ADEM. Прямое редактирование — инструмент конструктора-технолога
Ценность технологии прямого редактирования цифровых моделей состоит в том, что она позволяет вносить изменения независимо от того, какие средства моделирования применялись и какие возможности по редактированию были заложены при создании модели.
Не секрет, что конструкторские модели (КМ) и конструкторская документация (КД) являются отправной точкой для технологических моделей (ТМ) и документов, без которых производство не работает. Причем объем производной технологической документации и технологических моделей может в десятки раз превосходить объем исходных КД и КМ.
Единственный способ внесения изменений в исходные КМ, в отсутствие прямого редактирования, — иметь на производстве все разнообразие CADсистем, которыми пользуются заказчики. Однако это само по себе очень затратно, особенно если учесть расходы на поддержку и обновление ПО и на обучение персонала.
Но даже наличие одинаковых CADсистем на конструкторских и технологических рабочих местах не гарантирует превращение КМ в ТМ, так как возможности редактирования, заложенные конструктором в модель, могут не соответствовать задачам технолога.
На практике эта ситуация решается в технологических подразделениях, как правило, построением моделей заново. При этом нарушается принцип сквозного проектирования и соответственно резко снижается эффективность подготовки производства.
Мы уже рассказывали о методах прямого редактирования в ADEM (см. «САПР и графика» № 7’2010). Продолжим эту тему, тем более что аппарат прямого редактирования в системе постоянно совершенствуется. Этому способствует большой практический опыт работы группы компаний ADEM со многими отраслями промышленности в России и за рубежом.
Несколько слов о самой задаче. В принципе, любая CADсистема позволяет вносить изменения в импортированный объект. Например, можно сделать скругление на ребре, можно просверлить отверстие, можно добавить материал и т.п.
Сложность возникает, когда нужно изменить радиус уже существующего скругления, убрать, передвинуть или изменить диаметр отверстия и т.д. Вот с такого рода задачами дело обстоит куда сложнее. С точки зрения истории построения модели данное редактирование относится не к добавлению новых этапов в дереве построений, а к изменению тех, что уже в нем есть. И это нужно решать при отсутствии самого дерева!
С позиции пользователя прямое редактирование в ADEM подразделяется на два вида: работа с группами вершин и работа с группами поверхностей модели.
Напомним, что в упрощенном виде твердотельная модель имеет такую иерархию сверху вниз: тело — грани — ребра — вершины. Некоторые манипуляции с ними могут совершать практически все современные CADсистемы, например построить гладкое сопряжение в вершине, на ребре или между гранями.
В ADEM спектр возможностей гораздо шире.
Работа с группой вершин применяется в тех случаях, когда возможно изменение геометрии детали без нарушения топологии твердого тела. Проще говоря, этот способ хорош там, где не меняются число объектов и взаимосвязи между объектами детали (рис. 1). В ADEM это в основном изменение различными способами положения вершин и безразрывные деформации модели в соответствии с новым положением.
Рис. 1. Прямое редактирование группы вершин — смещение
Рис. 2. Прямое редактирование группы граней —
удаление и добавление фрагментов
Работа с группой граней дает возможность менять не только геометрию, но и топологию детали, позволяя удалять, заменять и добавлять объекты (рис. 2).
В стандартный перечень функций прямого редактирования группы поверхностей в ADEM входят: удаление, смещение, копирование, зеркальное отражение группы поверхностей с автоматическим исключением и добавлением в твердое тело детали. С точки зрения пользователя это похоже на работу с группами тел в сборке.
Например, для копирования фрагмента в твердом теле (рис. 3) достаточно выбрать грани, входящие во фрагмент, и применить стандартную процедуру копирования. Фрагмент целиком будет вмонтирован в тело с учетом всех добавлений и вычитаний материала детали.
Рис. 3. Прямое редактирование группы поверхностей — копирование фрагмента в твердом теле (показано в разрезе)
Рис. 4. Прямое эквидистантное редактирование
К новым возможностям прямого редактирования группы поверхностей в системе ADEM можно отнести функцию безразрывного эквидистантного смещения (рис. 4). В простейшем случае это эквидистантное изменение объекта в твердом теле. Например, изменение диаметра отверстия или радиуса гладких сопряжений, расширение и сжатие выбранной части и т.п.
Очень интересное и востребованное применение эквидистантного прямого редактирования — это изменение модели с учетом полей допусков. Для конструктора вполне естественно построение модели в номинале размеров. Для изготовления же важна модель, построенная по полям допусков. Эквидистантное прямое редактирование позволяет решать эту задачу.
Отметим, что оба метода (на основе вершин и на основе граней) в системе ADEM развиваются практически с самого начала разработки, так как задача редактирования «чужих» моделей была поставлена как один из наивысших приоритетов для CAD/CAM/CAPPсистемы конструкторского, технологического и производственного секторов.
Несколько слов о выборе объектов редактирования.
Если выбор в группу вершин носит довольно простой характер, то с группой поверхностей есть свои сложности. Для облегчения выбора такого фрагмента для редактирования были разработаны специальные способы фильтрации и распознавания, например: выбор валов, отверстий, скруглений, поверхностей заданной кривизны, закрытых полостей, «аномалий» и др. (рис. 5). Заметим, что часть алгоритмов была заимствована из модуля ADEM CAM Expert, предназначенного для распознавания технологических конструктивных элементов.
Рис. 5. Выбор закрытых полостей для прямого редактирования
Ряд операций прямого редактирования объединен в комплексные процедуры и составляет функционал нового модуля ADEM CAD Expert. В частности, к ним относится комплексное удаление отверстий для получения исходной модели заготовки (рис. 6). Для достижения результата достаточно задать диапазон диаметров отверстий, которые нужно удалить.
Приведем еще ряд полезных комплексных операций CAD Expert. Аналитическое описание поверхностей, входящих в тело, позволяет с заданной погрешностью упростить модель детали для дальнейшей конструкторской или технологической проработки. Объединение цилиндров также упрощает работу с моделями, где цилиндрические поверхности представлены сегментами (некоторые системы имеют такое не совсем рациональное представление). Модификация модели с учетом механообработки помогает понять различие между исходной моделью и результатом изготовления и заранее оценить добавку к теоретической массе детали.
Рис. 6. Комплексное прямое редактирование — удаление отверстий
Модули ADEM CAD Expert и CAM Expert в настоящее время довольно интенсивно развиваются. Несмотря на различие в функционале, их объединяет единая цель — ускорение конструкторскотехнологической подготовки. В первую очередь это связано с производствами, оснащенными ЧПУ, но и для подготовки других видов производств они играют немаловажную роль. Оба модуля входят в ADEM CAD и представляют собой переходный мост от конструкторских моделей к технологическим.
Существует еще один аспект, связанный с редактированием импортируемых моделей. Дело в том, что не все системы работают с твердыми телами. Точнее сказать — не все модели могут содержать граничное представление геометрии в виде BRepструктуры (трехмерное тело представляется набором связанных друг с другом поверхностей, образующих границу между представляемым телом и остальным пространством).
В системе ADEM предусмотрен аппарат, восстанавливающий данную информацию на основе исходной геометрии. Он имеет двойную направленность, так что всегда твердое тело можно разобрать и собрать из поверхностей. Могут приходить модели и с низкой точностью. Для этого случая в системе предусмотрены средства лечения.
Если перед пользователем не стоит задача редактирования импортируемых моделей и весь процесс создания происходит в ADEM, то функционал прямого редактирования также не будет лишним. В ряде случаев он дополнит средства обычного редактирования с деревом построений. Такая комбинация методов иногда позволяет эффективно решать весьма сложные задачи.
Интересно, что операции прямого редактирования в системе ADEM заносятся в дерево истории и впоследствии могут подвергаться параметрическому редактированию.
Возможности системы ADEM в части прямого редактирования на этом не заканчиваются. Широкий круг задач может решаться в рамках работы с методами поверхностного моделирования. К ним относятся удаление поверхности, зашивка, слияние, затяжка и другие процедуры построения поверхностей с учетом граничных условий.
Даже если не удается решить задачу на уровне комплексных процедур или с помощью группы граней или вершин, то ею всегда можно заняться на самом низком уровне локального редактирования. Присутствие в системе столь широкого спектра функций позволяет решать задачи прямого редактирования цифровых моделей практически любой сложности.
Напомним, что именно в системе ADEM функционал прямого редактирования приобретает особую прикладную значимость, потому что ADEM — это интегрированная CAD/CAM/CAPPсистема для конструкторскотехнологической подготовки производств, которые могут иметь широкий круг заказчиков, оснащенных разнообразными САПР.
