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.