Для последнего десятилетия характерно, что мощные графические системы, прежде всего системы трехмерной графики, еще недавно вследст­вие высокой стоимости аппаратно-программных комплексов доступные лишь очень узкому кругу специалистов, теперь реализованы на дешевых и массовых моделях компьютеров в операционной среде Windows и стали доступными для массовых пользователей. В частности, на базе популярной графической системы Autocad интенсивно развиваются все более мощные версии системы Mechanical Desktop с широкими возможностями поверхно­стного и твердотельного моделирования. Трехмерное моделирование вместе с развитыми функциями параметризации модели многократно ускоряет процесс проектирования конструкций.

Технику и технологию формирования трехмерных образов сборочных узлов лучше показать на конкретном примере. Для этого рассмотрим после­довательность проектирования рычажного прижима для фиксации заготовок конструкций под сварку. На этом примере, выполняемом с использованием сре­ды Mechanical Desktop, можно видеть, что проекти­рование сложных конструкций часто удобно вести путем формирования образов отдельных простых деталей, из которых затем достаточно легко соби­рается узел или конструкция. После завершения формирования трехмерной модели конструкции могут быть автоматически получены стандартные проекционные чертежи. Следует отметить, что це­лью рассмотрения данного примера является не подробное изучение системы, а лишь пояснение логики проектирования, обеспечивающей ком­фортные условия и высокую производительность работы проектировщика.

В состав проектируемого узла фиксации (рис. 1.20) входят прижим 1, шпиндель 2 и стойка 3. В состав прижима, в свою очередь, входят основа­ние, рычаг, рукоять, шатуны и оси.

Проектирование начнем с основания прижима. Эту деталь можно представить в виде двух параллеле­пипедов, один из которых расположен горизонтально,

Рис. 1.21. Создание наброска произ - Рис. 1.22. Преобразование наброска в вольной формы эскиз

а другой — вертикально. За базовый элемент примем горизонтальный па­раллелепипед. Далее последовательность проектирования следующая.

Создание базового элемента. Откроем новый файл (New). Нарисуем полилинией замкнутый контур произвольной формы (рис. 1.21). Система автоматически преобразует набросок в эскиз (рис. 1.22) (Part SketchVProfile — здесь и далее в скобках приведены выполняемые системой команды, зада­ваемые, как правило, указанием соответствующей пиктограммы). Каждой линии контура автоматически присваивается собственный номер, начиная с О, который появляется на всех элементах контура. На каждый элемент контура система стремится наложить предварительные связи. Так, на линии, угол наклона которых к осям на наброске не превышает 4° (устанавливается при настройке системы), автоматически задаются условия горизонтальности и вертикальности. Можно видеть (см. рис. 1.22), что элементы 1 и 3 автомати­чески стали горизонтальными и на них появились служебные символы (за­висимости) Н, которые показывают пользователю наложенные условия го­ризонтальности.

Важно отметить, что система постоянно контролирует степень опре­деленности эскиза и выдает сообщение о недостающем количестве размеров или связей, необходимых для его полной определенности. В данном случае эскизу недостает четырех зависимостей. Линии, на которые, возможно, сле­дует наложить связи, на экране подсвечиваются пунктиром.

Задание зависимостей и простановка размеров. Условия вертикаль­ности для двух сторон прямоугольника устанавливаются путем указания на соответствующие линии мышью (PartSketch Add ConstraintsWertical). Они принимают вертикальное положение, а рядом с номером линии появляется значок зависимости, в данном случае V (рис. 1.23). Для того чтобы назна­чить стороне прямоугольника размер (PartVAdd Dimension), нужно либо ука­зать мышью на эту сторону и показать местоположение размера, либо

іійііе--------- ч щелкнуть мышью на отрезках, между которыми

требуется проставить размер, и после этого ука­зать местоположение выносной линии. Резуль­тат действий виден на рис. 1.23.

Цосле того как установлена последняя связь или зависимость, система выдает сообще­ние о полной определенности чертежа и при попытке наложить еще одну связь сообщает, что вводимая связь является избыточной. Эскиз определен полностью, поэтому можно присту­пать к преобразованию плоского эскиза в трех­мерный объект. Для этого предусмотрены такие функции, как выдавливание, вращение, вытяги­вание по определенной траектории или натягивание объекта между не­сколькими сечениями. В нашем случае применяем выдавливание.

Преобразование эскиза в ЗИ-образ. По команде вы­бранной пиктограммы (Part

Sketch FeaturesExtrude) появ­ляется диалоговое окно, в котором назначается опция выдавливания (рис. 1.24). В данном случае это Base (ба­зовый) и Blend (на расстоя­ние), а в пункте SizeDistance указывается высота выдавли­вания 15 мм. Система указы­вает направление выдавлива­ния на изображении чертежа на экране в виде стрелки си­него цвета и спрашивает, нужно ли сменить направле­ние. При ответе происходит выдавливание эскиза на за­данную высоту (рис. 1.25).

Для построения верти­кального параллелепипеда назначаем плоскость по­строения на верхней грани базового элемента, указав РцС. 1.24. Диалоговое окно выбора параметров выбранную грань (PartXNew преобразования эскиза в трехмерный образ

Sketch Plane). Дальнейшие построения будут вестись в этой плоскости. На­бросок контура выдавливания и преобразование его в эскиз выполняется так же, как было показано на рис. 1.21—1.23. На короткие стороны полу­ченного прямоугольника накладываем условия коллинеарности соответ­ствующим граням базового элемента (рис. 1.26). Каждому размеру присваи­вается свой уникальный номер и имеется возможность поставить один раз­мер в зависимость от другого посредством алгебраической формулы. Полу­ченный новый контур выдавливаем на высоту 27 мм. В окне выбора режима выдавливания указываем Join (соединение). Результат выдавливания виден нарис. 1.27.

В вертикальной части полу­ченного основания должен быть выполнен треугольный вырез. Для его построения воспользуемся ра­бочей плоскостью. Рабочая плос­кость — это вспомогательный ин­струмент, не отображаемый на окончательном изображении, но помогающий перенести плоскость построения в любую удобную для нас позицию.

На рис. 1.28 изображено диалоговое окно (PartYWork Featu - resYWork Plane), где нужно устано­вить режим Planar Parallel (па­раллельно плоскости) и Offset. Ука­жем расстояние dl/2 и мышью — боковую грань горизонтального параллелепипеда. Получим рабо­чую плоскость, и, если установлен флажок Create Sketch Plane,

плоскость построения переносится на рабочую плоскость.

Последовательность предварительных построений рассмотрена выше. После того как эскиз полностью определен, в диалоговом окне выдав­ливания установим режим Cut (вырезать) и Mid Plane (от середины), а в разделе Size — значение 24 мм. Получена заготовка детали, перейдем к отверстиям и галтелям.

Создание конструктивных элементов. В диалоговом окне (Part Placed FeaturesYFillet) (рис. 1.29) установим значение радиуса скруглення, ука­зав, что радиус постоянен по всей длине, и включим Apply'. При указании граней, между которыми нужны скруглення, увидим результат (рис. 1.30).

Для получения отверстий пиктограммой откроем диалоговое окно функции отверстий (PartYPlaced FeatureYHole). Высвечивается слайд вида от­верстия, где имеются переключатели С’Bore (отверстие с зенковкой) и Through (сквозное). Установим параметры, как показано на рис. 1.31, и пе­реключатель Placement (размещение) в положение 2 Edges (от двух кро­мок), укажем две линии и расстояние от них до центра отверстия. Результат — на рис. 1.32. Другие три таких же отверстия создаются (PartYPlaced FeaturesY Array) путем копирования уже сформированного отверстия. Расстояние ме­жду отверстиями установим 40 мм, между рядами отверстий — 45 мм и укажем объект копирования (рис. 1.33).

Завершающая операция — создание еще трех отверстий. Из них два выполним при переключателях, установленных в позиции C’Sink (отвер­стия с цековкой), То-Plane (до плоскости) и Concentric (концентрично). При этом укажем плоскость, от которой делается отверстие, окружность контура, которой оно будет концентрично, и плоскость, до которой оно до­ходит. Третье отверстие должно быть выполнено при включенных переклю­чателях Drilled (отверстие, полученное сверлением), Through и Concentric.

Получено полностью готовое основание (рис. 1.34). На рис. 1.35 показана структура объекта, ко­торая автоматически сформиро­вана, отображается на боковом экране и дает возможность быст­рого доступа к редактированию образа и управлению видимостью того или иного элемента. На рис. 1.35 видно, что объект со - Рис. 1.30. Результат скруглення граней стоит из трех выдавленных час-

тей, одна из которых выдавлена от середины отверстий и скруглений, а также содержит рабочую плоскость.

Сохраним спроектированную деталь обычной командой Save As под

именем, например, 4001___ 1. Каждую последующую отдельную деталь будем

также создавать в отдельном файле, чтобы сократить объем файла, который будет содержать узел в сборе.

Проектирование рычага. Поскольку здесь повторяются подробно рас­смотренные выше операции, кратко отметим лишь основные этапы. Откроем новый файл. Нарисуем полилинией приблизительный контур рычага. Преоб-

разуем набросок в эскиз. Устано­вим зависимости между линиями контура: для дуг и смежных с ними отрезков — зависимость Tangent (касательность) с указанием мы­шью на соответствующие линии, для 0-й и 10-й линий — условие Parallel (параллельность). Около номера каждой линии появляются соответствующие обозначения, на­пример, для линии 0 знаки ТІ 1, Т1 и Р10 обозначают, что она касательна к линиям 11 и 1 и параллельна линии 10 (рис. 1.36).

Перед тем как перейти к простановке размеров, отметим одну особен­ность проектируемой детали. Рычаг может иметь несколько типоразмеров для закрепления с помощью проектируемого механизма разных заготовок. Параметризация размеров позволяет существенно упростить процесс проек­тирования одного универсального образа детали с большим набором полу­чаемых типоразмеров. Параметр должен быть заранее введен в список (Part YDesign Variables). В появившемся окне (рис. 1.37) перейдем в раздел Global

(глобальные параметры), включим New, введем имя параметра. При необходимости изменим размер (PartXDesign Variables), дважды щелкнем клавишей мыши в разделе Equation и изменим цифровое значение параметра. Как видим, таб­лица параметров значительно упрощает про­цесс изменения типоразмеров.

В диалогоом окне в разделе Table Driven нажмем кнопки Setup и Create. На эк­ран выводится таблица Excel (рис. 1.38), где по горизонта™ расположены названия варьируе­мых параметров, а по вертикачи — названия вариантов типоразмеров.

Продолжая проектировать рычаг, устано­вим недостающие до полной определенности эскиза размеры (PartXAdd Dimension), размер dl2 поставим в зависимость от параметра 11. Результат представлен на рис. 1.36. Преобразу­ем эскиз в 3D-образ (PartXSketch FeaturesX Extrude), выдавив его на 24 мм.

Так как изогнутая часть рычага имеет уто­нение, перенесем плоскость построения на одну

Рис. 1.36. Эскиз рычага с размерами и зависимостями

Рис. 1.37. Диалоговое окно управления параметрами

Рис. 1.38. Таблица параметров

из боковых граней рычага (PartYNew Sketch Plane). Нарисуем прямоугольник и преобразуем его в эскиз, установим зависимости и размеры, как показано на рис. 1.39. Выдавим полученный эскиз на 4 мм (PartSketch Features Extrude), установив режим Cut и указав направление выдавливания внутрь тела рычага. Аналогичным образом получим углубление на противополож­ной стороне рычага.

 

Рис. 1.40. Создание отверстия на ос­нове рабочей точки

Рис. 1.41. Структура рычага с вариантами изменения типоразмеров

определив ее местоположение относительно других элементов посредством задания двух размеров, как показано на рис. 1.40. Создадим отверстие диа­метром 12 мм на верхней стороне рычага, установив в диалоговом окне па­раметры Drilled, Through, From Point (из точки). Скруглим конец рычага радиусом 12 мм (PartVPlaced FeaturesVFillet). Полученные готовые структура и образы модификаций рычагов показаны на рис. 1.41, 1.42 (а, б). Заметим, что изменение типоразмеров чертежа сведется к активизации того или иного варианта на боковом экране (см. рис. 1.41).

Особенности проектирования шпинделя и стойки. Шпиндель в сборе состоит из трех частей (рис. 1.43): собственно шпинделя и двух гаек. Шпиндель создаем вращением контура (PartSketch FeaturesRevolve). После создания, определения эскиза контура и его вращения вокруг оси получим ЗБ-образ. Длина шпинделя может быть разной и задается параметром It, внесенным в список в разделе Global.

Для создания отдельной части проектируемого узла (PartVPartVNew Part) в командной строке укажем имя. Оно появляется на боковом экране, и дальнейшие построения будут относиться именно к нему. Если требуется редактирование той или иной части, делаем ее активной нажатием правой

кнопки мыши при указании на название в боковом экране (рис. 1.44) и в появившемся контекстном меню даем команду Activate Part.

Гайка представляет собой шестигранник со стороной, равной dg, пре­образованный выдавливанием в объемную фигуру. Отверстие в гайке полу­чим путем выдавливания окружности диаметром ds, также внесенным в список параметров. Создадим лишь одну гайку, вторую представим образ­цом (AssemblyYAssemblyMnstants). Теперь при редактировании одной гайки автоматически будут происходить изменения в другой.

После создания всех элементов (частей) шпинделя они находятся в произвольном положении и представляют собой отдельные объекты. Уста-

новим между ними связи. В AMD предусмотрены связи че­тырех типов: Mate (по плоскости, линии, точке и их комби­нации), Flush (заподлицо), Angle (угловая зависимость) и Insert (вставить). Последняя зависимость лишает объект сразу пяти степеней свободы. По команде пиктограммы (AssemblyConstraintsInsert) система попросит указать ци­линдрические поверхности, для которых устанавливаются зависимости и расстояние между ними, а направление со - Рис. 1.46. Узел единения указывается в виде стрелок (на экране синего цве - в сборе та) (рис. 1.45). Установив зависимости между имеющимися

частями, получим узел в сборе (рис. 1.46).

Особенность проектирования образа стойки (рис. 1.47) состоит в том, что она может иметь разные высоту и наклон, а также возможность наклона площадки, на которой крепится прижим. Выполнение всех этих требований обеспечивается введением соответствующих параметров. В данном случае в список параметров должны быть внесены: hs (высота стойки), alfa (угол на­клона площадки) и alfa s (угол наклона стойки). Высота и углы теперь мо­гут свободно изменяться для разных модификаций детали (рис. 1.48).

Сборка узла фиксации. После создания всех деталей проектируемого узла переходим к его сборке. Откроем новый файл. Соберем в этом файле ранее созданные детали (AssemblyYAssemblyYAttach). При вызове команды появляется стандартное окно выбора файлов. Последовательно открывая их, получим картинку (рис. 1.49). В состав узла входят два шатуна и две пары

Рис. 1.49. Состав узла фиксации

осей. Поскольку они попарно одинаковы, то, вставив в файл лишь по одной детали (AssemblyAssembly Ins­tants), повторяющиеся детали получим копировани­ем. Установим зависимости между деталями (As - sembly ConstraintsUnsert) таким образом, чтобы по­лучить окончательный вид узла фиксации (рис. 1.50) и дерево структуры всех элементов этого узла, фрагмент которого приведен на рис. 1.51.

Можно задать угловую зависимость между рычагом и основанием (AssemblyConstraintsAngle) и ее изменением моделировать работу прижима. Для этого укажем нижнюю грань рычага и парал­лельную ей грань основания и установим между ними нулевой угол. Получим прижим в закрытом состоянии. Для моделирования раскрытия прижима на боковом экране выбираем правой кнопкой мыши название угловой зависимости и командой Edit в диалоговом окне Edit 3D-Constraints увеличим значение угла раскрытия. Прижим перерисуется в раскрытом состоянии так, как показано на рис. 1.50.

Рис. 1.52. Диалоговое окно формирования видов

Формирование конструкторской документации. После проверки всех принятых решений может быть сформирована конструкторская доку­ментация. Последовательность включает в себя этапы.

| Формирование чертежа. Перейдем в пространство листа (вкладка

1 Drawing на боковом экране). Выберем формат листа А1 (mvsetup) из пред­

ложенного списка. На экране появятся рамка и основная надпись.

Создадим изображение главного вида (DrawingNew View) с помощью диалогового окна формирования видов (Create Drawing View), показанного на рис. 1.52, где выберем опции Base (основной) и Scene. Для скрытия неви­димых линий включим кнопку Hide Hidden Lines. Коэффициент масштаби­рования Scale установим равным единице. В пространстве модели выберем плоскость, в которой расположены главный вид (XY) и ось (X). Положение главного вида в поле чертежа указываем мышью (рис. 1.53) с учетом разме­щения других планируемых видов.

Для остальных видов главный вид является исходным. После установ­ки опции Orto (ортогонально) для вида сверху укажем в зоне чертежа кур­сором мыши положение выше главного вида, а для вида слева — правее (поскольку в AMD принят’американский стандарт). Получить местный раз­рез крепежных отверстий кронштейна на виде слева можно, нажав кнопку Section Views, в разделе Section Туре выбрать опцию Half (половина) и в окне Section Symbol задать символ обозначения сечения А.

Чтобы изменить расположение видов (DrawingEdit ViewYAttributes), выберем редактируемую проекцию и в окне редактирования параметров чертежа (Edit Drawing View) установим параметры так, как показано на рис. 1.54. На виде сверху и на главном виде указываем линии выравнивания, переносим вид сверху ниже главного вида (Edit ViewYMove) (для вида слева устанавливаем в диалоговом окне опцию Align Horizontal).

Рис. 1.54. Диалоговое окно редактирования параметров проекций

3 — 6705

Рис. 1.56. Диалоговое окно задания параметров простановки размеров отверстий

Аналогично ортогональным про­екциям создаем изометрический вид (в разделе Туре установим Iso). Оконча­тельный результат создания видов по­казан на рис. 1.55.

Окончательное оформление черте­жа заканчивается нанесением осевых и центровых линий (DrawingAnnotate Cen­terline) с указанием окружностей и сим­метричных элементов контура, габарит­ных и крепежных размеров (Drawing

Add Ref Dimension) с указанием линии, между которыми надо проставить раз­мер и положение самой размерной ли­нии, размеры отверстий (Drawing

Annotate Hole) Note с выбором отверстий. В диалоговом окне Create Holenote (см. рис. 1.56) нажмем кнопку Edit Template и отредактируем надпись. Результат оформления — на рис. 1.57.

Настройка спецификации начинается с вызова окна ВОМ (рис. 1.58) формирования спецификации. Настройка вида спецификации (пиктограмма Standard Properties, окно BOM Properties на рис. 1.59) заключается в ука­зании названий разделов спецификации (Caption), ширины (Width) столб­цов. В разделе Part List (кнопка Modify) необходимо отключить отображе­ния заголовков спецификации (Title) и установить разделы спецификации, перемещая названия разделов между Part List и ВОМ в разделе Columns

номер	имя	материал	кол.	масса
1	КРОНШТЕЙН		і
2	ОСНОВАНИЕ		і
3	ОСЬ 1		2
4	ОСЬ 2		2
5	РУЧКА		1
6	РЫЧАГ		1
7	СЕРЫ А		1
8	“ ШПИНДЕЛЬ		1

Рис. 1.61. Пример спецификации

То Display (рис. 1.60). Полученную спецификацию (рис. 1.61) вставляем над штампом (пиктограмма Insert Part List). Наносим номера позиций (Drawing Balloons And BOMsVPlace Balloon). Для этого выбираем автоматический режим и появившиеся значки, соответствующие каждой детали, разносим по чертежу, указывая начальную точку выносной линии и расположение номера позиции. На рис. 1.62 показан окончательный вариант оформления чертежа.

С получением комплекта стандартных проекционных чертежей заверша­ется проектирование конструкции. Технологии трехмерного твердотельного моделирования, рассмотренные в гл. 1, позволяют при некотором навыке рабо­ты весь цикл проекгирования подобного узла, начиная от первых набросков исходных плоских контуров и до получения комплекта готовых сборочных и деталировочных чертежей, выполнить одному человеку в течение 1 ч.

Рис. 1.62. Окончательный вид чертежа