа. Ортогональные проекции . При по строени и ортогональной проекции пользователь должен указать исходный вид и место расположения вновь создаваемой проекции относительно исходн ого вида , при этом нет необходимости указы вать , будет ли это вид сверху или вид слева , поскольку программа автомати ч ески определяет ориентацию вида по ук азанному положению в пространстве чертежа . Од ин щелчок мыши - и ортогональная проекция на чертеже ! Изометрические проекции . Изометрические проек ции строятся так же легко , как и ортог ональные , и точно так же программа ав томатически определяет ориентацию изометриче ских осей в соответствии с указанным поло жением проекции на чертеже. Вспомогательные виды . Процедура построения вспомогательного вида несколько “осложняется” тем , что пользователю необходимо дополнительно указать расположение вспомогательной проекци онной плоскости , используя для этого ребра модели (это можно сделать на уже сущест вующих проекционных видах ). Частные виды . Для генерации частного в ида необходимо задание точки на исходном виде , рамки , ограничивающей об ласть частно го вида , и место расположения вида на чертеже. Разрезы . Разрезы генерируются одновременно с построением главного или вспомогательных видов , а также ортогональных проекций . Проц есс полностью автоматизирован , и пользователю нужно лишь указать по ложение секущей плоскости . Для выполнения ступенчатых (сложных ) разрезов необходимо задать так называемую секущую линию , представляющую собой ломаную , о трезки которой должны быть расположены под прямым углом , а начальный и конечный от резок должны быть пар а ллельными . С екущая линия обладает параметрическими свойствам и , то есть изменяет свое расположение при редактировании модели , а процесс ее созда ния аналогичен построению параметризованных проф илей , только для профилирования используется особая команда AMCU T LINE (Parts/Sketch/Cutting Line или опция Линия сечения в меню Детали из подменю Эскиз ). Редактирование секущих линий осуществ ляется при помощи тех же команд , что и редактирование профилей. 4.11 Редактирование проекционных видов Редактирование проекционн ых видов све дено к необходимому минимуму . Так , командой AMMOVEVIEW (Drawings/Edit View/Move или опцией Перенести в меню Черте ж из подменю Редактирование вида ) можно пе реместить вид в поле чертежа , командой AMDELVIEW (Drawings/Edit View/Delete или опцией У д алить в ме ню Чертеж из подменю Редактирование вида ) - удалить его , а также изменить в диалогово м окне его атрибуты : масштаб , текстовую ме тку , режимы отображения невидимых линий и пр ., вызвав команду AMEDITVIEW (Drawings/Edit View/Attributes или опцию Атри б уты в меню Чертеж из подменю Редактирование вида ). 4.12 Введение справочных размеров , аннотаций и осевых линий Параметрические размеры - мощное средство редактирования трехмерных твердотельных моделей , однако на окончательном этапе подготовки КД некоторы е проекционные виды могут бы ть чрезмерно загромождены введенными ранее па раметрическими размерами , другие проекции -содержа ть минимум размерной информации , а некоторые размеры , задававшиеся на этапе построения профиля , неверны с конструкторской или техн ол о гической точки зрения . Поскольку параметрические размеры содержат информацию о геометрии объекта , их нельзя удалить , одн ако можно отключить или вновь сделать вид имыми на экране при помощи команд AMHIDEDIM (Drawings/Dimension/Hide или опцией Скрыть в меню Ч ертеж из подменю Размеры ) и AMSHOWDIM (Drawings/Dimension/Show и ли опцией Показать в меню Чертеж из п одменю Размеры ), а также переместить в пре делах вида или между видами командой AMMOVEDIM (Drawings/Dimension/Move или опцией Перенести в меню Чертеж из по д меню Размеры ). Полное соответствие чертежа требованиям с тандартов достигается нанесением справочных разм еров , аннотаций и осевых линий. Справочные размеры вводятся командой AMREFDIM (Drawings/Dimension/Ref Dim или опцией Контрольные в меню Чертеж из подмен ю Размеры ), а удаляю тся и перемещаются теми же командами , что и параметрические размеры . По своим свойс твам справочные размеры идентичны ассоциативным размерам в AutoCAD, то есть они адекватно р еагируют на изменения в определяющей их г еометрии , однако не п рименяются для редактирования модели . Для задания стилей и редактирования атрибутов всех размеров в чертеже следует пользоваться стандартными ср едствами AutoCAD. Аннотации , как и справочные размеры , п редназначены для окончательной доработки чертежа - приве дения к требованиям стандартов по оформлению конструкторской документации . В качестве аннотаций могут выступать любые д вумерные объекты AutoCAD: текст , выноски и т.д . В принципе разработка аннотаций не является обязательной операцией , поскольку можно своб о дно создавать двухмерные графические объекты в поле чертежа . Однако при пе ремещении параметрических проекционных видов мод ели потребуется дополнительно выполнять команду MOVE для соответствующего перемещения непараметризо ванных аннотаций . Чтобы избежать п о добного неудобства , полученные объекты це лесообразно определить в качестве аннотаций . В этом случае их расположение на чертеже относительно проекционных видов будет параме тризовано , и все аннотации будут перемещаться автоматически вместе с проекционным ви д ом . Превращение двухмерных объектов в аннотации , добавление и удаление из аннотаций отдельных объектов производится един ой командой AMANNOTE, а все связанные с этой командой опции расположены в подменю Drawings/Annotation (ил и подменю Пояснения в меню Чер т еж ). Помимо аннотаций , произвольно задаваем ых пользователем , существуют стандартные формы для аннотирования отверстий . Команда AMHOLENOTE (Drawings/Annotation/Hole Note или опция Размеры отверстия ... в мен ю Чертеж из подменю Пояснения ) вводит таки е аннота ц ии в проекционные виды , а при помощи команды AMTEMPLATE (Drawings/Annotation/Template или опции Шаблоны ... в меню Чертеж из подменю По яснения ) можно создавать и редактировать шабл оны аннотаций к отверстиям. Осевые линии являются одним из видов аннотаций . В водятся они в проекционны е виды на чертеже командой AMCENLINE (Drawings/Annotation/Centerline или опцией Осевые линии в меню Чертеж из подменю Пояснения ). Для этого пользователю нео бходимо указать либо два зеркально симметричн ых объекта , либо одиночную ли н ию (ось поделит ее пополам ), или окружность (дугу ). Построение осевой линии происходит а втоматически , а ее положение на проекционном виде отслеживается при внесении изменений в модель. 4.13 Преобразование чертежа модели в двухм ерный чертеж Модуль генераци и чертежей AMD поддержива ет работу с трехмерными объектами различных типов , однако часто , например при обмене графической информацией с партнерами , не требуются все данные о модели , достаточно передать лишь ее рабочий чертеж . Для этих целей служит команда AMDWGOUT (Drawings/Drawing Out или опция В Автокад ... в меню Чертеж ), которая позволяет преобразовать проекционные виды тр ехмерной параметрической модели в набор станд артных двухмерных примитивов AutoCAD. Естественно , что в этом случае теряются какие-то д а нные об исходной трехмерной модели , но такой чертеж занимает гораздо меньше дис кового пространства и может быть прочитан пользователями , не располагающими AMD. 5. Моделиро вание сборочных единиц и создание сложных поверхностей в среде А utodesk М echanical D esktop. В начале были рассмотрены основные пр иемы конструирования деталей в Autodesk Mechanical Desktop (АМ D). Ка ким образом из деталей можно получить узл ы , изделия и механизмы ? В масштабах соврем енной проектной организации процесс автоматизиро ванного пр оектирования узлов и механизмов предусматривает три различных подхода к конструированию : “снизу-вверх” при наличии всех деталей , из которых компонуется изделие . В этом случае проектирование идет от частного к общему , а разработка узла или изделия закл ючает ся в простом соединении всех сос тавных частей в единую конструкцию ; “сверху-вниз” , когда детали , из которых компонуется изделие , как и само изделие в целом , еще предстоит сконструировать , а проектирование идет от общего к частному с разработкой общей логи ческой схемы изделия и принципиальных эскизов составляющих его компонентов , затем создаются модели д еталей , после чего производится сборка узлов и всего изделия ; “комбинированный” , предполагающий наряду со стандартными деталями в проектируемом изделии испо льзование и вновь разрабатываемых. AMD при моделировании сборочных единиц по зволяет реализовать все три подхода. В общем случае процесс конструирования изделия состоит из следующих этапов : 1. построение моделей деталей (см . часть I) или узлов ; 2. преобраз ование деталей и узлов в описание компонентов изделия ; 3. сборка компонентов в узлы и издел ия ; 4. наложение зависимостей на компоненты узлов и изделия ; 5. редактирование сборочных узлов и изде лия ; 6. контрольная проверка и анализ узлов и изделия ; 7. выполн ение сборочного чертежа узл ов и изделия ; 8. передача готового изделия в расчетные программы для анализа. При работе над любым проектом необход имо организовать процесс разработки модели и проектной документации к ней . Поэтому в AMD рекомендуется модель каж дой детали или узла , входящих в изделие , располагать в отдельном файле , что позволит , во-первых , создать базу данных специализированных деталей и узлов , во - вторых , отразить изменения деталей , во всех узлах и изделиях , где они используются (в том числе в разрабатываемых другими конструкторами ), и наконец , в-третьих , легко хранить и управлят ь отдельными деталями и узлами при помощи программ (менеджеров проектов ) типа Autodesk WorkCenter. Эти программы обеспечивают непрерывный контроль изменений в проекте , а втоматизацию д окументооборота внутри проектной группы , распреде ление работ по исполнителям , поиск требуемых документов и их движение , проверку правил ьности составления документов и защиту готово го проекта от несанкционированного доступа. Рассмотрим основны е возможности среды AMD при конструировании сложных изделий. 5.1 Параметрическое моделирование сборочных е диниц в AutoCAD Designer R2.1 (модуль ASSEMBLIES) Параметрическое моделирование сборочных един иц является новой возможностью AutoCAD Designer R2.1. В отличие от предыдущих версий , где параметриче ские свойства поддерживались только на уровне отдельно взятой модели , но не сборочной единицы , здесь процесс “сборки” проектируемо го изделия можно полностью доверить программе , обеспечивающей моделирование с ав т оматизированной генерацией сборочных чертеже й и даже спецификаций , лишь задав ей н еобходимые связи , ограничивающие число степеней свободы моделей деталей , узлов и изделий. 5.1.1 Основные этапы конструирования сборочных единиц в AutoCAD Designer R2.1 Как пр авило , в любом изделии м ашиностроительной отрасли существует один базовы й компонент (например , основание ), к которому крепятся все остальные узлы и детали , п ричем каждый подузел имеет свой базовый к омпонент . Иными словами , любое изделие имеет некую иерарх и ческую структуру , где можно отчетливо видеть взаимосвязь отдельных компонентов и проследить последовательность сборки . Процесс моделирования сборочных единиц в AutoCAD Designer максимально приближен к реальному пр оцессу конструирования и состоит из следую щ их этапов : 1. определение компонентов сборочной единиц ы ; 2. вставка компонентов в сборочную едини цу ; 3. наложение и редактирование связей меж ду компонентами ; 4. сборка компонентов и анализ сборочной единицы ; 5. создание сборочного чертежа. Рассмотрим кажд ый из этих этапов более подробно. Определение компонентов сборочной единицы Поскольку любая сборка состоит как ми нимум из двух деталей (иначе теряется смыс л этого понятия ), необходимо сделать пояснения , каким образом можно создать несколько мо делей в одном и том же файле , и какие объекты могут выступать в качестве компонентов сборочных единиц. 5.1.2 Работа с несколькими моделями в о дном файле Начиная моделировать трехмерный объект во вновь открытом файле , конструктор имеет е динственную модель , которая явл яется акти вной , и к которой добавляются все конструк торско-технологические элементы. Если же на основе заданного профиля создается базовая форма новой модели , то необходимо выполнить команду AMNEWPART (Parts/Part/New или опцию Новая из меню Детали и подмен ю Деталь ), при этом новая модель автоматически становится активной и последующие операции будут воздействовать только на нее. Для переключения между несколькими моделя ми существует команда AMACTPART (Parts/Part/Active или опция Актив ная из меню Детали и по дменю Дета ль ), которая просит пользователя указать одну из существующих моделей и делает ее активной. Следует отметить , что в принципе в качестве компонентов сборочной единицы могут выступать и твердые тела AutoCAD, но тем не менее рекомендуется их конверт ировать в модели Designer при помощи уже названной коман ды AMNEWPART. Как уже упоминалось , стандартные твердые тела AutoCAD не поддаются редактированию , поэтому на первый взгляд их использование в параметрических сборках выглядит совсем нелогичн ым . Однако принимая во внимание тот факт , что в реальных изделиях используется великое множество стандартных и покупных д еталей , заведомо не подлежащих модификации , ис пользование таких твердых тел становится опра вданным и даже желательным , так как их описание занима е т меньше дискового пространства по сравнению с параметрическими моделями , что особенно актуально при моде лировании реальных изделий. Действительно , если , например , моделируется электропривод , то двигатель в большинстве с лучаев является покупным , поэтому , с одно й стороны , для экономии дискового пространств а целесообразно иметь нередактируемую модель , но в то же время , осознав однажды пре имущества параметрического моделирования в AutoCAD Designer, п роектировщик вряд ли согласится моделировать подобный объект при помощи стандартны х твердых тел . Данная дилемма решается чре звычайно просто . Создав параметрическую модель стандартного изделия , можно “забыть” ее пар аметрические свойства , выполнив команду AMMAKEBASE (Parts/Utilities/Make Base или опцию Базовый элемен т из ме ню Детали и подменю Утилиты ) и превратив эту модель в так называемую базовую. 5.1.3 Понятие компонента сборочной единицы Создание нескольких моделей деталей – это только подготовительный этап для созда ния сборочной единицы . При проектировании нес кол ьких моделей в одном файле Designer присв аивает каждой новой модели порядковый номер и не более того . Чтобы начать сборку , в первую очередь необходимо определить к омпоненты , дав осмысленные названия каждой мо дели и создав своеобразный перечень деталей. Про цедура определения компонента сбор очной единицы выполняется командой AMNEW (Assemblies/Component Definitions/Create ил и опцией Создать ... из меню Узлы и подм еню Описание ), где в диалоговом окне задае тся тип компонента (деталь или подузел ), за тем выбираетс я одна из моделей ( или уже существующих подузлов ) и присваиваетс я ей название . Выполнение данной команды а налогично созданию блоков стандартными средствам и AutoCAD. После определения компонента он исчезает с экрана , однако хранится в памяти дл я последующей вставки . Все определенны е компоненты становятся доступными при вызове команды AMCOMPMAN (Assemblies/Component Definition/Manage или опции Диспетчер ... из меню Узлы и подменю Описание ), в диало говом окне которой предоставлены дополнительные возможности раб о ты с внешними ссылками. 5.1.4 Использование внешних ссылок для опре деления компонентов сборки Очень часто в процессе конструирования становится целесообразным и даже предпочтитель ным моделирование каждой детали в отдельном файле , поскольку это облегчает с оздан ие рабочих чертежей и модификацию моделей . Для включения подобных моделей в сборочные единицы рекомендуется использовать внешние с сылки , задание которых осуществляется опцией Attach (Добавить ...) в диалоговом окне менеджера комп онентов , вызываемом уж е упомянутой к омандой AMCOMPMAN. Данное диалоговое окно содержит в левой части перечень компонентов , определенн ых в текущем файле , а в правой части - список компонентов , определенных с использован ием внешних ссылок . При этом опция Externalize (Пер еименова т ь ) позволяет вынести локальн ый компонент во внешний файл , а опция Localize (Вставить ) локализовать внешний компонент , полностью перенеся в текущий чертеж параметрическое оп ределение модели. 5.1.5 Вставка компонентов в сборочную едини цу Определение компон ентов сборочной еди ницы задает лишь описание доступных для и спользования деталей , а с тем , чтобы начат ь сборочный процесс , все компоненты необходим о явно ввести в использование (“материализова ть” ). Иными словами , проводя аналогию с раб очим-сборщиком , нужн о выложить на “ве рстак” все доступные компоненты , требуемые дл я сборки . Вставка компонентов в рабочее пр остранство производится командой AMINSERT (Assemblies/Component Instances/Insert или опцией Вставить ... в меню Узлы и подменю Вхождения ). Эта процедура п одобна вставке блоков в AutoCAD. В реальном изделии одн а и та же деталь может использоваться несколько раз в различных комбинациях , такж е и в AMD вставка одного компонента может производиться неоднократно . При внедрении комп онентов в сборочное пространст в о , следует соблюдать определенную последовательность предполагаемой сборки , вводя сначала базовые , а затем “присоединяемые” к ним компоненты , причем относительное расположение и ориента ция вводимых компонентов не играет роли , п оскольку дальнейшее введение параметричес ких связей позволяет собирать их в автома тическом режиме. 5.1.6 Наложение и редактирование связей меж ду компонентами В реальных конструкциях отдельные детали всегда взаимосвязаны , как правило , попарно (например , вал– втулка , корпус– крышка ), при этом такие взаимные связи всегда ограничив ают количество степеней свободы каждой детали , вводимой в сборку . Именно принцип ограни чения числа степеней свободы и был взят за основу в AMD для моделирования сборки . Введение связей производится при помощи ком а нды AMCONSTRAIN (Assemblies/Constraints/Create или опции Наложить ... в меню Узлы и подменю Зависимости ), где в диалоговом окне конструктору предлагается выбрать один из четырех вариантов связей , определяющих взаимную ориентацию компонентов : Mate (Совмещени е – встык ) – указан ие совпадающих плоскостей , линий или точек двух компонентов с заданием , при желании , отступа между компонентами. Flush (или Заподлицо ) – ориентация нормалей граней пары компонентов параллельно в од ном направлении. Align (или Ориентация ) – ориентация но рмалей граней пары компонентов под заданным углом с сохранением общего направления. Oppose (или Направление ) – ориентация нормал ей граней пары компонентов под заданным у глом в противоположных направлениях. Введение параметрических связей ме жду компонентами облегчают пиктограммы индикации числа степеней свободы каждого компонента , которые можно сделать видимыми при помощи опции DOF в диалоговом окне управления выводо м на экран компонентов . Окно вызывается ко мандой AMASSMVIS (Assemblies/ Asse m bly Instances/Set Visibility или опцией Види мость ... из меню Узлы и подменю Вхождения ). Задав тип связи между компонентами необход имо указать , к каким компонентам применяется заданная связь , после чего компоненты пер естраиваются на экране автоматически с у четом введенных связей , имитируя таким образом процесс сборки . При ошибочном вводе некоторых связей их можно отредактировать при помощи команды AMEDITCONST (Assemblies/Constraints/Edit или опции Ред актировать ... из меню Узлы и подменю Зависи мости ) либо уд а лить , вызвав команд у AMDELCONST (Assemblies/Constraints/Delete или опцию Удалить ... из меню Уз лы и подменю Зависимости ). 5.1.7 Сборка компонентов и анализ сборочной единицы Как уже было отмечено , после введения связей компоненты автоматически перестраиваю тся на экране . Автоматическая сборка к онтролируется системной переменной AMAUTOASSEMBLE, которая д оступна в командной строке или в диалогов ом окне с общими установками , вызываемом к омандой AMASSMVARS (Assemblies/Preferences или опцией Установки ... из мен ю Узлы ). В противоположность автоматиче ской сборке существует возможность сборки “вр учную” при отключенной системной переменной AMAUTOASSEMBLE. При этом , естественно , все перестроения на экране также происходят автоматически , но для их инициализации необход и мо вызвать команду AMASSEMBLE (Assemblies/ Constraints/Assemble или опцию Собрать из меню Узлы и подменю Зависимости ). П ри выполнении сборки всегда возникает необход имость анализа массово-инерционных свойств компон ентов и их взаимовлияния в сборочной един и це . Для этих целей существуют команды соответственно AMMASSPROP (Assemblies/Analysis/Mass properties или опция М асс-характеристики из меню Узлы и подменю Анализ ) и AMINTERFERE (Assemblies/Analysis/Interference или опция Взаимодействие из меню Узлы и подме н ю Анал из ). Выполнение первой команды аналогично полу чению массовых характеристик для активной мод ели , а вторая позволяет выделить в сборочн ой единице пространственные объемы , получаемые в результате взаимопересечения отдельных компо нентов. 5.1.8 Использова ние подузлов при модели ровании сложных изделий Как правило , любое сложное изделие име ет в своем составе подузлы , характеризующиеся так же , как и основная сборка наличие м базового компонента , к которому присоединяю тся другие детали . С тем чтобы облегчить р аботу с множественными подузлами в одном файле , в AMD введено новое понятие – цель . Так называется любая сборка (по дузел ), имеющаяся в рабочем файле . Создание новой цели происходит автоматически при оп ределении компонента сборочной единицы в виде подузла п ри помощи команды AMNEW (оп исана выше ). Работа с несколькими целями в модуле Assemblies аналогична работе с несколькими моделями в модуле Parts, но в отличие от последней при работе с конкретной целью все остальные объекты исчезают с экрана , чтобы не заг р омождать рабочее пространство . Каждая целевая сборка в файле имеет свое название . Главная целевая сборка называется по имени файла , а всем под узлам имена даются по умолчанию в формате SUB1, SUB2 и т.д . или назначаются пользователем . П ереключение между цел я ми осуществляет ся в диалоговом окне при вызове команды AMTARGET (Assemblies/Assembly Instances/Edit Target или опции Объект редактирования ... из меню Узлы и подменю Вхождения ). 5.2 Создание сборочного чертежа Генерация сборочных чертежей практически не от личается от создания рабочих чер тежей моделей и выполняется в том же модуле Drawings (меню Чертеж ), работа с которым уж е была описана в первой части . Тем не менее здесь существуют некоторые особенности , связанные в основном с требованиями запа дных стандар т ов по созданию конст рукторской документации. 5.2.1 Создание сцен-схем Как известно , сборочный чертеж по един ой системе конструкторской документации (ЕСКД ) представляет собой в общем случае совокупнос ть проекционных видов и разрезов сборочной единицы , позв оляющих уяснить их взаимно е расположение . В принципе его создание не требует наличия изометрических видов , а и зделие на чертеже всегда показывается в с обранном виде . В отличие от российских нор м западные стандарты определяют выполнение из ометрических прое к ций сборки , причем в так называемом “разнесенном” виде (exploded view). Для создания таких проекций в AMD имеются ра сширенные возможности . Хотя использование подобны х видов не стандартизовано в России , они могут оказаться полезными в процессе мод елировани я , а также при создании презентационных материалов или включений в руководство по сборке и эксплуатации проек тируемого изделия . Поэтому остановимся на их создании несколько подробнее , но сначала необходимо дать определение еще одному поняти ю – сцена-схема. Пространство сцены-схе мы , также является подмножеством в пространст ве модели , но его назначение отличается от пространства цели . Давая определения компоне нтам сборки и вводя их в использование , конструктор работает в пространстве цели , п ри этом ему доступ н ы средства редактирования состава сборок и подузлов , а также связи между их компонентами . Перек лючаясь же в пространство сцены-схемы , он лишается доступа к командам редактирования , о днако приобретает возможность задавать степень “разнесения” компонентов с борки для последующего создания “разнесенных” видов , п ричем каждая цель может иметь несколько п одобных сцен-схем . Создание и редактирование п араметров сцен-схем производится командой AMSCENE (Assemblies/Scenes/Create & Manage или опцией Диспетчер ... из ме н ю Узлы и подменю Схемы ), с помощью которой можно задать название новой сцен ы-схемы и установить коэффициент разнесения-разбор ки компонентов . Команда AMSCENEUPDATE (Assemblies/Scenes/Update или опция О бновить из меню Узлы и подменю Схемы ) выполняет обновле н ие сцены-схемы посл е произведенных в ней изменений , а команда AMTARGET позволяет вернуться к редактированию нужн ой цели . Помимо указанных возможностей в м еню Assemblies/Scenes (Узлы /Схемы ) имеются команды задания коэффициентов разнесения-разборки для инди в идуальных компонентов , а также по строения так называемых траекторий сборки . По сле создания одной или нескольких сцен-схем можно использовать все описанные выше возм ожности модуля Drawings для генерации проекционных видов и разрезов на сборочном чертеже , а также добавлять справочные размеры и аннотации. 5.2.2 Создание спецификаций При генерации сборочных чертежей можно воспользоваться командами AMD для автоматического моделирования спецификаций . Для этого необходим о задать форму спецификации при помощи ко ма нды AMBOMSETUP (Assemblies/Scenes/Bill of Materials/Setup или опции Настройка ... из меню Узлы подменю Схемы и Спецификации ), затем при помощи команды AMBALLOON (Assemblies/Scenes/Balloons или о пции Номера позиций из меню Узлы и по дменю Схемы ) создать выно с ные элем енты к компонентам сборки на видах чертеж а , после чего , вызвав команду AMBOM (Assemblies/Scenes/Bill of Materials/Create Table ил и опцию Создать таблицу из меню Узлы , подменю Схемы и Спецификации ), создать специфи кацию в поле чертежа или вывести е е во внешний файл . Спецификации моделируются на основании данных , задаваемых пользователем в процессе моделирования сборочной единицы (название компонента , их количество и.т.д .). Таким образом , использование перечисленных возможностей среды AMD позволяет ко нструктору проектировать достаточно сложные параметрически е твердотельные модели сборки узлов и изд елий . Однако возросшие требования к дизайну современных изделий , в которых необходимо с оздавать абсолютно гладкие обводы контуров , о собенно для изделий ави а ционно-космич еской , автомобильной и судостроительной промышлен ности , заставляют конструктора настолько усложнят ь формообразующие деталей проектируемых изделий , что программам параметрического моделирования не всегда удается справиться с поставленно й задач е й . Поэтому в среде AMD эт ой цели служит AutoSurf. 5.3 Создание сложных поверхностей в AutoSurf R3.1 Прежде чем начать рассказ о способах создания поверхностей различных типов в AutoSurf, остановимся на способах представления трехмерн ых моделей на экране и расчета пове рхностей на уровне программного кода AutoSurf. Самый простой способ представления трехмерных моде лей – это так называемые “проволочные ка ркасы” , или просто каркасы , которые дают н еоспоримые преимущества по сравнению с модели рованием на плоско с ти , поскольку п озволяют более ясно визуализовать модель и более надежно контролировать взаимное располож ение составляющих ее элементов . Кроме того , каркасы можно использовать и для создания проекционных видов . Недостаток каркасного пр едставления моделей с остоит в том , что программа не может “увидеть” все о собенности поверхностей , определяемых каркасами , и из-за этого невозможно построить точные с ечения . В отличие от этого способа моделир ование при помощи поверхностей позволяет опре делить своеобразную “обо л очку” трехме рного объекта , а следовательно , получить более четкое представление о модели и использо вать компьютерные данные не только для ви зуализации , но и в технологических процессах (например , при подготовке управляющих програм м для станков с ЧПУ ). Про г рамма AutoSurf комбинирует преимущества этих двух способ ов . Во внутреннем формате AutoSurf имеет дело с поверхностными оболочками , которые представляют собой контуры , точно описываемые математичес кими уравнениями . Однако в процессе моделиров ания поверхнос т и выводятся на экр ан в виде каркасов , что существенно сокращ ает время регенерации изображения . Кроме того , каркасы в AutoSurf используются в качестве исх одных данных для построения поверхностей прои звольной формы . При этом в качестве исходн ых каркасных эл е ментов могут служ ить как стандартные геометрические примитивы AutoCAD (линии , полилинии , дуги , сплайны ), так и сп ецифические элементы AutoSurf, как например , линии с векторами приращений. 5.3.1 Классы поверхностей в AutoSurf и способы их построения В Auto Surf существует четыре класса пове рхностей в зависимости от способов их пол учения : элементарные поверхности (базовые ); поверхности движения (получаемые перемещением элементов каркаса ); поверхности натяжения (получаемые натяжением “оболочки” на статичный ка ркас ); производные поверхности (получаемые на ба зе уже существующих ). Каждый из перечисленных классов может создаваться одним из шестнадцати имеющихся в AutoSurf способов образования поверхностей . Но н есмотря на такое разнообразие способов создан ия , все п оверхности без исключения пре дставляются во внутреннем формате программы AutoSurf с применением неоднородных рациональных B-сплай новых численных методов (далее NURBS). Использование методов NURBS позволяет точно описывать большинств о самых распространенн ы х типов по верхностей , таких как поверхности Кунса , Безье и B-сплайновые , не говоря о возможности представления с исключительной точностью элеме нтарных поверхностей . При этом независимо от типа исходных каркасных элементов (реальный сплайн или полилиния ) р е зультирую щие поверхности получаются путем сплайновой а ппроксимации . Дальше при рассмотрении способов построения поверхностей будем использовать тер мин “каркасный элемент” , понимая его в шир оком смысле. 5.3.2 Элементарные (базовые ) поверхн ости Класс элемен тарных поверхностей предс тавлен поверхностями четырех типов . Эти повер хности являются рациональными (т.е . описываются рациональными математическими уравнениями ) и ха рактеризуются постоянной геометрической формой . К ним относятся конус (полный или усеченны й ), цилиндр , сфера и тор . Построен ие указанных поверхностей выполняется единой командой AMPRIMSF (Surfaces/Create Primitives/Cone & Cylinder & Sphere & Torus или опциями Конус /Цили ндр /Сфера /Тор из меню Поверх и подмен ю Создание примитивов ) и не нуждается в дополнительных комментариях , поскольку последовательность задания их характерных разм еров стандартна . Все эти поверхности являются поверхностями вращения . По умолчанию использ уется вращение на 360° , но допустимо создава ть их и при меньших углах вращения, задавая значение угла в командной строке. 5.3.3 Поверхности движения В данном классе имеется четыре типа поверхностей : вращения , сдвига , трубчатые и поверхности изгиба (заметания ), получаемые перемеще нием набора криволинейных образующих сечений вдоль кри волинейных направляющих . При соз дании поверхностей каждого из указанных типов необходимо задание формы направляющих (U) и /или образующих (V) линий , при этом результирую щая поверхность получается сплайновой аппроксима цией путем перемещения заданных исходны х элементов . Рассмотрим каждый тип более подробно. Поверхности вращения (revolved) создаются командой AMREVOLVESF (Surfaces/ Create Surface/Revolve или опцией Вращения из меню Пов ерх и подменю Создание поверхности ) путем вращения существующего каркасного эл емента вокруг заданной оси . При этом в качеств е оси может выступать другой каркасный эл емент (прямолинейный ), либо она может быть определена путем указания двух точек . Исходны й каркасный элемент задает форму образующих линий , а получаемые направляющие име ю т вид концентрических окружностей (или дуг ) в зависимости от заданного угла вр ащения . Таким образом , поверхности вращения вс егда являются рациональными , что роднит их с элементарными поверхностями. Поверхности сдвига (extruded) строятся командой AMEXTRUDE SF (Surfaces/Create Surface/ Extrude или опцией Сдвига из меню Поверх и подменю Создание поверхности ) путем выдавливания исходного каркасного элемента в доль прямолинейной траектории . Как и в пре дыдущем случае , направление и длину траектори и сдвига можно з а дать двумя т очками , расстоянием или указанием прямолинейного каркасного элемента . Строя поверхности сдвиг а , можно использовать несколько каркасных эле ментов одновременно , а также задавать уклон выдавливания , что полезно , например , при про ектировании литье в ых изделий и пр есс-форм. Трубчатые поверхности (tubular) создаются командой AMTUBE (Surfaces/Create Surface/ Tubular или опцией Трубчатая из меню Пов ерх и подменю Создание поверхности ) путем задания траектории труб и постоянного диаметр а . В качестве траект орий труб могут использоваться сплайны , дуги , линии и полили нии . При этом если в качестве траектории выступает ломаная линия или полилиния , не обходимо указать радиус прогибания либо для каждого излома траектории , либо общий . Сл едует отметить , что трубчаты е поверх ности также всегда являются рациональными. Поверхности изгиба (swept) моделируются при пом ощи команды AMSWEEPSF (Surfaces/Create Surface/Sweep или опции Изгиба из меню Поверх и подменю Создание поверхности ) путем перемещения одного или нескольких ка ркасных элементов-сечений вдоль одного или двух направляющих каркасных элементов . Се чения могут иметь разнородную форму , а рез ультирующая поверхность получается сглаживанием . Задавая дополнительные параметры в диалоговом окне , можно также управлять ориен т ацией сечений при их перемещении вдол ь одной направляющей (параллельно исходному с ечению или по нормали к направляющей ) или выбирать способ масштабирования сечений при использовании двух направляющих. 5.3.4 Поверхности натяжения При создании поверхностей натяжения также необходимо наличие исходных каркасных элементов , но в отличие от предыдущего класса эти элементы остаются статичными , а поверхность как бы “натягивается” на них . В данном классе имеется четыре типа по верхностей : линейчатые (соединения ), пл а нарные , задаваемые набором направляющих и зад аваемые набором направляющих и образующих. Линейчатые поверхности (ruled) строятся при пом ощи команды AMRULE (Surfaces/Create Surface/Rule или опции Соединения из меню Поверх и подменю Создание поверхнос ти ) путе м задания двух каркасных элеме нтов , служащих образующими ; при этом направляю щие генерируются автоматически и всегда предс тавляют собой прямые линии (отсюда название типа поверхностей ). Планарные поверхности (planar) являются частным случаем поверхностей с неоднородным контуро м и представляют собой участки плоскости , ограниченные произвольным замкнутым контуром . Они создаются командой AMPLANE, которая имеет два в арианта построения : один из них позволяет строить так называемую базовую планарную прям оугольную поверхность заданием двух т очек на плоскости (Surfaces/Create Surface/Planar или опцией Плоская из меню Поверх и подменю Создание по верхности ), а второй – планарную поверхность с неоднородным контуром (усеченную ) на ос нове задания замкнутых каркасных элем е нтов в плоскости (Surfaces/Create Surface/Planar Trim или опцией Плоская усеченная из меню Поверх и подмен ю Создание поверхности ). Поверхности , задаваемые набором направляющих (loft U) требуют задания набора нескольких каркасн ых элементов , ориентированных приблизительно параллельно и не пересекающихся между собо й . В диалоговом окне , вызываемом командой AMLOFTU (Surfaces/Create Surface/ LoftU или опцией Натяжения U... из меню Пове рх и подменю Создание поверхности ), можно унифицировать направление исходных к а ркасных элементов , дать явное указание , чтобы поверхность проходила точно по выбранным направляющим или выбрать оптимизационное постр оение для автоматического уменьшения количества аппроксимирующих поверхностных сегментов , при котором исходные полилинии б у дут преобразованы в сплайны на основе заданных линейного и углового допусков . Кроме того , есть возможность задать автоматический режи м выравнивания границы поверхности в том случае , если концы каркасных элементов распол ожены непропорционально. Поверхности, задаваемые набором направля ющих и образующих (loft UV) проектируются подобно оп исанному выше методу при помощи команды AMLOFTUV (Surfaces/Create Surface/Loft UV или опцией Натяжения UV из меню Пове рх и подменю Создание поверхности ) за искл ючением того , ч т о в качестве и сходных объектов необходимы два набора каркас ных элементов (направляющих и образующих ). Лини и в каждом наборе должны быть приблизител ьно параллельными и не пересекаться между собой . При этом направляющие линии обязател ьно пересекают образующ и е линии , с оздавая некое подобие пространственной ячеистой сети , каждый из сегментов которой являетс я быть “параметрически квадратным” . Образующие и направляющие не обязательно должны иметь “физическое” пересечение , а могут перекрещив аться , но при этом рас с тояние между ними в узлах каркаса должно удовлет ворять заданному допуску , который управляется системной переменной AMJOINGAP. Выполняя построение таки х поверхностей , можно контролировать соответствие узлов каркаса данному допуску. 5.3.5 Производные поверх ности Производные поверхности также являются по верхностями произвольной формы , однако в отли чие от поверхностей , описанных выше , могут быть построены на основе уже существующих поверхностей . В этом классе также четыре типа поверхностей : перехода (сглажива ющие ), сопряжения (на пересечении двух поверхностей ), углового сопряжения (на стыке трех сопряже ний ) и подобия (офсетные ). Поверхности перехода (blended), создаваемые командой AMBLEND (Surfaces/Create Surface/Blend или опцией Перехода из меню По верх и подм еню Создание поверхности ), строятся на основе двух , трех или четырех поверхностей , при этом результирующая поверх ность является касательной ко всем исходным . При построении поверхностей перехода возмож но также использование в качестве исходных данных всех типов каркасных элемент ов , при этом можно контролировать “вес” ка ждого исходного элемента , который определяет протяженность касательного участка поверхности. Поверхности сопряжения (fillet), создаваемые командо й AMFILLETSF (Surfaces/Create Surface/Fillet и ли опцией Сопряжения ... из меню Поверх и подменю Создание поверхности ), позволяют выполнить сопряжение постоянного или переменного радиуса или же кубическое сглаживание между двумя пересекающимися поверх ностями вдоль границы их пересечения . При этом в диа л оговом окне можно задать режим автоматической обрезки одной или обеих сопрягаемых поверхностей либо оставить исходные поверхности неизменными . Кроме того , диалоговом окне можно задать протяженность поверхности сопряжения относительно границ и сходных пове р хностей. Поверхности углового сопряжения (corner), проектируе мые командой AMCORNER (Surfaces/Create Surface/ Corner Fillet или опцией Углового сопряжения из меню Поверх и подменю Созда ние поверхности ), создают поверхность перехода на стыке трех пересекающи хся поверхнос тей сопряжения , при этом возможна автоматичес кая обрезка исходных поверхностей. Поверхности подобия (offset) проектируются командой AMOFFSETSF (Surfaces/Create Surface/Offset или опции Подобия из меню Пов ерх и подменю Создание поверхности ) и с оздаются параллельно имеющейся поверхности в положительном или отрицательном направлении относительно ее нормали на заданном расс тоянии . Эту функцию можно применять одновреме нно к нескольким поверхностям , а в качеств е расширенных возможностей можно автома т ически удалить исходные поверхности. 5.4 Общие свойства поверхностей 5.4.1 Представление поверхностей AutoSurf на экране Поверхности AutoSurf могут быть предс тавлены на экране либо в тонированном вид е , либо при помощи каркасов . Очевидно , что тонированни е поверхностей стоит использо вать только на последних этапах работы , на пример для подготовки презентационных материалов , однако в процессе моделирования каркасное представление поверхностей является наиболее о правданным . При этом необходимо иметь в ви ду , ч то каркасы , используемые для представления существующих поверхностей , являются лишь вспомогательным средством и в общем отличаются от каркасов , которые использовали сь для построения поверхностей . Конечно , исход ные каркасы во многом определяют свойства пов е рхностей AutoSurf, однако созданная по верхность существует в графической базе AutoCAD как объект и к ней применимы все методы работы так же , как и к другим объ ектам AutoCAD: управление ее выводом на экран , в ыбор , копирование , модификация , редактирование п р и помощи ручек и т.д . В то же время исходный каркас может быть удален непосредственно после создания поверхност и. 5.4.2 Направление поверхности Как и любой геометрический объект , каж дая поверхность в AutoSurf имеет начало и направ ление . Вектор , помещенный в так называемы й начальный угол поверхности , называется норм алью и определяет не только начало поверх ности , но и положительное направление в пр остранстве относительно нее . Кроме того , на самой поверхности также существуют два нап равления , определяемые на п равляющими и образующими линиями , которые в терминологии AutoSurf называются соответственно U и V линиями . При этом количество направляющих и образующих для представления поверхностей на экране з адается в диалоговом окне при помощи кома нды AMSURFVARS (Sur f aces/Preferences или опции Установки ... в меню Поверх ). Для того чтобы распознать направление линий U и V, следует использовать “правило правой руки” , а направление поверх ности можно изменить при помощи команды AMEDITSF (Surfaces/Edit Surface/Flip Normal и ли опции Сменить направл ение нормали из меню Поверх и подменю Редактирование поверхности ). При желании , можно также задать вывод на экран образующих при помощи штриховых линий , что будет о тличать их от направляющих , которые всегда выводятся на экран в вид е неп рерывных линий (так же , как граничные конт уры поверхностей ). 5.5 Базовые поверхности и поверхности с неоднородным контуром Большинство NURBS-поверхностей должны создаваться с использованием четырех гладких граничных элементов . Если исходные граничные карк асные элементы являются неоднородными (т.е . име ют резкие изменения в направлении кривизны ), то результирующие NURBS-поверхности не будут г ладкими и их поведение может быть непредс казуемым . Однако поскольку многие поверхности в реальном моделировании и м еют не однородные граничные контуры (как внешние , так и внутренние ), то построение таких поверх ностей проходит как бы в два этапа : сн ачала создается базовая непрерывно гладкая NURBS- поверхность , а затем производится ее обрезка с использованием неоднородных гранич ных контуров . Как только поверхность подвергл ась такой операции , контуры обрезки становятс я ее неотъемлемой частью , однако при этом всегда можно получить доступ к базовой поверхности при помощи команды AMDISPSF (Surfaces/Surface Display или опции Из о бражение поверхностей ... из меню Поверх ). Поверхности с неоднородным контуром характеризуются тем , что их граница может иметь произвольную форму , получаемую обрезкой имеющихся поверхностей. 5.6 Кривизна поверхностей и линии с ве кторами приращений Посколь ку поверхности в AutoSurf являются гладкими NURBS-поверхностями , они характеризуются к ривизной в каждой отдельно взятой точке . Д ля управления кривизной поверхностей в AutoSurf сущ ествует специальный геометрический объект – линия с векторами приращений (au g mented line). Такие линии подобны полилиниям , однако при их использовании для построения поверхностей можно управлять кривизной результирующей пов ерхности , проходящей по нормали к векторам приращений. Численные методы NURBS как способ представлен ия поверхн остей в AutoSurf При построении поверхностей AutoSurf можно испо льзовать каркасные элементы различных типов ( сплайны , полилинии , линии , дуги , окружности , элл ипсы , линии с векторами приращений ), однако независимо от типа исходного каркасного эл емента все да нные преобразуются программо й AutoSurf на основании метода NURBS. В связи с э тим необходимо сделать некоторые пояснения по поводу сплайнов и в рамках необходимого минимума определиться в терминологии , что чрезвычайно важно для работы с AutoSurf. 5.7 Сплай ны и способы их построения. Реальный сплайн – это г ладкая кривая , проходящая через заданный набо р точек . При построении NURBS-сплайна всегда п одразумевается некий аппроксимируемый контур , сос тоящий из прямолинейных сегментов , вершины ко торых дают определе ние сплайна и назы ваются контрольными точками . Контрольные точки не видны на экране в обычном режиме работы и , как правило , становятся доступными только при выполнении операций редактировани я . Работая в AutoSurf, можно использовать реальные сплайны , кото р ые стали неотъемлемым объектом AutoCAD R13, что чрезвычайно полезно в те х случаях , когда требуется построение произво льной гладкой кривой , например , проходящей чер ез концы имеющегося набора каркасных элементо в . В более общем случае пользователям част о при х одится иметь дело с мас сивами координат , полученных в результате рас четов . Построение полилиний с использованием расчетных координат представляет собой первое приближение к построению поверхностей , однако такие полилинии не являются гладкими . Зде сь на пом о щь приходит команда AMFITSPLINE (Surfaces/Edit Wireframe/Spline Fit или опция Сгладить сплайном ... из меню Поверх и подменю Редактирование карка са ), которая выполняет сплайновую аппроксимацию полилиний и других геометрических примитивов . Что касается реда к тирования сплайн ов , то здесь всегда можно пользоваться вст роенной командой SPLINEDIT, появившейся в AutoCAD R13. Порядок сплайна и сплайновые сегменты . Под порядком сплайна понимается порядок на ивысшей экспоненты в описывающем его математи ческом уравнении плюс 1. В практических т ерминах порядок сплайна определяет максимальное число случаев , когда кривизна сплайнового сегмента может изменить свое направление . В AutoSurf его значение может варьироваться от 2 д о 26, однако рекомендуется использовать 4-й поряд о к с тем , чтобы избежать возмо жных осложнений при применении сплайнов более высокого порядка . Часто при аппроксимации полилиний более точный результат достигается при использовании нескольких участков сплайнов , называемых сплайновыми сегментами , вместо ед и н ого сплайна , проходящего через з аданный набор точек . Сплайновые сегменты оста ются невидимыми для пользователя , однако для правильного задания режимов аппроксимации ва жно знать их , поскольку понятие порядка сп лайна применяется отдельно к каждому сегменту , а не к сплайну в целом. Аппроксимирующие поверхностные сегменты спла йновых поверхностей . Подобно тому , как в AutoSurf аппроксимация полилиний осуществляется с испол ьзованием сегментов кубических сплайнов , для аппроксимации поверхностей применяются кубическ ие сплайновые поверхностные сегменты . Нес мотря на то что эти сегменты практически всегда остаются невидимыми , также важно з нать об их существовании и стараться свод ить их количество к минимуму , поскольку от количества используемых аппроксимирующих поверх н о стных сегментов непосредственно зав исит объем занимаемого дискового пространства , а также скорость просчета поверхностей . Кр оме того , в общем случае увеличение количе ства поверхностных сегментов не ведет к с ущественному улучшению “качества” самой поверхн о сти . С тем чтобы свести к минимуму количество используемых сегментов при аппроксимации поверхностей , следует преобразовыв ать полилинии в сплайны в явном виде до начала создания поверхности , а также за давать разумные значения допуска сплайновой а ппроксимац и и . Рассматривая аппроксимирующ ие сегменты , стоит также уточнить , что сег менты не являются гранями поверхности , поскол ьку в общем случае все поверхности в AutoSurf непрерывно гладкие , если не задаются углы или направления касательных. Непрерывность сплайнов и сплайновых поверхностей . Рассмотрев понятия порядка сплайн а и сплайновых сегментов . необходимо останови ться еще на одном свойстве сплайнов и сплайновых поверхностей – непрерывности , котор ая характеризует наличие или отсутствие разры вов в “гладкости” сп л айнов и поверхностей . Всего существует три класса неп рерывности – С 2, С 1 и С 0, и применяются они как к сплайнам , так и к повер хностям : У сплайнов и поверхностей с непре рывностью по классу С 2, являющихся непрерывно гладкими , разрывы кривизны полностью отсу т ствуют ; сплайны и поверхности с непрерывностью по классу С 1 имеют одно или несколько изменений радиуса кривизны , п ричем линия , по которой проходит изменение радиуса кривизны , называется касательной ; сплай ны и поверхности с непрерывностью по клас су С 0 имею т один или несколько разрывов гладкости , что характеризуется резким изменением направления кривизны (разрыв непр ерывности характеризуется наличием угла ). AutoSurf R3.1 не поддерживает работу со сплайнами и поверхностями по классу непрерывности С 0. В то же в ремя исходные полилини и могут иметь класс непрерыности С 0, но при их использовании , AutoSurf автоматически разбивае т результирующий сплайн или поверхность на два или несколько фрагментов.