Создание детали в Autodesk Inventor
На этапах разработки и проектирования изделий очень важно создавать правильные модели деталей, поскольку от их полноты, качества и уровня проработки зависит общее качество проектируемых объектов. В этой статье вы найдете практические советы и рекомендации по созданию деталей в Autodesk Inventor.
Деталь – основная часть любого изделия. Она изготавливается из однородного по структуре и свойствам материала, без применения каких-либо сборочных операций. Другими словами, деталь всегда выпиливается из одного куска, отливается из одного расплава или гнется из одного листа, а не собирается из отдельных частей.
При разработке изделий с помощью автоматизированных систем важно не просто построить модели деталей, а сделать их такими, чтобы в дальнейшем по ним можно было получить всю необходимую для производства информацию. CAD-система Autodesk Inventor обладает всей необходимой функциональностью для полноценного создания деталей.
Далее в статье вы найдете информацию о ключевых этапах создания деталей в Autodesk Inventor. Соблюдать их все не обязательно, но мы настоятельно рекомендуем придерживаться описанного сценария работы.
Тщательно продумайте стратегию работы
Перед началом построения детали необходимо подумать над ее назначением, конструктивными характеристиками и технологией изготовления.
Дело в том, что построение модели детали не является самоцелью, это всего лишь инструмент проектирования. В дальнейшем по готовой модели можно оформлять чертежи, разрабатывать технологические документы, составлять управляющие программы для станков с ЧПУ, проводить над ней прочностные и тепловые расчеты, получать фотореалистичные изображения готового изделия и многое другое.
Принцип построения модели зависит от технологии ее изготовления (механообработка, точение, резание, литье, гибка, трехмерная печать и пр.), поэтому сначала определитесь со способом производства. Делать это нужно именно перед началом моделирования, поскольку, например, если вы будете строить деталь с помощью обычных операций, а потом решите получить ее развертку, то сделать это, скорее всего, не получится, и модель нужно будет полностью переделывать.
Также перед тем, как сделать деталь в Autodesk Inventor, стоит подумать о материале и сортаменте, из которых планируется деталь произвести.
Параметризация
Параметризация позволяет легко изменять геометрию, структуру и состав детали с помощью ввода числовых и логических значений переменных, а не редактирования эскизов и операций.
Например, при построении модели вала логично будет предположить, что в какой-то момент возникнет необходимость изменить его диаметр и длину. В случае построения модели без параметров для проведения таких изменений необходимо будет сначала отредактировать эскиз, исправив значение размера, отвечающего за диаметр, а потом отредактировать свойства операции, отвечающей за длину вала. Гораздо удобнее будет внести изменения в случае параметризованной детали, для этого необходимо в редакторе параметров ввести значения диаметра и длины.
Кроме того, параметризация просто необходима при создании семейств типовых деталей и деталей с исполнениями. Имена параметров в дальнейшем можно использовать как при оформлении чертежей, так и для параметризации всей сборки, в которую будут входить самые разные детали и узлы.
Создать деталь в Inventor можно с помощью окна «Параметры», которое вызывается одноименной командной на ленте на вкладке «Управление».
К сожалению, на начальных этапах не всегда возможно полностью описать все параметры будущей детали, но добавить их можно как в процессе построения, так и после того, как модель будет готова. Тем не менее, настоятельно рекомендуется перед началом создания детали описать ее основные параметры, такие как габаритные и присоединительные размеры, размеры ключевых элементов, которые влияют на ее форму и взаимодействие с другими деталями в сборке. Например, диаметры хвостовиков валов, толщина материала, диаметры крепежных и присоединительных отверстий и пр.
Создайте базовый элемент детали
Первый этап непосредственной работы над моделью – создание базового элемента детали.
Базовый элемент – это первая и главная часть детали, на основе которой будет строиться вся ее геометрия. Если деталь будет изготавливаться методом фрезеровки, то базовым элементом может быть заготовка, описывающая габариты детали, или некое основание. Если деталь предполагается изготовить гибкой, то в качестве базового элемента необходимо создать заготовку листа материала. Точеные детали рекомендуется начинать строить с тела вращения.
Для создания базового элемента выберите существующую стандартную плоскость или создайте новую и начните строить на ней эскиз.
При выборе плоскости построения и создании эскизов необходимо придерживаться следующих рекомендаций:
- Старайтесь создавать базовый элемент в плоскости XY (вид спереди) или XZ (вид сверху) и строить тело в положительном направлении оси Z. Это избавить вас от необходимости переориентировать деталь при вставке в сборку, облегчит оформление чертежей и навигацию в модели.
- Эскиз базового элемента размещайте симметрично относительно точки начала координат. Благодаря такой симметрии при дальнейших построениях не нужно будет строить дополнительные плоскости симметрии и оси, а при сборке деталей можно будет использовать существующие элементы.
- Базовый элемент детали должен быть максимально простым.
На этапе создания базового элемента самое время задуматься о параметризации модели, если вы еще не описали параметры ранее.
Сформируйте геометрию детали
После того, как определен и создан базовый элемент детали, можно переходить к формированию остальной геометрии.
Все элементы трехмерной геометрии должны быть привязаны к базовому элементу детали и другим элементам либо с помощью инструментов проецирования и наследования геометрии, либо с помощью параметров. Этот способ построения предотвратит возникновение ошибок при корректировке модели и изменении ее параметров.
Несколько советов и распространенных приемов, соблюдая которые можно построить хорошую модель детали:
- Создавайте простые эскизы. Лучше создать две трехмерных операции на базе двух простых эскизов, чем одну операцию на основе одного сложного. Например, лучше сначала построить прямоугольный эскиз и выдавить тело, а потом создать на его поверхности второй эскиз с вырезами и выдавить их с помощью операции «Выдавливание», чем строить сложный эскиз с контурами и вырезами и выдавливать за одну операцию.
- Все эскизы должны быть полностью определенными, если это возможно.
- Избегайте построения скруглений и фасок в эскизах – лучше строить их с помощью трехмерных операций.
- Для создания конструктивных элементов используйте специально предназначенные для их построения команды: отверстия, оболочки. Не изобретайте велосипед, специализированные команды оптимизированы гораздо лучше, чем создание элементов с помощью отдельных эскизов и операций.
- Используйте зеркальную симметрию и массивы, поскольку они упрощают модели и облегчают редактирование.
Назначьте для детали материал и внешнее представление
Каждой модели детали необходимо назначить материал, из которого она изготавливается. Это необходимо для того, чтобы в Autodesk Inventor можно было вычислить массу, центр масс и инерционные характеристики деталей. В дальнейшем при попадании детали в сборку ее масса будет учитываться при вычислении общей массы сборки, а при оформлении документации ее масса автоматически занесется в основную надпись чертежа детали.
В Autodesk Inventor отдельно можно назначить материал детали и внешнее представление. Материал отвечает за физические параметры модели, а внешнее представление только за внешний вид (другими словами, это текстура или однородный цвет, которым будет раскрашена модель). Например, если нам необходимо получить стальную деталь синего цвета, то ей необходимо назначить материал «Сталь», а в качестве внешнего представления выбрать «Синий».
Для назначения материала и внешнего представления используются выпадающие списки в верхней части окна Inventor.
Чтобы узнать массу детали, кликните правой кнопкой мыши на ее название в дереве модели, а затем в меню выберите пункт «Свойства Inventor». В появившемся окне на вкладке «Физические» в соответствующем поле будет отображена масса.
Если поле массы остается пустым, нажмите кнопку «Обновить». Обратите внимание, что на этой же вкладке можно назначить материал детали.
Опишите свойства детали
Мало просто создать деталь в Inventor, нужно наделить ее всеми необходимыми свойствами.
В Autodesk Inventor каждая деталь обладает целым набором свойств, которые позволяют системе однозначно идентифицировать деталь, упрощают поиск и оформление документов. Например, заполненные в детали свойства «Обозначение» и «Наименование» автоматически попадут в основную надпись при оформлении чертежа детали и в поля спецификации при оформлении документов на сборочную единицу.
Доступ к свойствам модели можно получить, кликнув правой кнопкой мыши на названии детали в дереве модели и выбрав пункт меню «Свойства Inventor».
В открывшемся окне необходимо заполнить следующие свойства:
- Наименование документа – вкладка «Документ», поле «Заголовок».
- Обозначение документа – вкладка «Проект», поле «Обозначение».
- Организация – вкладка «Документ», поле «Организация».
Также при желании можно заполнить свойства, касающиеся учета и хранения документации на деталь, авторов, проверяющих и многие другие.
Заключение
Как уже отмечалось выше, создание детали в Инвентор не сводится к простому построению трехмерной модели. Каждая деталь должна быть построена с учетом технологии ее изготовления, выбранных материалов, конструктивных и физических характеристик. Важно также при построении придерживаться простых правил, которые позволят в дальнейшем без труда применять эту деталь в сборках, легко и с минимальным количеством ошибок вносить изменения в модель и документацию.
Построение геометрической модели двигателя привода шпинделя
В рассматриваемой конструкции станка предполагается прямой привод шпинделя от двигателя, закрепленного на фланце шпиндельной головки (рабочей платформы). Для построения геометрической модели этого двигателя сначала требуется подготовить на координатной плоскости XY эскиз, приведенный на рисунке 103.
Наиболее простым способом формирования необходимой геометрии эскиза является последовательное использование команд «Прямоугольник по двум точкам и центру» и «Сопряжение». При этом центральную точку прямоугольника следует совместить с начальной точкой эскиза.
Рисунок 103 — Эскиз первого элемента модели двигателя главного привода
К полученному эскизу нужно применить команду «Выдавливание» и путем выдавливания контура эскиза на 15 мм в положительном направлении оси Z сформировать первый геометрический элемент модели двигателя (рисунок 104).
Рисунок 104 — Результат построения фланца двигателя
Далее на верхней грани полученного элемента необходимо создать эскиз в виде простой окружности диаметром 95 мм с центром в начальной точке эскиза, и путем ее выдавливания на 30 мм в положительном направлении оси Z присоединить к модели еще один элемент (рисунок 105).
Рисунок 105 — Результат построения второго элемента модели двигателя
После этого на верхней грани присоединенного элемента нужно создать эскиз, подобный тому, который приведен на рисунке 103. Но в данном случае размер стороны квадрата требуется задать равным 145 мм, а радиус скругления 20 мм. Для преобразования эскиза в присоединенный твердотельный элемент к нему нужно опять применить команду «Выдавливание» и выдавить контур эскиза на 220 мм в положительном направлении оси Z. Результат построения элемента должен выглядеть так, как показано на рисунке 106.
Рисунок 106 — Результат построения третьего элемента модели двигателя
Для приведения текущей геометрической модели к своему окончательному виду на нижней грани фланца, выделенной на рисунке 106, необходимо выполнить цилиндрическое отверстие диаметром 45 мм и глубиной 80 мм. Чтобы реализовать эту операцию нужно запустить команду «Отверстие», а затем в диалоговом окне команды:
Механизмы внешнего программного управления моделями в среде Autodesk Inventor
Содержание
Введение…………..……………….…………. …………………….… 3
1. Средства реализации каркасной технологии в
Autodesk Inventor………………………………………………. …….….…. 4
2. Управление связями в сборке………………………………….…… 8
3. Адаптивная технология……………………………………. …….. 10
4.Механическая сборка……………………………………….………. 12
Заключение. ……………….………. 13
Список литературы………. ……………………………. ……. ….. 14
Введение
Autodesk Inventor — система трехмерного твердотельного и поверхностного проектирования (САПР) компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий. Инструменты Inventor обеспечивают полный циклпроектирования и создания конструкторской документации:
— 2D/3D моделирование;
— создание изделий из листового материала и получение их разверток;
— разработка электрических и трубопроводных систем;
— проектирование оснастки для литья пластмассовых изделий;
— динамическое моделирование;
— параметрический расчет напряженно-деформированного состояния деталей и сборок;
— визуализация изделий;- автоматическое получение и обновление конструкторской документации (оформление по ЕСКД)
Система параметрического твердотельного и поверхностного моделирования в трехмерном пространстве Autodesk Inventor ориентирована на рынок машиностроения и предназначена для работы с крупными проектами, содержащими более 13 000 компонентов.
Это система, обеспечивающая наилучшую поддержку файлов AutodeskMechanical Desktop. Autodesk Inventor обеспечивает трансляцию моделей Mechanical Desktop с распознаванием структуры модели и сохранением сборочных зависимостей, а также позволяет напрямую использовать модели Mechanical Desktop как готовые компоненты в сборках Autodesk Inventor. Она поддерживает параметрический подход к проектированию и адаптивность компонентов. Инструментальные средства программыобеспечивают полный цикл конструирования и выпуска проектно-конструкторской документации.
1. Средства реализации каркасной технологии в Autodesk Inventor
Как справедливо отметил Рикард Линдгрен, Autodesk Inventor не содержит каких-либо специальных команд или инструментов с названием "Каркасное моделирование". На практике применяется комбинация штатных средств, из которых самым важным для организации наследования геометрии и параметров каркаса является "Производный компонент" (Derived component). Наследованию доступны практически любые элементы каркаса — 2D- и 3D-эскизы, рабочая геометрия (точки, оси и плоскости), параметры любых категорий, поверхности и твердые тела.
Детали, созданные на основе импортированных из каркаса эскизов и параметров, имеют общую с каркасом систему координат и генетически связаны с его геометрией. Изменения в каркасе отрабатываются в деталях-наследниках по всем цепочкам наследования внутренними механизмами Autodesk Inventor.Каркас вставляется в главную сборку первым, базовым компонентом, поэтому системы координат сборки и каркаса являются эквивалентными. Атрибуту BOM Structure детали каркаса присваивается значение Reference, чтобы каркас не мешал механике формирования спецификаций.
Все детали-наследники каркаса вставляются в сборку с нулевым смещением относительно начала системы координат сборки и в этом положении фиксируются. Другой способ фиксации заключается в наложении трех простейших зависимостей совмещения соответствующих базовых плоскостей, систем координат детали и сборки.
В каркасных моделях достаточно широко применяются уровни детализации (LOD), а также детал подстановки для подсборок с целью экономии ресурсов.
Приведенная выше процедура построения каркасной сборки отличается классической одноуровневой схемой наследования, при которой у каждого компонента сборки имеется только один родитель — каркас. Для визуализации "генетических" связей между компонентами можно использовать доступное в виде предварительного релиза приложение iMap.Многоуровневые каркасные модели.
В целом ряде областей проектирования — например, в металлоконструкциях — приходится создавать большое количество функционально схожих типовых сборок и деталей-наследников каркаса, а вручную оформлять весьма похожие чертежи бывает достаточно тоскливо.
Сама собой возникает идея автоматизации выпуска чертежей. Однако решение этой задачи в Autodesk Inventor наталкивается на целый ряд серьезных ограничений, обстоятельно рассмотренных в статье Брайана Экинса.Было бы очень удобно при создании главной каркасной сборки применять тиражируемые детали, а лучше — сразу сборки, заранее создаваемые вместе с чертежами как стандартные библиотечные компоненты. Но как на этапе формирования библиотеки предусмотреть установление в будущем ассоциативной связи еще не существующим каркасом?
Возможным решением этой проблемы является переход от одноуровневых к многоуровневым схемам построения каркасных моделей.
Все типовые компоненты будущей главной сборки создаются как библиотечные сборки (или детали) по классической одноуровневой каркасной схеме.
Каждая деталь типовой сборки создается как производный компонент от локального каркаса своей сборки и связана только с ним. Такое построение гарантирует ассоциативную связь геометрии компонентов сборки с геометрией локального каркаса. В локальном каркасе предусматриваются управляемые извне параметры и геометрия, множество которых определяется спецификой области проектирования.
Поскольку типовая параметризованная сборка создается заранее, мы в состоянии снабдить ее всеми необходимыми чертежами и спецификациями, подготовленными вручную с использованием штатного пользовательского инструментария Autodesk Inventor.Применение библиотечной сборки в конкретном проекте выполняется в четыре этапа.
Сначала она клонируется средствами утилиты Design Assistant в отдельную папку внутри рабочей папки проекта — с возможным переименованием компонентов и при непременном сохранении всех внутренних ссылок между моделями и чертежами.
На втором этапе устанавливается связь типовой подсборки-клона с главным каркасом. Для этого ее локальный каркас с помощью инструмента Производный компонент делается производным от глобального каркаса с наследованием всех необходимых локальному каркасу параметров и геометрии.
На третьем этапе на локальный каркас накладываются все требуемые геометрические и размерные зависимости, после чего он окончательно принимает геометрию, предписанную глобальным каркасом. В силу врожденных "генетических" связей обновятся все компоненты подсборки-клона, а также ассоциативно связанные с ними чертежи.
На последнем, четвертом этапе обновленная подсборка — клон вставляется в главную сборку и фиксируется в ее системе координат.
Благодаря установленной связи двух каркасов дальнейшее обновление компонентов подсборки — клона при изменениях геометрии и параметров глобального каркаса отрабатывается уже средствами Autodesk Inventor автоматически.
Представленная технология позволяет одновременно решить две задачи: геометрический моделирование autodesk inventor.
1) обеспечивается ассоциативная связь каждого компонента модели с геометрией глобального каркаса через локальный каркас в качестве посредника;
2) типовые подсборки могут содержать полные комплекты заранее подготовленных и оформленных рабочих чертежей, ассоциативно связанных с моделями. Немаловажно и отсутствие каких либо ограничений на количество уровней в каркасной схеме ("вторая производная" — не предел).
Такую схему построения многоуровневой каркасной модели называется "каркас в каркасе". Эта схема обладает рядом достоинств.
Во-первых, главный каркас избавляется от огромного количества эскизов, рабочей геометрии и параметров, которые выносятся на уровень локальных каркасов. Количество одних только параметров модели уменьшается на порядок. Глобальный каркас оставляет за собой связь с внешними переменными проекта и теперь содержит только те параметры и геометрию, которые необходимы ему для управления независимыми параметрами локальных каркасов компонентов главной сборки.
Во-вторых, построение моделей подсборками обеспечивает существенный выигрыш во времени по сравнению с работой на уровне отдельных деталей.
В-третьих, "малой кровью" удается получить по крайней мере часть типовой чертежной документации.
Если библиотечные подсборки и детали проработаны тщательно, работа с ними на уровне главной сборки уже не требует от пользователя изощренных навыков, унифицирует процедуры построения моделей, упрощает коллективную работу над проектом, а также передачу проекта от одного сотрудника другому и снижает порог вхождения в технологию нового персонала.
Каркасная технология позволяет распараллеливать проектирование непосредственно не связанных между собой частей общей конструкции.
Хорошим примером области применения многоуровневых каркасных сборок является проектирование фасадных витражей сложной пространственной геометрии, особенности которых довольно подробно рассмотрены в статье, опубликованной ранее.
2. 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:
1. 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.
2. 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. 1. Шпиндель В будет иметь перекрестную связь с этим отверстием. Если вы измените размер отверстия, соответственно изменится и шпиндель.
Рисунок 1 – Моделирование в Autodesk Inventor
По мере развития конструкции выясняется, что на местоположение шпинделя гораздо больше влияет другая деталь — С (рис. 2).
Рисунок 2 – Моделирование в Autodesk Inventor
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.
3. 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. 3).
Рисунок 3 – Моделирование в Autodesk Inventor
Допустим, выясняется, что местоположение шпинделя в большей степени определяется деталью С (рис. 4).
Рисунок 4 – Моделирование в Autodesk Inventor
Чтобы привести все в соответствие, достаточно пометить детали как адаптивные и задать им соответствующую сопрягающую связь (рис. 5).
Рисунок 5 – Моделирование в Autodesk Inventor
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.
4.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. 6 показаны две позиции блокировочного механизма: выдвинуто и задвинуто. Для корректного определения функциональности этой конструкции задвижку необходимо рассчитать в контексте полной сборки.
Рисунок 6 – Моделирование в Autodesk Inventor
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.
Заключения
Autodesk, Inc. (NASDAQ: ADSK) — компания, крупнейший в мире поставщик программного обеспечения (САПР) для промышленного и гражданского строительства, машиностроения, рынка средств информации и развлечений.Начиная с выпуска AutoCAD в 1982 году, компанией Autodesk был разработан широкий спектр решений для архитекторов, инженеров, конструкторов, позволяющих им создавать цифровые модели. Технологии Autodesk используются для визуализации, моделирования и анализа поведения разрабатываемых конструкций на ранних стадиях проектирования и позволяют не просто увидеть модель на экране, но и испытать её. Сейчас насчитывается более 9 млн пользователей Autodesk по всему миру.
Autodesk основана в 1982 году Джоном Уолкером (англ. John Walker) и двенадцатью другими сооснователями, штаб-квартира компании расположена в Сан-Рафаэле (Калифорния, США), имеет представительство в России и странах СНГ.
Список литературы
1. Гордеев, А.С. Моделирование в агроинженерии; Мичуринск: Мичуринского госуд. аграрного ун-та — М., 2008. — 283 c.;
2. Горшков, А.Ф. и др. Компьютерное моделирование менеджмента; Экзамен — М., 2007. — 624 c.;
3. Гринберг, А.С.; Шестаков, В.М. Информационные технологии моделирования процессов управления экономикой: Учебное пособие; Юнити-Дана — М., 2003. — 399 c.;
4. Гузненков В. Н., Демидов С. Г. Autodesk Inventor в курсе инженерной графики; Машиностроение — Москва, 2009. — 146 c.;
5. Гузненков В. Н., Журбенко П. А. Autodesk Inventor 2012. Трехмерное моделирование деталей и создание чертежей; ДМК Пресс — М., 2012. — 120 c.;
6. Гузненков В.Н. Autodesk Inventor в курсе инженерной графики. Учебное пособие для вузов. Гриф УМО МО РФ; Горячая линия — Телеком — М., 2009. — 238 c.
SolidCAM для Autodesk Inventor. Заочный мастер-класс. Занятие 1
Как уже отмечалось (см. «САПР и графика», № 1’2006), нам чаще приходится встречаться не на страницах журнала, а «вживую». Что же на этот раз заставило меня взяться за перо? Конечно же, посмотрев на заголовок, вы с легкостью ответите — SolidCAM. И частично будете правы: действительно, эта программа, претерпевшая в последнее время значительные изменения, заслуживает отдельного разговора. SolidCAM 2006 (версия 10), разработанная компанией SolidCAM Ltd, полностью интегрируется в MicroStation/J Modeler, SolidWorks, AutoCAD (www.autocad.ru) и Autodesk Inventor Series/Professional (www.inventor.ru), что позволяет создавать законченные CAD/CAM-решения, в том числе основанные на платформах AutoCAD и Autodesk Inventor. В апреле 2006 года SolidCAM 2006 R10.1 была сертифицирована компанией Autodesk, Inc. как технологическое приложение к Autodesk Inventor 11, предназначенное для подготовки управляющих программ механообработки на станках с ЧПУ токарной, фрезерной и эрозионной групп.
Однако для изложения этой информации хватило бы и обыкновенной заметки в разделе новостей. Одним из поводов, заставивших меня взяться за написание статьи, стали многочисленные встречи с технологами-программистами и конструкторами, во время которых разгорались горячие диспуты между сторонниками и противниками использования SolidCAM в работе.
Дело в том, что все свои выступления на семинарах, выставках, лекциях или мастер-классах я начинаю с рассказа об ответственности конструкторов перед технологами-программистами ЧПУ. Естественно, речь идет прежде всего о передаче электронных данных (чертежей и моделей), поскольку о «прелестях» применения бумажных носителей было сказано уже немало.
Так что же вызывает наибольшие споры в моих выступлениях? Чтобы ответить на этот вопрос, придется процитировать самого себя.
Цитата 1. «Экономическая выгода от использования станков с ЧПУ зависит от полноты и правильности выполнения работы каждым — от конструктора до оператора станка».
С этим не согласны мои оппоненты. Практически никто из конструкторов, с которыми я общался, не хочет брать на себя ответственность за участок работы, связанный с механообработкой, считая, что его дело — передать необходимую документацию технологам, а не вникать в технологию изготовления деталей или узлов. Попробуем разобраться — так ли это? Постараюсь еще раз убедить в своей правоте вас, уважаемые читатели, а вместе с вами — и специалистов конструкторских служб.
В чем, на мой взгляд, не правы конструкторы, слагающие с себя ответственность за конечный результат? Во-первых, в том, что они не хотят отвечать за так называемую технологичность детали или узла. Не секрет, что весь процесс моделирования (если говорить о трехмерном моделировании) конструкторы ведут так, как удобно им, не заботясь о том, как будет организована работа с этой моделью в дальнейшем. Здесь я хочу напомнить (быть может, тем самым вновь наступая на любимую мозоль конструкторов), что в настоящее время большинство предприятий работает и процветает за счет выпуска продукции, а не за счет создания компьютерных моделей своих изделий и конструкторской документации.
Кроме того, нельзя не упомянуть и о том, что с появлением конструкторских систем, базирующихся на так называемой эскизной геометрии, возникли правила и рекомендации по поэтапному созданию трехмерной модели из наиболее простых элементов и эскизов. Однако к настоящему времени эти правила почему-то оказались забытыми. Более того, наблюдается тенденция к созданию модели детали «за один эскиз», то есть к уменьшению дерева построения при существенном усложнении эскизной геометрии. При таком подходе, когда технологи в своей работе не могут гибко управлять конструктивными элементами модели, эффективное использование средств автоматизации невозможно. Считаю, что вся ответственность за это лежит на конструкторских службах, и меня никто еще не убедил в обратном. И пока не будут изменены принципы взаимодействия между конструкторскими и технологическими службами предприятия, технологи вправе отказываться принимать на себя ответственность за несоблюдение сроков выпуска продукции, поскольку переданные им графические данные без дополнительного и полного перестроения применять просто невозможно. И они будут правы… Но лучше ли от этой правоты предприятию?
Из файла помощи Autodesk Inventor
В файл Inventor можно импортировать (с применением соответствующих функций вставки) файлы форматов DWG и DXF. Для этого можно использовать следующими способами:
• в файлах деталей (*.ipt) — выберите Вставить файл AutoCAD на панели 2М Эскиз;
• в файлах изделий (*.iam) — выберите Вставить файл AutoCAD на панели Эскиз изделия;
• в файлах рисунков (*.idw) — выберите Вставить файл AutoCAD на панели 2М чертеж.
При открытии или импорте (вставке) файла AutoCAD в Autodesk Inventor:
• данные можно просмотреть в пространстве модели или листа;
• выбрать формат единиц файла;
• выбрать импортируемые слои;
• выбрать геометрические объекты в окне просмотра.
Во-вторых, конструкторы вспоминают о допусках на размеры, как правило, не при построении и моделировании, а только на стадии выпуска конструкторской документации (чертежа) (рис. 1). В результате размеры построенной модели или линий не соответствуют размерам на готовом чертеже, а ведь именно эта графическая информация используется технологами при расчете управляющих программ. Кроме того, если для многих конструкторов допуски на размер являются лишь предметом оформления чертежа, то для технологов этот параметр обязателен и очень важен. Поэтому даже при передаче графических данных (чертежа или модели) в электронном виде основным документом для технологов остается чертеж. И вновь они тысячу раз правы, утверждая, что прямое использование конструкторских данных им недоступно и что в несоблюдении сроков выпуска продукции нет их вины.
Надеюсь, эти примеры, дополняющие примеры из предыдущей статьи, еще раз подтвердят правоту моих слов об ответственности конструкторских служб за участок работ по механообработке на станках с ЧПУ.
Цитата 2. «Многие проблемы, связанные с передачей графических данных от конструктора к технологу, можно решить, если использовать в технологических подразделениях интегрированные CAD/CAM-решения».
С чем не согласны мои оппоненты на этот раз? Большинство технологов утверждают, что поскольку они всегда вынуждены полностью переделывать работу за конструкторов, то можно применять абсолютно любую удобную для работы графическую систему.
Попробую опровергнуть такую точку зрения и доказать, что использовать интегрированные решения значительно проще и эффективнее, особенно когда необходимо перерабатывать или перестраивать полученную от конструкторов графическую информацию. Тем более что это напрямую связано с еще одним поводом, заставившим меня взяться за перо (точнее, сесть за компьютер).
Таким поводом стали многочисленные вопросы, задаваемые в интернет-форумах: «Что такое SolidCAM?», «Как в нем работать?», «Где можно посмотреть?», «Где взять документацию?»… Именно для устранения информационного голода о программном продукте SolidCAM мы и решили опубликовать цикл статей под общим названием «SolidCAM для Autodesk Inventor (заочный мастер-класс)». Считаем, что это оптимальный вариант, поскольку читательская аудитория журнала значительно превышает количество слушателей, имеющих возможность посетить очные мастер-классы.
На первом занятии мы затронем темы, напрямую связанные с вышеописанными примерами взаимодействия конструкторов и технологов, рассмотрим возможности использования старых разработок при работе в Autodesk Inventor и тем самым докажем заявленный тезис об эффективности интегрированных решений, а также ответим на вопрос, с чего начинается подготовка управляющих программ обработки в программе SolidCAM для Autodesk Inventor.
В приведенном ниже упражнении предлагается подготовить процесс токарно-фрезерной обработки детали, изображенной на рис. 2, используя графическую информацию с двумерного чертежа в формате DWG (рис. 3).
Для разъяснения некоторых функциональных возможностей я буду делать ссылки на содержание файлов помощи Autodesk Inventor и SolidCAM.
Программа SolidCAM — это интегрированное решение, работающее с файлами деталей и узлов Autodesk Inventor, поэтому для подготовки процесса обработки детали создадим новый IPT-файл и импортируем часть геометрических данных из чертежа (рис. 4).
Для редактирования размеров импортируемой геометрии необходимо задать геометрические зависимости (вертикальность, горизонтальность, касательность и т.п.), после чего можно приступить к технологической проработке графической информации и использования параметров допусков размеров. При этом следует заметить, что допуски размеров не импортируются, поскольку на чертеже эти параметры являются вспомогательной (оформительской) информацией.
Преимущество 1. При импорте размеров из файла чертежа все размеры становятся параметрическими, а их значения — равными фактическим размерам геометрических элементов. Это свойство можно использовать при обработке и корректировке конструкторских данных, получаемых технологами для своей работы. Следует учесть, что выполненный в масштабе чертеж при импорте файла необходимо привести к масштабу 1:1.
Для задания параметров допусков размеров используется команда Свойства размеров. Укажите необходимый тип допуска и установите фактическое значение размера элемента (номинал, нижний, верхний или средний) (рис. 5).
Выполните аналогичные действия с остальными размерами, завершите создание эскизной геометрии и сохраните деталь Inventor. В результате вы получите корректные графические данные, предназначенные для подготовки проекта токарно-фрезерной обработки.
Преимущество 2. Функциональные возможности Autodesk Inventor позволят технологам просто и быстро переработать полученные от конструкторов неполные и некорректные графические данные в данные, пригодные для подготовки управляющих программ для механообработки.
Функциональные возможности Autodesk Inventor
Аналогичные действия можно произвести и с размерами модели детали или узла при работе с трехмерными геометрическими данными Autodesk Inventor. При редактировании эскизов элементов для этого используются те же функции, а при задании параметров допусков размеров и установки фактического значения размера в модели — функция Параметры (Свойства -> Параметры).
Несомненно, у уважаемых читателей, среди которых немало конструкторов, возникнет более чем правомерный вопрос: «Если это так легко и просто, то почему подобной корректировкой должны заниматься именно технологи?» Действительно, поскольку, как уже отмечалось, размеры допусков важны не только для технологов, но и для конструкторов, последние могут и должны использовать эти возможности при проектировании деталей и узлов. Но даже на стадии оформления чертежей лучше не вносить допуски на лист, а воспользоваться размерными параметрами модели. Это не только облегчит труд технологов и исключит дополнительные потери времени при технологической подготовке производства, но и поможет вам, конструкторам, выполнить проверку модели спроектированного изделия на возможность различных коллизий между элементами, а также устранить ошибки в случае неправильного назначения допусков и посадок.
Функциональные возможности SolidCAM
Токарно-фрезерный модуль SolidCAM поддерживает следующие типы станков с ЧПУ:
• 3-осевой токарно-фрезерный станок (тип XZC) (рис. 7);
• 4-осевой токарно-фрезерный станок (тип XYZC) (рис. 8);
• 5-осевой токарно-фрезерный станок (тип XYZCB) (рис. 9).
Заметим, что вышеописанные функциональные возможности недоступны для пользователей многих других CAD-систем и не могут применяться в Autodesk Inventor для импортируемых трехмерных объектов. Может, именно это и является основной причиной «упрямства» технологов, которые просто не знают о существовании таких возможностей. Надеюсь, что теперь этот пробел в знаниях устранен и вы, уважаемые читатели-технологи (и не только технологи), захотите использовать все преимущества системы Autodesk Inventor в своей работе.
Продолжим подготовку процесса обработки детали.
Программа SolidCAM может использовать как трехмерные твердотельные, поверхностные или смешанные модели деталей и узлов, так и двумерные данные, поэтому после технологической проработки чертежной информации все готово к созданию управляющей программы для станков с ЧПУ.
Как уже отмечалось, программа SolidCAM работает непосредственно в среде Autodesk Inventor, поэтому для начала процесса обработки выбирается команда SolidCAM, расположенная в верхнем меню окна Autodesk Inventor, а затем — тип обработки (Новая -> Токарно-фрезерная ).
В окне Параметры операции необходимо определить полный путь сохранения проекта обработки, задать имя проекта и указать модель детали Autodesk Inventor, с которой проект SolidCAM ассоциативно связан. Когда эти параметры введены и подтверждены, в диалоговом окне становятся доступными остальные параметры: Система ЧПУ (определяющий постпроцессор, который будет использоваться для генерации готовой управляющей программы), Ноль детали (определяющий расположение технологических систем координат обработки), Модель детали, Модель заготовки или Границы заготовки (для токарной и токарно-фрезерной операции), Зажим — Главный шпиндель и Противошпиндель (для токарной и токарно-фрезерной операций) (рис. 10).
При определении технологических систем координат в программе SolidCAM могут использоваться два режима.
В нашем примере используется Проекционный режим определения технологических систем координат. Создаем токарную и фрезерную системы координат, как показано на рис. 11 и 12.
Из файла помощи SolidCAM
Ноль детали:
• режим Многосторонняя обработка позволяет создать проект обработки с непосредственным использованием пространственной модели. Вы можете задавать расположение Ноля детали и ориентацию осей, выбирая точки на пространственной модели или используя уже созданную в Autodesk Inventor систему координат;
• Проекционный режим позволяет создать проект обработки при помощи плоских видов 2D-эскизов в плоскости XY. В большинстве случаев этот режим применяется после импорта двумерных геометрических данных или когда нет необходимости в создании пространственной модели.
Здесь необходимо сделать некоторые пояснения и рассмотреть принципы работы программы SolidCAM и проект обработки SolidCAM.
Структура проекта SolidCAM состоит из файла проекта SolidCAM (файл <Имя проекта>.prt), рабочего каталога (каталог <Имя проекта>), файла сборки Autodesk Inventor (файл <Имя проекта>.iam), в которую входят два файла: CAM.ipt, содержащий различную вспомогательную информацию, и копия исходной детали/узла, ассоциативно связанная с первоначальной геометрией — DesignModel.ipt (при обработке детали) или DesignModel.iam (при обработке узла) (рис. 13).
Для создания вспомогательных и/или дополнительных геометрических данных, необходимых технологу при подготовке обработки детали или узла в программе SolidCAM, используются все функциональные возможности Autodesk Inventor по работе с деталями и сборками.
Чтобы продолжить подготовку процесса обработки детали, необходимо задать границы заготовки.
В нашем примере для определения границы заготовки используется режим Контурный, использовать который возможно при наличии геометрических элементов, описывающих границу. В случае отсутствия таких элементов их следует создать средствами Autodesk Inventor в режиме редактирования детали. Переключитесь из режима SolidCAM Manager в режим Модель, отредактируйте/постройте новый эскиз в компоненте сборки CAM.ipt, как показано на рис. 14, и завершите редактирование сборки.
Выберите команду Границы заготовки и в режиме Контур определите ее границы (рис. 15).
В процессе визуализации траектории обработки программа SolidCAM выполняет контроль столкновения инструмента с элементами крепежной оснастки. При этом для фрезерной операции обработки крепежная оснастка необязательна и задается в виде трехмерных компонентов сборки, а для токарной и токарно-фрезерной операций определение зажима обязательно, и его геометрия задается схематично, в виде двумерного замкнутого контура. Непременным условием схематично заданной геометрии главного шпинделя и противошпинделя (если он применяется) является пересечение или касательность геометрических элементов с границами заготовки.
Постройте и задайте геометрию зажима по аналогии с определением границ заготовки (рис. 16).
Из файла помощи SolidCAM
Модель заготовки (для фрезерной операции):
• режим Контурный позволяет задать 2D-геометрию заготовки с помощью цепочки элементов геометрии (линии, дуги, сплайны, грани и т.д.), которые должны быть указаны до начала ее определения;
• режим 3D-модель дает возможность задать модель заготовки путем выбора 3D-модели, которая должна являться компонентом сборки;
• режим Заготовка (Авто) позволяет автоматически построить каркасный параллелепипед вокруг модели с заданными значениями припусков по осям.
Границы заготовки (для токарной и токарно-фрезерной операций):
• режим Размер позволяет задать границы заготовки (всегда тело вращения) относительно определенной технологической системы координат обработки;
• режим Контур дает возможность задать границу заготовки, определяемую с помощью цепочки элементов геометрии (линии, дуги, сплайны, грани и т.д.), которые должны быть указаны до начала ее определения;
• режим 3D-модель позволяет задать границы заготовки выбором трехмерной геометрии, вокруг которой автоматически создается эскиз оболочки, представляющей собой контур тела вращения в плоскости ZX токарной системы координат, необходимого для создания геометрии детали;
• режим Цилиндр дает возможность задать границы заготовки в виде цилиндра или трубы вокруг выбранной трехмерной модели.
Для подготовки и расчета траектории токарной обработки во всех технологических системах используется только двумерная геометрия. При обработке трехмерных твердотельных или поверхностных моделей для ее получения требуется построить дополнительное осевое сечение, что не всегда позволяет отображать конечную геометрию после токарной обработки при необходимости последующей фрезерной обработки граней. В программе SolidCAM этот недостаток отсутствует, поскольку при задании трехмерной обрабатываемой модели автоматически рассчитывается двумерная геометрия с учетом дополнительных последующих переходов обработки.
В рассматриваемом примере обрабатываются двумерные геометрические данные, поэтому данный шаг необязателен.
Параметр Материал заготовки используется для определения обрабатываемого материала, что облегчает задание режимов резания для фрезерных переходов обработки. Применение этого параметра эффективно только после проведения предварительной подготовки, связанной с заполнением таблицы Скорости&Подачи по умолчанию.
Из файла помощи SolidCAM
Модель Детали
• Модель Детали (для фрезерной обработки) — это трехмерная модель, которую необходимо получить после проекта обработки. Как правило, это конструкторская модель;
• Модель Детали (для токарной и токарно-фрезерной обработки) — это трехмерная модель, которую необходимо получить после проекта обработки, включающая автоматически созданный эскиз оболочки или осевого сечения детали (см. рис. 17).
На этом задание всех обязательных параметров для подготовки процесса токарно-фрезерной обработки заканчивается и можно приступать непосредственно к обработке. Но об этом мы поговорим на следующих занятиях нашего заочного мастер-класса, где вы узнаете о создании токарных и фрезерных переходов обработки детали, визуализации и контроле траектории, настройке постпроцессора и получении управляющей программы.
Пользуясь случаем, приглашаю вас, уважаемые читатели, посетить наши семинары и ставшие традиционными мастер-классы и конференции, посвященные практическому использованию программного обеспечения. О сроках проведения, условиях участия и регистрации всегда можно узнать в разделе «События» на сайте www.csoft.ru/actions.
Для тех, кто захочет выполнить упражнения нашего заочного мастер-класса самостоятельно, сообщаю, что у вас есть возможность заказать демонстрационную версию SolidCAM (www.csoft.ru/actions/text_8360.html), которая поможет ознакомиться с функциональными возможностями программы, оценить удобство ее интерфейса и пройти экспресс-курс самостоятельного обучения.
Закончить это занятие мне хотелось бы информацией о том, что нового появилось в версии SolidCAM 2006 R10.1. Поскольку рамки журнальной публикации не позволяют подробно описать все новые возможности и усовершенствования, расскажу о них тезисно.
Из файла помощи SolidCAM
Скорости&Подачи по умолчанию
Данная таблица позволяет задать Материалы заготовки и инструмента и определить для каждой комбинации материалов различные величины Скорости вращения и Подачи.
В диалоговом окне показано дерево управления материалами и заданы параметры скорости и подач для каждой из выбранных пар материала инструмента и заготовки. Это позволяет при назначении в проекте обработки материалов заготовки и инструмента автоматически заполнять поля режимов резания.
Итак, что нового?
1. Как уже было сказано, новейшая версия SolidCAM интегрирована в Autodesk Inventor 11 и сертифицирована компанией Autodesk, Inc.
2. Улучшены пользовательский интерфейс программы и настройки системы.
3. Добавлены функции ассоциативности с моделью заготовки при задании ее как 3D-модели Autodesk Inventor.
4. Появилась возможность использования функций ТехПроцесса из SolidCAM Manager.
5. Добавлена функция работы со сжатым проектом обработки SolidCAM, позволяющая хранить все рабочие файлы проекта в сжатом виде, что экономит ресурсы компьютера. При этом каждый пользователь может выбрать, в каком формате работать — сжатом или обычном.
6. Автоматизированы функции создания проекта обработки — определение технологической системы координат, моделей заготовки и детали.
7. Добавлен новый стандартный инструмент — Метчик, при выборе которого система автоматически переходит к циклу обработки Нарезка резьбы.
8. Реализована функция задания глубины сверления и обработки фасок с учетом угла конусности режущего инструмента.
9. Добавлена возможность использовать для перемещения между переходами не плоскость безопасности, а плоскость, заданную пользователем, которая ассоциативно связана с геометрией модели.
10. В переходе контурной обработки добавлена стратегия обработки По спирали, обеспечивающая движение инструмента по контуру с постоянным снижением по оси Z.
11. Добавлена возможность определения зоны обработки по углу нормали в точке контакта — величины Минимальный угол и Максимальный угол определяют область обработки.
12. Появилась возможность задания припуска на контролирующие поверхности.
13. Добавлены функции обработки разрывов на поверхностях в переходе 3D-модель, что позволяет эффективно управлять траекторией обработки и минимизировать число отходов.
14. В токарной и токарно-фрезерной обработках реализована возможность использовать противошпиндель.
15. Добавлена функция автоматического удаления расщепленного материала при визуализации.
Автор будет признателен читателям за отзывы на эту статью и за пожелания, касающиеся полноты и методики изложения представленных материалов.