ADEM. Прямое редактирование и CAD Expert — инструменты конструктора-технолога
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. 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 —
копирование фрагментов в твердом теле
Рис. 4. Прямое эквидистантное редактирование
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
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
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.
