Проектирование упругих элементов в системе T-FLEX/Пружины 3D
Специализированные системы, автоматизирующие отдельные элементы проектной деятельности получают все большее распространение среди пользователей современных САПР.
Не так давно пользователи популярной системы автоматизированного проектирования T-FLEX CAD российской компании «Топ Системы» получили в свое распоряжение новую версию специализированной системы автоматизированного проектирования упругих элементов — T-FLEX/Пружины 3D 3.0. Основное назначение системы состоит в автоматизации расчета параметров конструкции и в подготовке соответствующей конструкторской документации используемых в машиностроении упругих элементов. Помимо автоматизации рутинных элементов проектной деятельности система предоставляет конструктору дополнительные возможности, позволяющие выбрать оптимальное конструкторское решение. Кроме того, последняя версия системы T-FLEX/Пружины 3D обеспечивает автоматическое построение трехмерных моделей упругих элементов, которые затем могут быть использованы непосредственно в 3D-моделях сборочных узлов.
Рассмотрим порядок работы с системой T-FLEX/Пружины 3D на примере проектирования цилиндрической пружины растяжения. После инициализации команды «Создать новый расчет» пользователю предлагается выбрать тип проектируемого упругого элемента (рис. 1). Система T-FLEX/Пружины 3D на данный момент позволяет осуществлять проектирование четырех типов упругих элементов — цилиндрических пружин сжатия, растяжения, кручения, а также (уникальная возможность среди программ подобного направления!) конических пружин, обладающих нелинейными упругими характеристиками. Кроме того, для каждого типа пружин существует два вида расчета:
• проектный — расчет параметров конструкции по задаваемым силовым и геометрическим характеристикам в соответствии с действующими стандартами и типовыми методиками;
• поверочный — по известным конструктивным параметрам упругого элемента восстанавливается его ожидаемая упругая характеристика.
Выбрав тип проектируемого упругого элемента, конструктор попадает в диалог задания исходных данных для расчета (рис. 2). После указания необходимых для расчета исходных данных (силовые характеристики пружины, геометрические ограничения, материалы) проектировщик получает варианты конструкций пружин, удовлетворяющих исходным данным. Полный набор результатов расчета параметров упругого элемента представляется в табличной форме. Рассчитывается несколько десятков конструктивных параметров пружины, а также осуществляется проверочный расчет пружины на прочность.
Для быстрого сравнительного анализа конструкций пружин данные могут быть представлены в виде наглядной графической диаграммы, отображающей все многообразие полученных вариантов (рис. 3). Кроме того, конструктор может просмотреть графики упругих характеристик пружин, особенно полезные для конических пружин с нелинейными упругими свойствами (рис. 4). График упругой характеристики может быть также использован как графическое изображение в произвольном электронном документе. Для последующей обработки и анализа результаты расчетов могут быть экспортированы в форматы Microsoft Word и Microsoft Excel либо представлены в виде текстового отчета.
После анализа полученных результатов и предварительного выбора подходящего варианта пружины проектировщик имеет возможность автоматически сгенерировать рабочий чертеж подходящего упругого элемента. Чертеж создается в системе проектирования T-FLEX CAD. Рабочий чертеж упругого элемента учитывает особенности конструкции пружины — форму и количество концевых витков, зацепов и т.п. Выбор конкретной конструкции осуществляется из визуального окна «Конструкция пружины» (рис. 5); в состав пакета включена библиотека стандартизированных конструкций пружин. В результате система автоматически строит рабочий чертеж выбранного варианта пружины (см. рис. 3). Кроме рабочего чертежа, пользователи системы T-FLEX CAD 3D могут также построить трехмерную модель конструкции упругого элемента (рис. 6). Эта модель может затем непосредственно использоваться при создании трехмерных моделей сборочных конструкций изделий.
Отличительной особенностью программы является наличие наряду с многовариантным расчетом (когда по заданным проектировщиком входным данным рассчитываются все возможные варианты пружин) оптимизационного расчета. При задании входных данных конструктор может определять дополнительные конструктивные критерии, которым должны удовлетворять рассчитанные варианты пружин. Например, для проектного расчета цилиндрической пружины сжатия конструктор может задать любые два из трех дополнительных критериев, ограничивающие множество возможных вариантов, а именно:
• диаметр пружинной проволоки;
• средний диаметр пружины;
• длина пружины в сжатом состоянии.
При этом системой будет автоматически произведен расчет параметров единственного варианта пружины, удовлетворяющей заданным критериям. Если конструктор задаст нереализуемые физически данные, то система предупредит его об этом. Таким образом, пользователь системы T-FLEX/Пружины может легко спроектировать пружину, идеально вписывающуюся в посадочное место разрабатываемой конструкции.
Система имеет встроенную базу сортамента пружинных проволок и материалов пружинных сталей. При необходимости пользователь может задать материал с нестандартными характеристиками, воспользовавшись специальными средствами редактирования базы материалов.
Вместе с программой поставляются библиотеки чертежей пружин наиболее часто используемых типов конструкций. Эти библиотеки расширяют набор стандартных элементов T-FLEX CAD, что позволяет конструктору, вручную задавая параметры элемента, получать изображение необходимой пружины и вставлять его в сборочный чертеж. Библиотека содержит модели пружин как в двумерном, так и в трехмерном исполнении.
Важным достоинством системы является открытость библиотеки типовых конструкций пружин для модификаций и дополнения новыми типами пружин. Пользователь, владеющий системой T-FLEX CAD, может легко создать уникальный прототип рабочего чертежа пружины или отредактировать существующие. При этом после включения пользовательского прототипа в библиотеку генерация чертежей и моделей по результатам расчетов будет в дальнейшем осуществляться автоматически. Это справедливо и для библиотеки двумерных законцовок пружин, которые также хранятся в файлах чертежей T-FLEX CAD и могут быть при необходимости неограниченно расширены или отредактированы. Тем самым пользователи T-FLEX CAD, не обладая никакими специфическими знаниями, получают возможность самостоятельно адаптировать систему под свои требования.
Одним из признанных достоинств системы параметрического проектирования T-FLEX CAD является возможность создавать сборочные чертежи с помощью фрагментов. При разработке чертежей и 3D-моделей библиотеки пружин были учтены требования, позволяющие вставлять полученную пружину в сборочную конструкцию в качестве фрагмента. Это дает возможность конструктору многократно использовать полученную пружину в параметрических сборках, причем при пересчете рабочего чертежа и трехмерной модели изменения будут применены ко всем экземплярам пружины (рис. 7).
Для облегчения освоения программы пользователями и удобства работы интерфейс приложения выполнен в едином стиле с системой T-FLEX CAD, программа оснащена развернутой контекстной помощью, электронным справочником стандартов по проектированию пружин, а также обучающими мультимедийными видеороликами.
Таким образом, пользователи системы T-FLEX CAD имеют в своем распоряжении мощный современный инструмент, автоматизирующий весь цикл процесса проектирования упругих элементов — начиная с расчета и заканчивая рабочим чертежом и трехмерной моделью пружины.
