CALS-технологии 2 (стр. 6 из 8)

Стандартные элементы

Третьим способом, применяемым на этапе эскизного проектирования, является использование стандартных элементов и типовых технических решений. Остановимся на этом подробнее. Есть несколько важных моментов, которые следует учитывать при создании типовых элементов и решений.

Во-первых, есть смысл типизировать не только отдельные детали, но и конструкторские решения для отдельных элементов деталей и сборочных узлов. Для быстрого создания мастер-геометрии, все типовые присоединительные элементы также должны быть сохранены в библиотеке как эскизы.

Во-вторых, можно существенно упростить работу, если достаточно продуманно и четко проработать параметрическое управление стандартными деталями и решениями.

И третье – самое важное. Pro/ENGINEER позволяет хранить в описании модели не только информацию о геометрии, но и все данные о правилах поведения модели. Набор функций модуля Behavioral Modeler (BMX) позволяет просто и удобно формализовать требования к функциональному назначению детали или узла на ранней стадии эскизного проектирования. Или, говоря другими словами, задать правила поведения модели. Расчетная схема с расположением закреплений и нагрузок также может являться неотъемлемой частью истории модели. Behavioral Modeler позволяет задавать интегральные критерии оптимизации модели – с точки зрения особенностей её геометрии, массово-инерционных, прочностных и температурных характеристик, а также кинематического и динамического анализа.

Говоря об этапе эскизного проектирования и об инструментах создания компоновки и облика изделия, следует отметить, что именно на этом этапе можно найти оптимальные конструкторские решения – как элементов изделия, так и изделия в целом. Возможность оптимизации обеспечивается за счет наличия типовых процессов и библиотек типовых двумерных и трехмерных компоновок, библиотек типовых эскизов, деталей и конструкторских решений. Хорошая проработка конструкции на этапе эскизного проекта (до разработки рабочей документации и, тем более, до создания изделия в "железе") является предпосылкой значительного повышения качества конструкторских работ на последующих этапах, а также снижения трудоемкости технологической подготовки производства.

В качестве иллюстрации сказанного рассмотрим конкретные примеры.
Стандартное конструктивное решение для проектирования головки блока цилиндров имеет в своем составе геометрию камеры сгорания, расположение клапанов, свечей и инжекторов (рис. 3.3). В это решение заложен механизм реагирования на изменение входных параметров решения. Этот механизм базируется на так называемых аналитических элементах (Analysis Feature), задаваемых в Pro/ENGINEER. С их помощью описываются правила поведения для данного стандартного решения – например, контролируется минимальное расстояние между клапанами и отверстиями для свечей; так же введен и контроль степени сжатия, а для впускного и выпускного канала заложены правила оптимального соотношения входного и выходного сечений.

Рис. 3.3 В типовом конструктивном решении для головки блока внесены аналитические элементы, и заданы правила их ограничения.

Еще один пример относится к типовой подсистеме "секция коленчатого вала – шатун – поршень". При проектировании подсистемы были заданы критичные размеры и правила оптимального расположения центра масс. Более того, поскольку расчетный модуль Structural and Thermal Simulation является неотъемлемой частью системы Pro/E, в качестве правил можно заложить расчетные схемы для комбинированного прочностного и теплового анализа. Они также сохраняются как элементы истории построения каждой модели (рис. 3.4).

Рис. 3.4 Расчетная модель сохраняется как элемент истории построения, ассоциативный с геометрией

Для описания поведения детали, узла, конструктивного решения не требуется знания языков программирования или обширных познаний в области конечно-элементного анализа. Средства описания правил просты и легки в освоении.

В системе Pro/ENGINEER реализован переход от типовых параметризованных элементов к элементам, управляемым инженерными критериями. В результате создается задел в виде централизованной базы шаблонов конструктивных решений и узлов, наделенных знанием о функциональном предназначении.

Взятое из базы данных типовое решение подключается посредством команды Declare к таблице глобальных параметров (Layout) текущего проекта и становится его частью, подчиняясь общей системе управления через глобальные параметры.

Пройдя стадию эскизного проектирования, изделие (представляющее собой шаблон, состоящий из двумерной компоновки, трехмерной мастер-геометрии, а также стандартных элементов и решений) сохраняется в базе данных и переводится на стадию рабочего проектирования.

Этап рабочего проектирования

На рис. 3.5 представлена схема процесса рабочего проектирования. Суть процесса заключается в проектировании отдельных узлов и агрегатов. Отметим, что исходной информацией для данного этапа является мастер-геометрия изделия, полученная в ходе эскизного проектирования.

На представленной схеме многие работы выполняются через обращение к механизму Wildfire/Web-browser, встроенному в Pro/E, начиная с версии Wildfire. Этот Web-навигатор является универсальным стандартным средством для поиска, просмотра и загрузки в Pro/ENGINEER любой интересующей информации. Он полезен во многих ситуациях - будь то получение задания на разработку, открытие папки в системе PDM, поиск типового компонента и так далее.

Две наиболее важные особенности рабочего проектирования в системе Pro/ENGINEER:

- Любая группа разработчиков получает на входе тот элемент мастер-геометрии (трехмерной компоновки), который относится к проектируемой данной группой подсистеме. Осуществляется это через внешнюю ссылку (Copy Geometry) на подготовленную для них зону трехмерной компоновки (Publish Geometry). Используются также (через Declare) ссылки на глобальные параметры из двумерной компоновки (Layout).

- Любая деталь может быть документирована по принципу 3D-чертежа. То есть, сам чертеж как таковой не делается, а все размеры, шероховатости, геометрические допуски и другая необходимая информация расставляются непосредственно на трехмерной модели при помощи команды Annotation Feаture. Ценность такой возможности очевидна, ведь аннотирование трехмерной модели дает возможность эффективно и просто организовать процедуры взаимодействия конструкторов и технологов. В реальном процессе параллельной работы над проектом, в трехмерную модель обязательно должны вноситься критичные размеры, геометрические допуски, технические требования, пометки, примечания, необходимые при передаче модели в ходе разработки между конструкторами, а затем и технологами. При этом не нужно тратить время на создание чертежа каждого операционного состояния детали.

4. ОБЗОР CALS-СТАНДАРТОВ

Одно из центральных мест в системе CALS-стандартов занимают стандарты, разработанные под эгидой Международной организации стандартизации ISO и получившие название STEP (Standard for Exchange of Product data) и номер 10303. Стандарты ISO 10303 определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Проект STEP развивается с середины 80-х годов прошлого века.

Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Первая версия стандарта ISO 10303-11, посвященного языку Express опубликована в 1990 г. В стандартах STEP использован ряд идей, ранее воплощенных в методиках информационного IDEF1X и функционального IDEF0 проектирования. Но роль стандартов STEP не ограничивается введением только грамматики единого языка обмена данными. В рамках STEP предпринята попытка создания единых информационных моделей целого ряда приложений. Эти модели получили название прикладных протоколов.

В качестве альтернативного языка для обмена геометрическими и техническими данными о промышленных изделиях может использоваться язык разметки XML. В 2004 г. компаниями Dassault Systèmes и Lattice Technology предложено подмножество 3D XML языка XML, которое получает все большую популярность для межсистемных обменов в CALS-технологиях.

Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов), в которых описываются основные принципы STEP, правила языка Express, даны методы его реализации, модели, ресурсы, как общие для приложений, так и некоторые специальные (например, геометрические и топологические модели, описание материалов, процедуры черчения, конечно-элементного анализа и т.п.), прикладные протоколы, отражающие специфику моделей в конкретных предметных областях, методы тестирования моделей и объектов.

Удовлетворению требований создания открытых систем в STEP уделяется основное внимание — специальный раздел посвящен правилам написания файлов обмена данными между разными системами, созданными в рамках STEP-технологии.