10 - 2003

Адаптивное моделирование в Autodesk Inventor

Термины ассоциативности

Управление связями в сборке

Адаптивная технология

Адаптивный чертеж

Механическая сборка

Конструирование в чертежах

Уравнения и параметры

Резюме

Развитие САПР-технологий осуществляется постепенно до тех пор, пока вдруг не происходит эволюционный скачок, и тогда вся ситуация кардинально меняется. В результате последнего из таких скачков в качестве стандарта утвердилось параметрическое моделирование и моделирование на базе свойств. С появлением вариационной технологии произошел другой скачок, но меньший по масштабу. Следующим достижением является адаптивное моделирование, — первая с 1985 года новая технология 3D-проектирования для промышленного производства, которая теперь доступна пользователям программных средств Autodesk.

Преимущества адаптивного моделирования:

• Благодаря простому и прямому адаптивному подходу при проектировании, программа Autodesk Inventor стала легче в использовании.

• Для определения параметрических перекрестных связей между деталями не нужно обращаться к сложным уравнениям и параметрам.

• Autodesk Inventor позволяет легко изменять взаимоотношения деталей в сборке с помощью менеджера сборки независимо от последовательности создания деталей.

Термины ассоциативности

Параметрическая связь — направленная связь, определяющая объект посредством объектов, созданных ранее. Например, объект В параметрически определен как привязанный к объекту А. Когда перемещается А, перемещается и В, однако двигать только объект В нельзя (рис. 1). Параметрические методы надежны и удобны, но часто не позволяют правильно воплотить замысел проекта.

Рис. 1

 

Вариационная связь — ненаправленная связь между двумя или несколькими объектами. Очередность их создания не влияет на редактирование. Например, линии А и В определены как параллельные и привязанные друг к другу (рис. 2). Если смещать одну линию, будет смещаться и другая. Вариационная связь позволяет точнее воплотить замысел проекта.

Рис.2

 

Свойства. До того как появились свойства (Features), модели представляли собой лишь набор граней и поверхностей. Благодаря свойствам, модели могут передавать замысел проекта. Модели с внедренными свойствами строятся не из обычных поверхностей, а из таких конструкционных элементов, как полости и ребра.

Перекрестные параметрические связи. Детали существуют не в изоляции: свойства разных деталей взаимодействуют между собой, образуя статичные и динамичные связи. Благодаря перекрестным связям между деталями, свойства одной детали могут определять размер и форму другой. Параметрические связи имеют одностороннюю направленность, например углубление в детали В определяет размер выступа в детали А (рис. 3). Если изменяется углубление, изменяется и выступ, но не наоборот.

Рис. 3

 

Протокол — отображая последовательность операций, протокол является стержнем всех современных САПР-систем. Он объединяет свойства и связи, существенно облегчая тем самым редактирование и модернизацию деталей. Некоторые САПР-системы представляют отсутствие протокола как достоинство, однако такие системы обычно менее продуктивны, так как отсутствие регистрации последовательности действий оборачивается отсутствием общей картины проекта.

Ассоциативность — это общий термин, позволяющий рассматривать все аспекты проекта через используемые в нем связи. Все современные САПР-системы используют одну или несколько из перечисленных выше технологий.

Адаптивное моделирование — новая парадигма проектирования в Autodesk Inventor, позволяющая определять взаимоотношения между деталями без обращения к параметрам или уравнениям. Для адаптивного моделирования не имеет значения последовательность создания деталей, а определяемые отношения лишены ограничений, характерных для направленных связей.

В начало В начало

Управление связями в сборке

Вариационные связи в современных САПР-системах используются для позиционирования деталей, а параметрические — для определения их формы и размеров. Если в сборке использованы тот и другой вид связей, возникают проблемы по следующим причинам:

• Последовательность, задаваемая параметрическими связями, ограничивает гибкость при внесении в проект изменений. Мало того, порядок создания свойств часто бывает произвольным и не является составной частью общего замысла.

• Существующие связи не допускают изменения последовательности, поэтому вы должны точно знать, как была создана та или иная деталь.

Суть этой проблемы можно рассмотреть на конкретном примере.

Создайте деталь А с отверстием, как показано на рис. 4. Шпиндель В будет иметь перекрестную связь с этим отверстием. Если вы измените размер отверстия, соответственно изменится и шпиндель.

Рис. 4

 

По мере развития конструкции выясняется, что на местоположение шпинделя гораздо больше влияет другая деталь — С (рис. 5).

Рис. 5

 

Такое изменение должно бы быть простым, но в действительности вызывает немалые сложности. Шпиндель придется переделать с учетом детали С, а отверстие в детали А — переопределить. Помножьте это на 20 деталей, каждая из которых имеет по 20 свойств, — и все превращается в большую проблему.

Поэтому многие компании отказываются использовать перекрестные связи между деталями, чтобы избавиться от проблем со связями в сборке.

В начало В начало

Адаптивная технология

Адаптивная технология позволяет определять размеры и форму деталей в контексте сборки, не создавая при этом сложностей со связями. Если та или иная проблема может быть решена, то она будет решена в любом случае.

Размеры, форма и местоположение деталей определяются здесь не с помощью перекрестных параметрических связей, а посредством вариационных связей.

При адаптивном подходе размер и позиция шпинделя определяются через связи сопряжения. Если изменяется позиция или отверстие, изменяется и шпиндель (рис. 6).

Рис. 6

 

Допустим, выясняется, что местоположение шпинделя в большей степени определяется деталью С (рис. 7).

Рис. 7

 

Чтобы привести все в соответствие, достаточно пометить детали как адаптивные и задать им соответствующую сопрягающую связь (рис. 8).

Рис. 8

 

В результате перемещается шпиндель В, а вместе с ним перемещается отверстие в детали А. Последовательность событий при этом не имеет значения, что очень удобно для внесения изменений в конструкцию. И нет никаких проблем со связями.

Для решения сложных задач адаптивной технологии в Autodesk Inventor вместо компонента стороннего производителя используется фирменный вариационный решатель.

В начало В начало

Адаптивный чертеж

С помощью новой функции перекрестной ассоциативности вы можете дать ассоциативную ссылку на грань или на сочленение граней из другой модели (рис. 9).

Рис. 9

 

Это расширяет существующую адаптивную технологию и помогает быстро и просто формировать общую связь между деталями во всей сборке. Такой метод позволяет работать с небывалой скоростью и с высокой эффективностью, какой бы большой и сложной ни была сборка.

Конструкторы, которые осуществляют проекты, используя повторяющиеся стандартные элементы, получают существенное преимущество, так как могут быстро создавать детали непосредственно в сборке.

В начало В начало

Механическая сборка

Механическое функционирование во многих случаях является главной характеристикой при проектировании сборки, а функция кинематики, интегрированная в Autodesk Inventor, позволяет вычислять ход и люфт деталей. Большинство современных систем проектирования предлагают некоторые возможности анализа движения, но их применение обычно ограничивается группировкой компонентов в подсборках, которые затем ведут себя как твердые тела. Адаптивная технология решает эту проблему, позволяя подсборке вести себя как механический узел из отдельных движущихся компонентов.

На рис. 10 показаны две позиции блокировочного механизма: выдвинуто и задвинуто. Для корректного определения функциональности этой конструкции задвижку необходимо рассчитать в контексте полной сборки.

Рис. 10

 

Autodesk Inventor поддерживает механизм динамического связывания (Dynamic Constraints Engine), позволяющий быстро создавать сборки и проверять конструкцию путем перетаскивания компонентов, симулируя сложные механизмы. Это позволяет определить шарнирное сцепление адаптивно, с точным вычислением полного диапазона его движений в рамках сборки, где такое сцепление будет использоваться. Следовательно, вы можете создать виртуальный прототип всей конструкции и сократить или даже вообще исключить процесс создания физического прототипа.

В начало В начало

Конструирование в чертежах

Адаптивная технология облегчает и процесс черчения. На начальной стадии проектирования часто приходится работать с очень динамичными формами и позициями, ограничиваемыми небольшим количеством известных параметров. Autodesk Inventor оптимизирует этот процесс, позволяя создавать сборки, представленные как чертежами, так и 3D-моделями с полным набором определений. Детали, имеющие только чертежную геометрию, можно точно позиционировать, задавая связи между двумерной геометрией чертежей и готовыми твердотельными моделями (рис. 11).

Рис. 11

 

С усложнением конструкции система может изменять формы в чертежах, а впоследствии свойства деталей, созданных на основе этих чертежей, будут полностью отвечать требованиям проекта.

В начало В начало

Уравнения и параметры

Уравнения, определяемые посредством параметров разных деталей, представляют собой еще один тип перекрестной параметрической связи. Уравнения часто используются в тех случаях, когда следует связать уже сконструированные детали. Разумеется, их размерность должна быть совместимой. Уравнения при некоторых видах сборки вызывают все те же проблемы, поэтому уравнения лучше всего применять для определения расчетных значений, таких как входной/выходной вращающий момент и мощность.

Одним из достоинств Autodesk Inventor является исключительная гибкость связей, включающих адаптивные определения. Благодаря использованию в уравнениях приводных параметров, адаптивные изменения непосредственно воздействуют на результаты вычислений (рис. 12).

Рис. 12

 

В начало В начало

Резюме

Каждая деталь рассчитана на работу в контексте сборки, а свойства одной детали определяют форму и размеры другой. Традиционные системы САПР предлагают механизм перекрестных параметрических связей, хорошо приспособленных для простых ситуаций, но часто непригодных в реальных условиях механических подсборок и в случае внесения непредвиденных изменений в чертежи.

Адаптивная технология программы Autodesk Inventor решает проблемы с параметрическими связями в сборке. С помощью простого интерфейса вы можете определять детали в контексте сборки, назначая им форму, размер и позицию. Адаптивная технология позволяет свободно проектировать и редактировать детали непосредственно в условиях сборки.

В начало В начало

«САПР и графика» 10'2003