The section "Business Information" continues to publish information about latest hard/soft-ware developments in computer graphics and geometry applications.
V. Pilyugin

Business Information

Unification Solid Edge - Gemma-3D: a New Project Technological Product for IBM PC.


V.Vermel , P. Nikolaev , A. Shustov (Russia)

This article is about unification of Solid Edge and Gemma-3D program packages in integrated CAD/CAM system. Authors want their article to be published in Russian.
Contact : V.Vermel , e-mail: gemma@gemma.ru

Сопряжение Solid Edge–ГеММа-3D: новый проектно-технологический продукт для IBM PC

Владимир Вермель
Прокопий Николаев
Андрей Шустов

ЦАГИ, г. Жуковский, Россия
e-mail: gemma@gemma.ru

К настоящему времени отработано информационное взаимодействие системы геометрического моделирования и программирования для станков с ЧПУ ГеММа-3D с наиболее развитыми средствами конструктора-проектировщика, разработанными в России – КОМПАС-График и T-FLEX CAD. Выполняется разработка специализированных программных модулей, обеспечивающих в полном объеме обработку сложных пространственных изделий на станках с ЧПУ для данных систем.

КОМПАС-График и T-FLEX CAD отличаются особо высокой эффективностью проведения конструкторских работ по сравнению с основными известными программными средствами, как отечественными, так и зарубежными. Реализованный в них графический интерфейс пользователя при выполнении всех типовых операций конструктора заметно превосходит соответствующие интерфейсы САПР высокого уровня для рабочих станций.

Рис. 1. Фрагмент пресс-формы для рулевой тяги автомобиля

Наряду с этим выполнение операций пространственного проектирования в этих системах к настоящему времени развито недостаточно. С другой стороны, в системе ГеММа-3D Версия 6.1 реализован математический аппарат функционирования с основными известными типами геометрических объектов, включая сложные составные поверхности (оболочки), формируемые при твердотельном моделировании в развитых CAD-системах (рис. 1).

В этой связи целесообразным стало сопряжение системы ГеММа-3D с развитой системой твердотельного моделирования, реализованной на персональной ЭВМ. В качестве такой системы была выбрана Solid Edge.

Существенные достоинства Solid Edge:

1. Моделирование, основанное на типовых параметрических операциях

Обеспечивается быстрое построение моделей самой высокой сложности с использованием ассоциативных связей для семейств однотипных деталей при выполнении всех известных способов геометрического моделирования. Реализованные в полном объеме операции твердотельного моделирования применяются как для построения трехмерных моделей деталей, так и их сборок. Иерархическая система хранения информации достаточно развита и является удобной при работе даже с чрезвычайно сложными математическими моделями. В качестве примера на рис. 2 показано изображение компоновки самолета в Solid Edge. Дополнительные средства введения прозрачности для отдельных элементов (фонарь кабины пилота, створки отсека), частичной разборки совмещенных сечений и разрезов и т.д. обеспечивают высокую наглядность для проектировщика.

Рис. 2. Компоновка самолета в Solid Edge

2. Средства отображения геометрических моделей

В состав Solid Edge входят развитые функции построения фотореалистичных изображений включая цветные источники света, тени, изображение на заднем фоне, прозрачность, выравнивание линий, отражение, текстуры, наложение изображения на поверхность. Фотореалистичные изображения могут строиться с удалением невидимых линий, c закраской методом Фонга и закраской методом трассировки луча. Также имеются возможности построения движущихся изображений с сохранением результатов в формате AVI.

3. Обеспечение разработки крупных проектов, характеризующихся усложненной пространственной компоновкой

Чрезвычайно важной возможностью Solid Edge является обеспечение разработки сборок и компоновок повышенной сложности, в том числе для одновременно работающих групп конструкторов. Для этого отдельные детали могут непосредственно создаваться как элементы общей сборки. При этом конструктор может использовать известную привязку детали (соосность, пространственное положение, касание и др.).

Геометрия деталей, разработанных ранее, может быть непосредственно использована при определении геометрии новых деталей. При этом конструкторы группы в сетевом варианте имеют доступ к единой базе данных с немедленным получением изменений, сделанных другими конструкторами. Системное обеспечение поддерживает разработку как сверху-вниз так и снизу-вверх, предоставляя соответствующие средства управления модификацией изделия.

4. Оформление конструкторской документации и деталировка

Для создания чертежа Solid Edge имеет средства построения сечений, разорванных видов, детальных видов, ассоциативных описаний резьбы в тексте размера, осевых линий, позиций на сборочном чертеже, спецификации, символов сварки и качества поверхности. Кроме поддержки большинства промышленных стандартов ISO, ANSI, BSI, UNI, DIN или JIS, Solid Edge также имеет средства настройки системы на собственные стандарты предприятия. По мере развития и уточнения конструкции деталей автоматически обновляется спецификация на сборочном чертеже.

5. Графический интерфейс пользователя

Систему Solid Edge отличает высоко-эргономичный и компактный интерфейс пользователя. Во-первых, минимальный набор меню с характерным для каждой операции автоматическим переводом в пассивное состояние пунктов, недоступных для данной операции. Во-вторых, при указании отдельных элементов высвечивание в динамическом режиме операций, которые над ними могут быть выполнены. В-третьих, уникальное автоматическое построение разнесенных видов при сохранении логических связей между разнесенными деталями. Для них можно вручную уточнить расположение, геометрию и т.д. В-четвертых, как в традиционном проекте, выполняемом на бумаге, двухмерные проекции являются отправной точкой для развития в трехмерные объекты и сборки. В-пятых, простой способ замены детали в сборке и порождения модификации дает возможность быстро создавать варианты конструкции, автоматически сохраняя все нужные связи и распространяя изменения на всю сборку.

6. Технологические функции

Существенно повышают эффективность применения Solid Edge для разработки технологической оснастки (пресс-формы, штампы) специальные функции проектирования изделий из пластмассы и листового материала.

Для деталей из пластмассы автоматически выполняется построение типовых элементов, таких как фланцы по разъему деталей, сетки ребер, литейные уклоны, поверхности раздела формы для матрицы и пуансона.

При проектировании изделий из листового материала имеется возможность наряду с заданием данных о толщине листа, типе материала и т.д. определить технологическую информацию по процессу гибки. Могут быть созданы соответствующие таблицы параметров. После определения срединной поверхности изделия система автоматически воспроизводит объемное тело с заданной толщиной листа с необходимыми радиусами гиба.

Также оперативно могут быть определены под любым углом технологические или конструктивные фланцы. По одной команде может быть выполнено построение развертки детали или обратная операция.

Для сопряжения с другими программными средствами в Solid Edge поддерживается ряд стандартных форматов: Parasolid, AutoCAD DXF/DWG, MicroStation (DNG), VRML, STL, IGES (2D, 3D), STEP. Последние два были приняты для информационного объединения Solid Edge с системой ГеММа-3D. Проектировочные возможности Solid Edge могут быть дополнительно расширены за счет ввода в нее геометрических объектов, сформированных в CAD-системах высокого уровня. В этом случае Solid Edge может рассматриваться как рабочее место конструктора технологической оснастки и расширяющее число рабочих мест с системами высокого уровня.

Реализация Parasolid позволяет системе Solid Edge непосредственно использовать модели, подготовленные в системе Unigraphics.

При восприятии моделей, подготовленных в другой распространенной системе CATIA, возникают проблемы, связанные с отсутствием в Solid Edge ряда геометрических элементов, используемых при моделировании в данной системе (рассогласование подмножеств геометрических элементов).

Генерируемые в известной системе EUCLID модели при выводе во внешние файлы представляются в виде совокупности элементарных сегментов Безье третьей степени. Их непосредственный ввод в Solid Edge приводит к существенному увеличению объема описания соответствующих объектов при усложнении всех операций.

ГеММа-3D в современной версии оснащена модулем преобразования (DXF – IGES, STEP – IGES). Наряду с формальным преобразованием форматов может быть выполнено преобразование геометрического представления Безье в NURBS, а также Безье и NURBS-аппроксимация любых типов кривых и поверхностей, включая описание составных поверхностей на единой сетке.

Рис. 3. Модель корпуса манипулятора “Мышь”, подготовленная в Solid Edge

Рис. 4 Черновая послойная обработка пуансона литейной формы в системе ГеММа-3D по модели, подготовленной в Solid Edge

Следовательно, дополняя штатный интерфейс Solid Edge, ГеММа-3D обеспечивает для него возможность восприятия информации из всех известных CAD/CAM-систем. Информация, сформированная в Solid Edge, может быть передана в систему ГеММа-3D для технологической подготовки производства (рис. 3,4). В системе ГеММа-3D технологи-программисты строят программы черновой послойной обработки, послойной зачистки деталей после грубой выборки и чистовой обработки (более сложный пример моделирования корпуса двигателя и обработки литейной модели показаны на рис. 5,6).

Рис5. Модель корпуса двигателя, подготовленная в Solid Edge.

 

Рис6. Обработка литейной модели двигателя в системе Gemma-3D по модели, подготовленной в Solid Edge.

Таким образом в реализованном комплексе получена возможность решения общей задачи проектирования, конструирования и технологической подготовки производства изделий сложной формы с применением станков с ЧПУ. В нем:

· на базе системы Solid Edge обеспечивается эффективное формирование математической модели изделия, расчет параметров формообразующей технологической оснастки (гибочной и литейной), конструирование оснастки, формирование конструкторской документации;

· в системе ГеММа-3D выполняется доработка математической модели в соответствии с технологическими условиями механической и электроэрозионной обработки (выделение зон обработки, построение технологических сопряжений и зализов, описание технологических бобышек и прижимов и т.д.), планирование последовательности процесса обработки различными инструментами, формирование управляющих программ для основных видов обработки, постпроцессирование управляющих программ для определенных систем управления станков с ЧПУ, программирование контрольных замеров для измерительных машин и обработки их результатов для оценки точности производства изделия по соответствию исходной математической модели.

 Проведенная нами апробация комплекса Solid Edge - ГеММа-3D при разработке и изготовлении ряда изделий технической оснастки в опытном производстве ЦАГИ подтвердила его высокую эффективность.