БАЗИС 8: инструментальные средства для ускорения проектирования корпусной мебели

Павел Бунаков

Одно из основных требований к инструментальным средствам автоматизации проектирования во всех отраслях промышленности — это  возможность максимального ускорения процесса создания модели изделия. Эффективным средством достижения этого являются специализированные программные модули для автоматического построения типовых конструктивных элементов. В изделиях корпусной мебели к наиболее распространенным типовым элементам относятся выдвижные ящики, несущие функциональную и эстетическую нагрузку. Прежде всего они должны обеспечивать выполнение проектируемым изделием своего непосредственного назначения. С точки зрения полезного использования внутреннего пространства мебельного изделия ящики не имеют себе равных. Помимо этого в большинстве случаев они являются элементами фасада и должны вписываться в общее композиционное решение мебельного ансамбля.

Сложность разработки программного модуля проектирования ящиков определяется двумя основными факторами:

• многообразием конструкции и широким размерным рядом систем выдвижения, поставляемых разными производителями;
• необходимостью корректного автоматического перестроения ящичных секций при редактировании моделей мебельных изделий.

Новая версия системы БАЗИС предоставляет все необходимые средства для ускорения и обеспечения гибкости проектирования мебельных изделий с любыми выдвижными ящиками. В нее входит специализированный интегрированный модуль, который без преувеличения можно считать лучшим в своем классе, поскольку он оригинально решает задачу быстрой установки ящиков независимо от их конструкции, производителя и способа размещения в изделии. Конструктору достаточно просто выбрать нужный вид ящиков и вариант их размещения, указать секцию, где они должны находиться, и их общее количество. Всё остальное будет выполнено автоматически: расчет размеров фасадов в соответствии с выбранным вариантом, построение моделей ящиков и их сопряжений с изделием, расстановка крепежной фурнитуры и облицовка кромок панелей, формирование отверстий для крепления направляющих.

Мастер проектирования ящиков

Высокая скорость моделирования выдвижных ящиков обеспечивается тем, что на предприятии создается библиотека их параметрических моделей. Специальный программный модуль — мастер проектирования ящиков — позволяет в наглядной и понятной форме описать все конструктивные особенности любой существующей и перспективной системы выдвижения. Исходная информация для этого берется из каталога фирмы­производителя.

Все возможные варианты конструкций систематизированы и объединены в три группы:

• ящики с роликовыми,  шариковыми или скрытыми направляющими, собираемые из отдельных панелей непосредственно на мебельном предприятии. Ширина ящиков данной группы может быть произвольной, а глубина связана с типоразмерами направляющих и может быть как больше выбранного типоразмера, так и меньше его;
• ящики с системой выдвижения типа box, представляющие собой стандартные конструкции, у которых направляющие являются частью боковых стенок. Системы выдвижения данной группы характеризуются тем, что боковые стенки ящика входят в комплект поставки фурнитуры. На мебельном предприятии требуется изготовить только дно и, при необходимости, заднюю стенку, переднюю панель для внутренних ящиков и/или фасад. Ширина ящиков также может быть произвольной, а глубина соответствует существующему ряду типоразмеров;
• выдвижные полки, представляющие собой линейные выдвигаемые элементы, частными случаями которых являются полки под клавиатуру в компьютерных столах, выдвижные галереи, корзины и т.п. Размеры ящиков могут изменяться произвольным образом или быть фиксированными.

Окно мастера ящиков показано на рис. 1. Левая часть окна предназначена для ввода набора конструктивных параметров, а правая — окно предварительного просмотра, где отображается текущее состояние проектируемой модели ящика. Его наличие является опциональным, оно может быть отключено в любой момент.

Рис. 1. Окно мастера ящиков

Создание новой модели

Рассмотрим процесс создания новой параметрической модели ящика первой группы. Модели из других групп создаются аналогично.

Основными параметрами, определяющими конструкцию ящика, являются способ крепления дна к коробу и схема стыковки панелей короба. Чаще всего дно изготавливается из древесноволокнистой плиты (ДВП), толщина которой от 2,5 до 7,0 мм. Возможны два способа крепления такого дна: крепежом к нижним кромкам короба или в паз, выпиливаемый на панелях короба. Иногда применяется комбинированный вариант, например по отношению к боковинам короба дно устанавливается в паз, а к задней стенке и фальшпанели (специальная панель, используемая для крепления фасада к коробу)  крепится снизу.   

Некоторые производители мебели для изготовления дна используют тот же материал, что и для короба. В большинстве случаев это древесно­стружечная плита (ДСтП) толщиной 16 мм. Подобная конструкция ящика предусматривает установку дна между панелями короба (вкладное дно) и его крепление специальными элементами крепежа.

Схема стыковки панелей короба определяет расположение его панелей друг относительно друга и тип материала, из которого они изготавливаются. Наиболее распространенным способом является изготовление всех панелей ящика из ДСтП на самом предприятии. В этом случае его размеры могут быть произвольными. Однако для удешевления конструкции изделия могут использоваться готовые короба стандартных размеров, для которых надо изготовить только дно и фасад. В этом случае боковые и задняя стенки представляют собой единую конструкцию, которая изготавливается, например, из древесноволокнистой плиты средней плотности (МДФ) путем выборки углов и последующего сгибания.

В зависимости от выбранной конструкции ящика задается множество конструктивных и технологических параметров, включая ограничения, определяющие возможность будущей его установки в секцию проектируемого изделия. Это позволяет не только моделировать все допустимые варианты изготовления ящиков, но и исключить возможные ошибки проектировщика, которые обнаруживаются во время сборки изделия. Подобный подход, предусматривающий применение параметрических моделей, включающих множество конструкторско­технологических требований и ограничений, получил название концепции безошибочного проектирования1. Коротко ее суть можно сформулировать следующим образом: модели проектируемых изделий должны быть такими, чтобы инструментарий проектирования исключал саму возможность возникновения ошибок. Положения данной концепции активно используются при разработке модулей системы БАЗИС.

Все задаваемые параметры разбиты на группы, которые активируются в зависимости от выбранной конструкции ящика. Каждый параметр иллюстрируется эскизом, поясняющим его «геометрический смысл». Это позволяет сделать работу по созданию прототипа ящика простой и понятной. Рассмотрим, к примеру, размеры для расположения ящиков внутри корпуса (см. рис. 1, поле Размеры внутри корпуса). Как видно из эскиза, параметр Y1min определяет минимальное расстояние от верхней границы короба верхнего ящика группы ящиков до верхней панели секции, а параметр Y2min — минимальное расстояние от нижней панели секции до оси отверстия крепления направляющей к боковой панели секции. Значения этих параметров должны выбираться из каталогов производителя направляющих, установка которых предусматривается для данного ящика. Если в последующем при размещении ящиков на модели мебельного изделия значения Y1min и Y2min не будут выдерживаться, то возникает критическая ошибка построения и установка будет невозможна. Для ее устранения проектировщику необходимо будет изменить параметры установки или выбрать другой тип ящиков.

Примером технологического параметра является способ изготовления паза на фасаде ящика. Он зависит от имеющегося у производителя оборудования и технологического процесса производства мебели. При изготовлении паза на пильном оборудовании он формируется на всю ширину фасада, а при изготовлении на фрезерном оборудовании — на ширину дна плюс значение величины участка выхода фрезы из паза.

Рис. 2. Окно установки крепежа

После определения конструктивных особенностей ящика задаются способы установки и вид крепежа для различных групп его элементов (рис. 2). При этом отслеживаются не только конструктивные, но и эстетические особенности выбираемой схемы крепления. Например, не допускается использование шурупов, евровинтов и других подобных элементов крепежа для крепления фасадов ящиков, поскольку головки крепежных изделий или заглушки будут видны с внешней стороны мебельного изделия.

В системе БАЗИС рассматриваются две группы крепежных элементов: основной крепеж, который воспринимает основную нагрузку в процессе эксплуатации изделия, и дополнительный крепеж — шканты, при необходимости устанавливаемые дополнительно к элементам основного крепежа для исключения взаимного сдвига скрепляемых панелей.

При выборе крепежа задаются параметры базирования для крепления панелей короба ящика между собой и крепления фасада к коробу. Они определяют алгоритм последующей автоматической расстановки крепежа. Этот алгоритм рассчитывает координаты элементов крепежа на стыках панелей в зависимости от следующих параметров, вычисляемых автоматически при установке ящика на модель изделия:

• длина стыка соединяемых элементов;
• отступы от границ стыка;
• межосевое расстояние крепежных элементов;
• кратность шага установки крепежа;
• количество единиц крепежа на заданной длине стыка.

Направляющие, используемые для установки ящиков данного типа, представляют собой комплект из левой и правой частей, каждая из которых состоит из двух типов элементов. Элементы одного типа крепятся непосредственно на ящик, а элементы другого — на боковины секции, в которую он устанавливается. Способ крепления направляющих на боковины секции зависит от их длины (типоразмера) и определяется в отдельном окне (рис. 3).  Для этого каждому типоразмеру ставятся в соответствие значения межцентровых расстояний отверстий крепежа.

Как видно из приведенного описания, проектирование выдвижных ящиков выполняется довольно просто и под силу любому конструктору мебельного предприятия. Причем эта операция является разовой и производится при первоначальной установке системы БАЗИС. В дальнейшем время от времени она может повторяться, например при появлении новых видов направляющих.

Установка ящиков

Установка ящиков на модель, в отличие от их создания, является практически «повседневной» операцией конструктора мебели, поэтому она реализована таким образом, чтобы выполнять ее максимально быстро. Этим обеспечиваются оперативность и многовариантность формирования проектных решений.

Рис. 3. Окно рассверловки боковин

Рис. 4. Выбор конструкции и расположения ящиков

В системе БАЗИС предусмотрены следующие варианты установки ящиков, которые определяют способ их сопряжения с моделью мебельного изделия (границы ящичной секции по вертикали):

• между элементами, когда секция ограничивается ранее установленными панелями или геометрическими элементами, например горизонтальными отрезками, вспомогательными линиями, прямолинейными ребрами панелей и т.п.;
• между горизонтальными панелями;
• от горизонтальной панели до указанной линии;
• от указанной линии до горизонтальной панели;
• между двумя линиями.

После указания границ ящиков определяются параметры установки ящиков, при этом значительная часть их берется автоматически из ранее созданной модели. Все параметры разделены на пять групп:

• конструкция и расположение ящиков (рис. 4) ;
• параметры, определяющие расположение ящиков в секции (рис. 5);
• конструкционные и облицовочные материалы фасадов и панелей короба ящиков (рис. 6);
• вид и способ установки ручек (рис. 7);
• дополнительные параметры.

При установке ящиков возможны два варианта расположения их фасадов относительно корпуса изделия — накладной и вкладной. В первом случае задаются отступы от внешних сторон левой и правой вертикальных (боковых) стенок, а во втором — зазор между фасадом и боковыми стенками, а также заглубление относительно этих стенок.

Рис. 5. Параметры заполнения секции

Рис. 6. Выбор материалов

Глубина ящиков по умолчанию равна длине направляющих. Однако при необходимости она может быть изменена в допустимых пределах. Ширина ящиков определяется автоматически в зависимости от ширины секции, в которую они устанавливаются.

В любую секцию можно установить произвольное количество ящиков, ограниченное только возможностью их изготовления. Высота фасада каждого ящика определяется индивидуально. При этом возможны варианты от автоматического расчета всех значений до их явного задания. В последнем случае высота фасада как минимум для одного ящика должна вычисляться автоматически. Общий алгоритм расчета значений высот фасадов следующий:

1. сумма явно заданных высот фасадов с учетом зазоров вычитается из расстояния между верхней и нижней границами секции;
2. полученное значение делится на количество ящиков, у которых высота фасада не задана;
3. частное от деления, округленное с установленной точностью, берется в качестве значения высоты ящиков.

Замыкающим параметром размерной цепочки служит расстояние от нижней границы секции до нижней кромки нижнего ящика.

В системе БАЗИС возможна установка ящиков, фасады которых изготовлены из различных материалов. Для этого в таблице, количество строк которой соответствует количеству устанавливаемых ящиков, задаются нужные материалы. Для ускорения задания материалов фасадов в случае, когда все они одинаковые (наиболее часто встречающаяся ситуация), предусмотрен специальный режим.

Облицовывание кромок фасадов выполняется индивидуально для каждой кромки. Панели короба ящика могут облицовываться двумя способами: либо все кромки без исключения, либо  только открытые.

В абсолютном большинстве случаев на фасады ящиков устанавливают ручки, которые одновременно выполняют функциональную и декоративную роль. По способу крепления всё множество ручек можно разбить на четыре группы:

• скобы, для крепления которых необходимо просверлить два отверстия;
• кнопки, для крепления которых достаточно одного отверстия;
• круглые раковины, запрессовываемые в глухие отверстия;
• прямоугольные раковины, запрессовываемые в выемки прямоугольной формы.

На фасаде ящика можно разместить либо одну ручку посередине, либо две ручки симметрично относительно середины фасада. Во втором случае требуется указать значение смещения от края фасада. Позиционирование ручек по вертикали также можно осуществить двумя способами: посередине фасада или на заданном расстоянии от верхнего края. Допускается вариант выполнения вместо ручки фигурного выреза для выдвигания ящика.

При выборе ящиков возможно оперативное изменение параметров крепежа. Соответствующее окно показано на рис. 8.

Рис. 7. Задание параметров ручек

Рис. 8. Параметры крепежа

После определения параметров установки ящиков автоматически рассчитываются параметры всех элементов ящиков и формируются их модели, то есть ящики устанавливаются в секцию мебельного изделия. Также автоматически выполняется многоуровневый контроль корректности данной операции, по результатам которого формируется список обнаруженных ошибок. Все ошибки разделяются на два вида:

• ошибки построения, которые можно устранить после установки ящиков. К ним относятся, например, ошибки установки крепежа или пересечения панелей. При возникновении подобных ошибок конструктор может либо отказаться от установки ящиков, либо установить их с ошибками, а затем отредактировать ящики средствами системы БАЗИС;
• критические ошибки построения, которые нельзя устранить после установки ящиков. Это, например, невозможность выдержать размеры, определяемые конфигурацией покупных элементов, таких как направляющие или боковины. Критические ошибки делают построение ящиков невозможным.

Для анализа ошибочной ситуации соответствующие элементы можно выделить, щелкнув по строке с диагностикой ошибки в списке.

На рис. 9 показаны примеры мебельных изделий с установленными ящиками. Изделия разработаны компанией «Ангстрем» (г.Воронеж).

Рис. 9. Примеры изделий с ящиками

Заключение

Опыт эксплуатации модуля проектирования и установки выдвижных ящиков в системе БАЗИС показал практическую направленность его функционала и эффективность использования. Он позволяет создавать библиотеки параметрических моделей ящиков, применяемых на конкретном предприятии, независимо от их типов и производителей. Установка ящиков из библиотеки выполняется практически мгновенно с полным контролем корректности данной операции, что ускоряет процесс проектирования мебельных изделий.  

1 Бунаков П.Ю. и др. Новая парадигма проектирования САПР сложной корпусной мебели для позаказного промышленного производства. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. 319 с.

САПР и графика 2`2012