11 - 2015

ADEM. Прямое редактирование и CAD Expert — инструменты конструктора-технолога

Андрей Быков, Константин Карабчеев

Ценность технологии прямого редактирования цифровых моделей состоит в том, что она позволяет вносить изменения независимо от того, какие средства применялись и какие возможности по редактированию были заложены при создании модели.

Особое значение эта технология имеет для производств, имеющих нескольких заказчиков.

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 производимой 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 всё 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!

Поэтому на практике эта ситуация решается в технологических подразделениях — как правило, построением моделей заново. При этом нарушается принцип сквозного проектирования, а следовательно, резко снижается эффективность подготовки производства.

Мы уже рассказывали о методах прямого редактирования в ADEM импортированной 3D­геометрии. 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 между гранями, просверлить отверстие, 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 в нем уже есть.

С позиции пользователя прямое редактирование в ADEM подразделяется на два вида: работа с группами вершин и работа с группами поверхностей модели.

Для справки сообщим, 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 современном CAD/CAM/CAPP ADEM спектр возможностей гораздо шире. Рассмотрим их.

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 меняется 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. 1. Прямое редактирование группы вершин — смещение

Рис. 2. Прямое редактирование группы граней — удаление фрагментов

Рис. 2. Прямое редактирование группы граней — удаление фрагментов

Работа с группой граней дает возможность менять не только геометрию, но и топологию детали, позволяя удалять, заменять, добавлять объекты (рис. 2).

В стандартный перечень функций прямого редактирования группы поверхностей в ADEM входят: удаление, смещение, копирование, зеркальное копирование и другие операции с группой поверхностей с автоматическим исключением и добавлением в твердое тело детали. С точки зрения пользователя, это похоже на работу с группами тел в сборке.

Например, копирование 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.

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.

Рис. 3. Прямое редактирование группы поверхностей —

Рис. 3. Прямое редактирование группы поверхностей —
копирование фрагментов в твердом теле

Рис. 4. Прямое эквидистантное редактирование

Рис. 4. Прямое эквидистантное редактирование

Рис. 5. Быстрый выбор группы граней, составляющих конструктивный объект

Рис. 5. Быстрый выбор группы граней, составляющих конструктивный объект

Очень интересное и востребованное применение эквидистантного прямого редактирования — изменение модели с учетом полей допусков. Для конструктора вполне естественно построение модели в номинале размеров. Для изготовления же важна модель, построенная по центрам полей 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 сектора.

Несколько слов о выборе объектов редак­тирования (рис. 5).

Если выбор в группу вершин носит довольно простой характер, то с группой поверхностей есть свои сложности. Чтобы стало проще выбрать такой фрагмент для редактирования, были разработаны специальные способы фильтрации и распознавания: выбор валов, отверстий, скруглений, поверхностей заданной кривизны, закрытых полостей, «аномалий» и др. Заметим, что часть алгоритмов была заимствована из модуля ADEM CAM Expert, предназначенного для распознавания технологических конструктивных элементов и технологической структуры детали.

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, и указать тип отверстий (сквозные/глухие).

Рис. 6. Комплексное прямое редактирование — удаление отверстий

Рис. 6. Комплексное прямое редактирование — удаление отверстий

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.

Очень часто применяемой процедурой в CAD Expert при подготовке моделей для механообработки является удаление скруглений в заданном диапазоне радиусов (рис. 7). При этом можно включать фильтры выпуклости и вогнутости, дабы исключить удаление ненужных объектов.

Рис. 7. Комплексное прямое редактирование — удаление скруглений

Рис. 7. Комплексное прямое редактирование — удаление скруглений

Модули ADEM CAD Expert и CAM Expert в настоящее время довольно интенсивно развиваются. Несмотря на различие в функционале, их объединяет общая 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, задающих границу между 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 деревом построений. Такая комбинация методов позволяет иногда эффективно решать довольно сложные задачи.

Интересно, что операции прямого редактирования в системе ADEM заносятся в дерево истории и могут впоследствии подвергаться параметрическому редактированию.

Возможности системы ADEM в части прямого редактирования на этом не заканчиваются. Большой 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 всегда можно ею заняться на самом низком уровне локального редактирования. Наличие в системе такого 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. 

САПР и графика 11`2015