7 - 2002

Опыт использования программного комплекса T-FLEX для параметрического проектирования в мебельном производстве

Павел Перфильев, Михаил Худяков

Скажем сразу: нам не хотелось бы участвовать в ставшей уже привычной и, на наш взгляд, малопродуктивной полемике, посвященной защите или развенчанию тех или иных предпочтений в области CAD/CAM/CAE-систем. Мы за разнообразие и конструктивный характер мнений, обоснованных практическим опытом применения систем. В этом смысле нам кажется, что информация о том, каким образом и с помощью каких средств была решена на практике конкретная задача, полезнее бесконечных выяснений того, «кто больше горазд».

О параметризации в CAD в последнее время сказано немало; при этом сколько систем, столько и мнений относительно того, что такое параметризация, какой она должна быть, насколько широко и полно должна использоваться и т.д. Но по крайней мере в одном сходятся все — это неплохо. Опять-таки не желая вставать на чью-либо сторону, отметим, что и у нас есть своя точка зрения и даже сложилось некоторое теоретическое обоснование «особых» подходов к параметризации в задачах проектирования. Но чем долго говорить, лучше один раз показать. Именно это мы и собираемся сделать в этом материале — продемонстрировать свой опыт в приложении некоторых идей в области использования параметризации к проектированию и изготовлению мебели.

Руководствовались мы при этом тем, что технология параметрического автоматизированного проектирования использует методы параметризации для быстрого проектирования изделий индивидуального выпуска и технологических процессов их производства. В целях ее эффективной реализации необходимо организовать в том или ином виде пространство параметров, образующее информационную среду автоматизированного проектирования, а также «разместить» в нем инструментарий проектирования. Очевидно, что способов реализации множество — от использования интегрированных CAD/CAM-систем до разработки специализированных систем или приложений к универсальным системам. Нам было интересно опробовать попавшие к нам в руки программные продукты T-FLEX CAD, T-FLEX ЧПУ и T-FLEX/ТехноПро от фирмы АО «Топ Системы» (www.topsystems.ru) в качестве инструментальной системы параметрического проектирования.

К тому времени, как мы стали применять эти средства в проектировании инструмента, перед нами встала задача из области мебельного производства. Использование для ее решения неспециализированных средств позволяло оценить универсальность как самих программных продуктов, так и методику, ранее отработанную для другой области. Определенную роль здесь сыграло и то, что специалисты предприятия уже имели опыт работы с упомянутыми системами для решения машиностроительных задач, а руководство не желало приобретать дополнительно специализированную «мебельную» систему.

Примененная нами технология включает моделирование изделий, документирование проекта, технологическую подготовку производства на основе межмодельного обмена параметрами.

На начальном этапе работы был проведен анализ продукции на предмет классификации и типизации ее элементов. С учетом некоторого опыта предыдущей работы и определенного знания особенностей программных средств T-FLEX мы опробовали несколько вариантов структуризации и в итоге остановились на библиотечной организации типовых конструктивных элементов-подсборок. В основу построения фрагментов библиотек были положены следующие основные принципы структуризации:

  • построение сборочных фрагментов библиотек на основе базовых моделей, созданных в T-FLEX CAD 3D;
  • взаимозаменяемость однотипных фрагментов;
  • единый подход к идентификации элементов модели, предполагающий одинаковые имена переменных и систем координат привязки в моделях однотипных элементов.

Эти принципы обеспечивают, с одной стороны, строгую упорядоченность моделей при минимуме базовых элементов, а с другой — быструю и корректную модификацию модели в широком диапазоне типоразмеров и конструктивных исполнений.

При разработке фрагментов учитывалась наследственная зависимость параметров фрагментов разного уровня. На оригинальные элементы и узлы по мере необходимости разрабатывались собственные модели; при этом обычно в качестве прототипа использовалась уже имеющаяся в архиве модель. Для решения всех этих задач мощные параметрические возможности T-FLEX CAD пришлись весьма кстати.

В качестве объекта проектирования была задана мебель различных типов и назначения из клееного деревянного массива, ДСП, ламината, композита, для которой на основе T-FLEX CAD 3D был разработан пакет параметрических моделей «Мебель-3D».

Далее в примерах работы с пакетом показана кухонная мебель из клееного деревянного массива — как наиболее сложная по составу из всех рассматриваемых типов. Соответствующая библиотека параметрических фрагментов включает семь разделов, каждый из которых объединяет 3D-модели однотипных деталей и сборочных единиц (рис. 1).

Разделы «Шкафы верхние» и «Шкафы нижние» построены на основе использования пяти базовых типов шкафов каждый. На рис. 2 показаны базовые модели навесных шкафов. Различные исполнения шкафов получаем в результате установки в модель соответствующих дверец; некоторые из вариантов представлены на рис. 3. Всего в библиотеке имеется 15 основных вариантов фасадов.

Модель базового шкафа, в свою очередь, строится из типовых деталей (рис. 4) — стенок, полок, петель и т.п. Для различных исполнений шкафов могут быть использованы разные фрагменты, но каждый из однотипных фрагментов имеет идентичную систему координат привязки модели в сборке. Аналогично построены модели дверец, которые формируются из ограниченного набора типовых деталей.

Геометрические размеры шкафов задаются через набор внешних переменных, что позволяет легко изменять габариты изделия в сборке. На рис. 5 показан чертеж шкафа с обозначением внешних переменных. Аналогичный подход использован и для других фрагментов.

Для вставки фрагментов в сборку может быть использована одна из предопределенных четырех систем координат (LCS_LT, LCS_LB, LCS_RT, LCS_RB). Для обеспечения возможности замены одного типа шкафа на другой имена систем координат для привязки фрагментов у всех фрагментов одинаковые (рис. 6). Каждая из систем координат имеет атрибуты «Использовать для привязки фрагмента» и «Внешняя». Направления координатных осей приняты совпадающими с базовой системой координат 3D-модели.

Использование согласованных имен координат во фрагментах позволяет осуществлять быстрое изменение (модификацию) изделий путем простого переименования фрагментов, задействуемых в сборках. Системы координат с предопределенными именами применяются во всех параметрических фрагментах деталей сборок.

Мы подробно рассмотрели принципы построения параметрических моделей навесных шкафов. Аналогично строятся модели нижних шкафов. При их построении частично используются те же элементы (фрагменты), что и для навесных шкафов, — дверцы, стенки боковые и задние, полки, типовые детали.

На основе использования библиотек параметрических фрагментов можно проектировать различные наборы кухонной мебели и получать необходимую конструкторскую документацию.

На рис. 7 показаны примеры выполненных проектов. Представленные здесь проекты имеют единую структуру сборки; переход от одного к другому выполняется простым переименованием фрагментов в соответствии с выбранным конструктивным исполнением и переопределением систем координат.

Примеры рабочих чертежей, выполненные в полуавтоматическом режиме по 3D-моделям, показаны на рис. 8.

В итоге наш пакет моделей «Мебель-3D» позволяет:

  • выполнять индивидуальное проектирование мебели в сжатые сроки;
  • осуществлять быстрое редактирование разработанных наборов мебели путем замены отдельных составляющих изделий;
  • представлять заказчику визуализированные результаты проектирования уже на этапе заключения договора на изготовление продукции;
  • формировать каталоги выпускаемой продукции, в том числе и электронные;
  • осуществлять работу с заказчиком на основе использования современных информационных технологий (электронная почта, Internet).

Если с конструкторской (T-FLEX CAD) частью проектных работ по подготовке производства разнородной по типу и назначению мебели больших проблем не возникало, то с технологической частью (T-FLEX ЧПУ и T-FLEX/ТехноПро) пришлось повозиться. Правда, здесь следует отметить, что система T-FLEX ЧПУ реально помогла программистам, а T-FLEX/ТехноПро обеспечила их необходимой документацией. И в целом мы считаем, что наш опыт применения средств параметрического проектирования T-FLEX в технологической подготовке мебельного производства можно признать в значительной степени успешным.

Теперь кратко о том, что нам удалось сделать:

  • организовать прямую передачу параметров из фрагментов в модуль T-FLEX ЧПУ для изготовления шаблонов для обработки фигурных деталей мебели (планок, филенок и т.д.);
  • осуществить параметризацию разметки отверстий в деталях;
  • произвести передачу параметров деталей из T-FLEX CAD в ТехноПро;
  • организовать выпуск комплекта технологической документации, в том числе под собственные формы документов;
  • считывать через внешние файлы информацию из T-FLEX CAD и ТехноПро с последующей передачей в программы собственной разработки.

Иллюстрации некоторых достигнутых результатов приведены на рис. 9, 10, 11.

В заключение хотелось бы отметить, что достигнуть успеха в данной работе нам помог взвешенный и практически обоснованный анализ возможностей используемых программных продуктов, а также методическая проработка задачи на основе данного анализа.

«САПР и графика» 7'2002