КОМПАС-3D: практическое применение

Ирина Николаева, Владимир Панченко

Опубликовано: "САПР и Графика" N 4, 2000

В августе 1999 года журнал "САПР и Графика" подробно рассказывал о новой системе трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D, представленной на рынке САПР компанией "АСКОН".

В данной статье мы хотим осветить некоторые возможности КОМПАС-3D, позволяющие существенно повысить эффективность проектирования, а также привести ряд примеров практического использования этой системы.

Основные задачи, которые решает система КОМПАС-3D – формирование трехмерной модели детали с целью передачи геометрии в различные расчетные пакеты или пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, а также создание конструкторской документации на разработанные детали.

На рис. 1 показан расчет в системе ANSYS напряженно-деформированного состояния шестерни, сформированной в КОМПАС-3D (проектные расчеты шестерни производились в прикладной библиотеке КОМПАС-SHAFT).

Рис. 1. Прочностной расчет детали, спроектированной в КОМПАС-3D.

Некоторые расчеты (масса, объем, площадь поверхности, массо-центровочные характеристики детали) можно произвести непосредственно в КОМПАС-3D.

В качестве примера удачного взаимодействия КОМПАС-3D с технологическими пакетами можно привести опыт формирования в системе ГЕММА-3D управляющих программ для механической обработки деталей, спроектированных в КОМПАС-3D.

Детали, смоделированные в КОМПАС-3D, можно передать для создания сборочной единицы в другие системы трехмерного моделирования. Например, возможен такой вариант оснащения конструкторского подразделения: на одном рабочем месте в системе SolidWorks или SolidEdge производится сборка изделия из деталей, спроектированных на нескольких рабочих местах в КОМПАС-3D. Такая схема позволяет существенно оптимизировать затраты на приобретение программного обеспечения САПР.

Начиная с ближайшей версии, в КОМПАС-3D будет возможно формирование не только деталей, но и сборок; совместимость форматов позволит использовать в сборках созданные в текущей версии 5.9 детали. Следует особо отметить, что пользователи версии 5.9 смогут обновить ее (а значит, получить возможность работы со сборочными единицами) бесплатно.

Передача данных из КОМПАС-3D в другие системы производится через стандартные форматы обмена – IGES и SAT. Для передачи геометрии детали (точнее, информации о ее поверхности) на стереолитографическое оборудование используется формат STL.

Некоторые функции КОМПАС-3D разработаны специально для быстрой реализации стандартных приемов проектирования (например, использования существующих наработок, создания зеркальносимметричных деталей и т.д.).

Удобный прием моделирования изделий, которые отличаются лишь некоторыми конструктивными элементами – использование в качестве основания (первого объемного элемента) детали ранее подготовленной модели (она называется деталью-заготовкой). Деталь-заготовку можно вставить в модель, сохранив ссылку на содержащий ее файл (иначе говоря, сохранив связь с файлом-источником). В этом случае любые изменения модели в файле-источнике будут передаваться во все модели, содержащие данную заготовку. На рис. 2 показаны модели, использующие в качестве заготовки одну и ту же деталь. Для построения каждой из них требуется всего две операции: вставка детали-заготовки и вырезание одного объемного элемента.

Рис. 2. Заготовка полумуфты и использующие ее детали в разных исполнениях.

Использование детали-заготовки в некоторых случаях позволяет значительно ускорить работу системы при моделировании деталей высокой сложности.

В модель можно вставлять не только деталь-заготовку, но и ее зеркальную копию. Благодаря этому модели зеркальносимметричных деталей (рис. 3) можно создать за несколько секунд.

Рис. 3. Пары зеркальносимметричных деталей (опоры и коромысла).

Причем эта деталь может отслеживать все изменения, вносимые в ее прототип, и самостоятельно перестраиваться в соответствии с изменениями, сохраняя свойство симметрии.

Часто при построении тела требуется произвести несколько одинаковых операций так, чтобы образовавшиеся элементы были определенным образом упорядочены (например, отверстия образовывали прямоугольный массив, или бобышки были симметричны относительно плоскости). Для повторения операций в КОМПАС-3D предусмотрены различные варианты команд копирования: копирование по параллелограммной и концентрической сетке, вдоль кривой, зеркальное копирование. Следует также отметить возможность копирования не только отдельных элементов, но и наборов элементов, а также массивов копий ("копия копии"), и возможность удаления отдельных экземпляров из массива копий.

КОМПАС-3D предоставляет пользователю разнообразные средства получения плоских изображений модели – от печати каркасного или полутонового изображения, видимого на экране, до автоматического создания чертежа КОМПАС-ГРАФИК, содержащего выбранные виды детали. В таком чертеже доступны все команды редактирования изображения, простановки размеров и технологических обозначений, знакомые пользователям по работе с графическими документами КОМПАС-ГРАФИК.

При создании плоских изображений детали можно выбирать не только ее стандартные проекции (вид слева, вид сверху и т.д.), но и любую пользовательскую ориентацию детали. Это позволяет быстро получать качественные изображения деталей для каталогов, текстовых документов и т.д. На рис. 4 показан фрагмент с деталями редуктора, предназначенный для размещения в каталоге запасных частей.

Рис. 4. Изображение для каталога деталей редуктора

Допускается также создание разрезов и сечений детали. Рассмотрим практический пример применения этой возможности.

Для штамповки отбойника (детали дорожного ограждения) необходимы матрица и пуансон. Они изготавливаются на фрезерном станке. Для контроля формы изготовленных матрицы и пуансона требуется набор шаблонов, соответствующих сечениям отбойника через каждые 50 мм. Построение таких сечений методами начертательной геометрии – чрезвычайно трудоемкая задача. Для ее упрощения можно воспользоваться функциями КОМПАС-3D. Сформировав трехмерную модель отбойника (рис. 5, слева), зададим положение плоскостей сечений и вызовем команду построения чертежа детали. Все нужные сечения, а также указанные виды детали автоматически появятся в новом чертеже КОМПАС-ГРАФИК (рис.5, справа). Напечатанный в масштабе 1:1 лист чертежа используется для получения шаблонов.

Рис. 5. Трехмерная модель отбойника и набор его сечений

Обычно при использовании системы трехмерного моделирования вначале создается модель изделия, а затем (при необходимости) – его плоские изображения (например, рабочие чертежи деталей).

Однако иногда требуется построить трехмерную модель детали, документация на которую уже выпущена (это происходит, как правило, при использовании разработанных ранее деталей во вновь проектируемых изделиях). И здесь очень кстати оказывается полная интеграция компонентов системы КОМПАС – КОМПАС-3D и КОМПАС-ГРАФИК: изображения из любых графических документов КОМПАС можно использовать при построении трехмерной модели. Особенно эффективно построение таким способом моделей, сформированных небольшим количеством операций над сложными контурами. Например, модель ребра, показанная на рис. 6 (справа), построена за несколько секунд путем выдавливания контура, взятого из соответствующего КОМПАС-чертежа (рис. 6, слева). Разумеется, более сложные детали строятся несколько дольше, но использование (где это возможно) существующей в графических документах геометрии помогает сократить время построения модели.

Рис. 6. Использование готовой документации при построении трехмерной модели.

Разумеется, опыт использования КОМПАС-3D не ограничивается рассмотренными выше примерами. О других возможностях и особенностях системы мы расскажем в следующих номерах журнала "САПР и Графика".