3 - 2007

Создание библиотеки пневмо- и гидроцилиндров в T-FLEX CAD

Надежда Баукова, Павел Ксенофонтов

Заказ на создание библиотеки пневмо- и гидроцилиндров поступил в компанию «Топ Системы» от канадской фирмы VirtualCad (www.virtualcad.com), специализирующейся, в числе прочего, на разработке интернет-каталогов для различных производителей машиностроительного оборудования. Библиотека предназначалась для интернет-каталога американской фирмы Lehigh Fluid Power (www.lehighfluidpower.com) — одного из ведущих американских производителей пневмо- и гидроцилиндров, и должна была включать большую часть ассортимента компании.

По замыслу заказчика будущий интернет-каталог должен был обеспечить повышение уровня поддержки клиентов фирмы Lehigh. Планировалось, что каталог будет работать следующим образом: заказчик, зайдя на сайт фирмы и задав в специальной форме параметры любого из пневмо- или гидроцилиндров, тут же получает для просмотра или использования в процессе собственного проектирования его 3D-модель и 2D-чертежи в удобном для пользователя формате. Генерация требуемой модели должна осуществляться по обозначению изделия, которое определяет его серию, исполнение, диаметр, диаметр штока, длину изделия, рабочий ход, наличие отверстий для рабочей жидкости/газа и тип конца штока (или штоков).

Сайт компании Lehigh с виртуальной 3D-моделью пневмоцилиндра

Сайт компании Lehigh с виртуальной 3D-моделью пневмоцилиндра

Почему же VirtualCad обратилась с этим проектом именно в «Топ Системы», а не к пользователям или разработчикам одной из крупных иностранных САПР? Ответ на этот вопрос станет очевиден, если мы рассмотрим, какую библиотеку предстояло создать.

В качестве исходных данных для создания библиотеки были предоставлены каталоги фирмы Lehigh, охватывающие семь серий пневмо- и гидроцилиндров. Каталоги включали информацию о вариантах исполнения изделий, типоразмерах и др. Помимо PDF-каталогов, была предоставлена база данных всех размеров в формате Excel. Каждая серия имела большое количество исполнений — в одну из серий, например, было включено 20 основных (!) исполнений, половина из которых могла быть выполнена в двух вариантах (шток с одной стороны и шток с двух сторон). Помимо этого, в зависимости от диаметра изделия, в пределах одного исполнения тремя различными способами могло меняться количество крепежных отверстий, стяжек и других конструктивных элементов. У каждого варианта гидроцилиндра этой серии существовало четыре исполнения конца штока и четыре варианта исполнения отверстий для подключения гидравлики. Итого получается: (20+10)Ѕ4Ѕ3Ѕ4, то есть более тысячи отдельных исполнений только для одной серии, а таких серий было, напомним, семь! Кроме того, следует учесть, что длина гидроцилиндров могла быть фактически любой!

Одна из страниц общей базы данных ассортимента фирмы Lehigh в формате Excel

Одна из страниц общей базы данных ассортимента фирмы Lehigh в формате Excel

Создание библиотеки моделей с подобными характеристиками требовало обязательного использования параметризации на достаточно серьезном уровне, поскольку создать отдельную 3D-модель на каждый вариант пневмо- и гидроцилиндра было просто невозможно. Кроме того, напрашивалась мысль о разделении конструкции на параметризованные конструктивные элементы. К таковым в данном случае можно отнести не только отдельные детали, но и части деталей, меняющие свою геометрию или положение при изменении начальных данных. То есть требовалось, чтобы система, в которой будет создаваться библиотека, поддерживала возможность сбора отдельных деталей и всей конструкции из разрозненных частей в единую 3D-модель, а также позволяла автоматически генерировать чертежи на полученную 3D-модель.

Структура одной из полученных 3D-моделей библиотеки

Структура одной из полученных 3D-моделей библиотеки

Таким образом, на решение, касающееся выбора базовой системы для исполнения заказа, повлияли следующие факторы:

• наличие в T-FLEX CAD мощной и вместе с тем очень простой в применении параметризации;

• механизм 3D-фрагментов, являющийся одной из характерных особенностей T-FLEX CAD. Механизм фрагментов позволяет использовать в 3D-модели (так называемой сборочной 3D-модели, или 3D-сборке) геометрию, хранящуюся во внешних файлах. В сборочную 3D-модель такая геометрия вставляется с помощью ссылок на файлы-фрагменты. Со вставленной таким образом геометрией в дальнейшем можно работать как с обычным телом, то есть использовать ее при создании булевых и любых других операций;

Три модели, описывающие весь заданный ассортимент пневмо- и гидроцилиндров

Три модели, описывающие весь заданный ассортимент пневмо- и гидроцилиндров

• возможность работы с базами данных — внутренними и внешними;

• наличие мощного API для организации в ходе дальнейшего взаимодействия библиотеки и интернет-каталога.

Итак, работа над библиотекой началась. Для тех, кто мало знаком с принципами работы в T-FLEX CAD, уточним, что создание библиотеки не требовало навыков программирования. Библиотеки представляют собой набор обычных моделей, для создания которых достаточно хорошего знания T-FLEX CAD.

После тщательного анализа исходных данных было принято решение использовать механизм фрагментов (то есть выделения элементов конструкции в отдельные файлы) везде, где это возможно, пусть и за счет усложнения внутренней структуры и логики основной сборки-модели.

Упрощенная схема созданной библиотеки

Упрощенная схема созданной библиотеки

В результате были созданы три основных файла — главные модели, охватывающие весь заданный ассортимент изделий. Эти файлы представляют собой сборочные модели сложной структуры. Помимо трех главных файлов, библиотека включает файлы необходимых фрагментов. Количество 3D-моделей удалось сократить до трех благодаря тому, что изделия некоторых серий имеют схожую конструкцию, только изготавливаются из разных материалов. Поэтому каждая 3D-модель описывает сразу несколько серий изделий.

Один из фрагментов для модели пневмоцилиндра

Один из фрагментов для модели пневмоцилиндра

При проектировании структуры итоговых моделей был учтен тот факт, что все основные исполнения (в рамках одной или нескольких близких по конструкции серий) в своей основе одинаковы. Различия между ними состояли в наличии либо отсутствии различных отверстий, выступов, пазов и т.п. Поэтому в главных файлах были созданы лишь те построения, которые являются общими для всех описываемых данным файлом изделий. Все отличительные черты вынесены в отдельные файлы, а затем вставлены в результирующие модели как фрагменты. Для того чтобы конечная модель сборки была полноценной (то есть состояла из деталей, а не из набора конструктивных элементов), применялись булевы операции. Они позволяют собирать из отдельных фрагментов требуемые детали.

При создании модели понадобилось управлять набором фрагментов, появляющихся в главной 3D-модели для каждого конкретного исполнения изделия. Для этого применялись два метода.

Добавление конструктивных элементов для разных исполнений

Добавление конструктивных элементов для разных исполнений

В главных файлах для управления составом модели использовался метод подавления. Суть его заключается в том, что в зависимости от заданного обозначения изделия часть фрагментов в модели подавляется — скрывается с экрана и исключается из расчета 3D-модели. Таким образом, на главную модель нанесены все фрагменты, которые могут понадобиться для получения того или иного варианта изделия, но в каждый момент времени часть из них подавлена. Необходимость подавления указывается заданной в параметрах фрагмента переменной. Значение переменной определяется условиями, описанными в редакторе переменных T-FLEX CAD.

Набор фрагментов второго уровня, то есть входящих не в главную модель, а в один из используемых в ней фрагментов первого уровня, регулировался с помощью переменных имен фрагментов. То есть имя фрагмента в модели указывалось с помощью текстовой переменной, отражающей имя файла-фрагмента. Переменная меняла свое значение в зависимости от заданного внешнего условия (то есть от обозначения данного пневмо- и гидроцилиндра). Таким образом, например, организовано изменение способа исполнения концов штока.

Условие подавления фрагмента определено переменной, заданной в редакторе переменных

Условие подавления фрагмента определено переменной, заданной в редакторе переменных

Размеры для каждого исполнения подбираются по обозначению изделия и базе данных, хранящейся в каждом файле. В принципе, можно было бы построить модель, вынеся базы данных во внешние файлы — это привело бы к уменьшению размера файлов T-FLEX CAD, а также позволило бы оптимизировать процесс редактирования базы данных. Однако заказчика вполне удовлетворил и реализованный способ хранения данных.

Имя фрагмента указано текстовой переменной, заданной в редакторе переменных

Имя фрагмента указано текстовой переменной, заданной в редакторе переменных

Для каждой главной модели были созданы требуемые чертежи с видами и разрезами, которые автоматически меняются при изменении 3D-модели. Благодаря имеющейся в T-FLEX CAD возможности хранить 3D-модель и 2D-чертежи в одном документе, было обеспечено точное соответствие 3D-моделей и чертежей. Кроме того, хранение чертежей в одном документе с 3D-моделью позволяет уменьшить количество файлов, входящих в библиотеку.

База данных одной из моделей

База данных одной из моделей

Подобный способ организации библиотеки позволил добиться следующих преимуществ:

• небольшие размеры итогового проекта. Созданная библиотека содержит три главные модели плюс около 50 файлов фрагментов для каждой из них, то есть менее 200 файлов на весь описываемый ассортимент изделий. Вся библиотека в целом занимает менее 100 Мбайт;

• малое количество времени, потребовавшееся на доработку моделей и на исправление ошибок. Например, для того чтобы добавить фаску на отверстие, которое есть во всех исполнениях, но находится в разных местах, достаточно открыть файл фрагмента, содержащего это отверстие, добавить туда фаску, и все исполнения исправятся автоматически. Еще один пример: ошибка, вкравшаяся в конструкцию или в базу данных, легко находится благодаря тому, что она будет проявляться либо во всех типоразмерах определенного исполнения (ошибка в 3D-модели), либо во всех исполнениях определенного типоразмера (ошибка в базе данных).

Чертеж гидроцилиндра

Чертеж гидроцилиндра

Созданная модель была сдана заказчику и одобрена им. Вся работа была выполнена одним специалистом за неполные два с половиной месяца.

В дальнейшем с помощью API T-FLEX CAD самим заказчиком было создано программное обеспечение, осуществляющее взаимодействие полученной модели и собственно интернет-каталога. Данная программа считывает параметры, введенные пользователем на сайте, запускает T-FLEX CAD с одновременным открытием в нем нужной 3D-модели, передает введенные пользователем параметры в эту модель и запускает пересчет 3D-модели и 2D-чертежей с заданными параметрами. Далее эта же программа выгружает полученную модель пользователю в том формате, который ему удобен (Parasolid, STEP, DWG, DXF, IGES, Rhino и др.).

САПР и графика 3`2007