СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ИЗДЕЛИЙ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМАХ ДВУХ- И ТРЕХМЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
METHOD OF MULTICOMPONENT PRODUCTS SIMULATION IN COMPUTER SYSTEMS OF TWO- AND THREE-DIMENSIONAL DESIGN

Изобретение относится к области компьютерного проектирования и может быть использовано при разработке изделий с помощью систем компьютерного моделирования.
Известен способ моделирования многокомпонентных изделий в компьютерных системах двух- и трехмерного проектирования (компьютер с программным обеспечением проектирования) (Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования. /Под ред. Р.Г. Варламова. – М.: Советское радио, 1980, с. 170), основанный на представлении упрощенных моделей для компоновки элементов объектов. Упрощенные компоновочные модели используются в виде весовых (габариты, формы, массы и координаты центра тяжести макета соответствующего изделия) и художественно-конструкторских макетов.
Недостатками этого способа проектирования является сложность воспроизведения характеристик изделия, например инерционных и весовых.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ моделирования многокомпонентных изделий в компьютерных системах двух и трехмерного проектирования (Каталог. Эффективные решения CAD/CAM/PDM. Компании АСКОН, Санкт-Петербург, сентябрь 2001, с. 6-7) (компьютер с программным обеспечением, например, Компас, SolidEdge, SolidWorks, Pro/Engineer и т.п.), который заключается в создании компьютерной модели каждой детали с требуемой геометрией. Полная компьютерная модель компонуемого объекта представляет собой совокупность компьютерных моделей деталей.
Недостатком этого способа моделирования является необходимость контроля собираемости конструкции (связанного с расчетом размерных цепей), который обычно не может быть выполнен средствами используемой программной системы и требует дополнительного программного обеспечения.
Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого способа моделирования изделий в компьютерных системах двух- и трехмерного проектирования, заключается в упрощении моделирования многокомпонентных изделий, состоящих из большого числа деталей.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности выполнения работ, упрощение процесса компоновки, уменьшение числа ошибок.
Поставленная задача решается тем, что в способе моделирования многокомпонентных изделий в компьютерных системах двух- и трехмерного проектирования, включающем операции по созданию компьютерных моделей каждой детали с требуемой геометрией и формирование полной компьютерной модели компонуемого объекта как совокупности компьютерных моделей деталей, создают компьютерные модели требуемых промежутков между деталями, причем основная часть геометрии моделей промежутков определяется геометрией разделяемых ими деталей, а компонуемый объект формируется как совокупность компьютерных моделей деталей и промежутков. Для нормального функционирования изделия кроме необходимых соединений между его составными частями необходимы и определенные промежутки между ними. Сложность обеспечения требуемых промежутков связана с тем, что их размеры часто определяются длинной размерной цепью и зависят от допусков на размеры, входящие в цепь. Для контроля размеров промежутков проводится расчет размерных цепей, осуществляемый специальным программным продуктом.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что требуемый промежуток, который нужно обеспечить между деталями, оформляется в виде компьютерной модели, основная геометрия которой определяется геометрией моделей разделяемых деталей. Эта компьютерная модель используется при формировании изделия наряду с моделями деталей, участвуя в обеспечении их требуемого относительного положения и обеспечивая контроль наличия требуемых промежутков между деталями проверкой отсутствия пересечения тел моделей деталей и тел моделей промежутков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлен набор моделей деталей и промежутков формируемого изделия (обращенный электродвигатель);
на фиг. 2 - определение основной геометрии моделей промежутков геометрией моделей разделяемых деталей;
на фиг. 3 - первый вариант построения модели изделия, когда геометрия модели замыкающей детали определяется геометрией моделей сопрягаемых с ней деталей и моделей промежутков;
на фиг. 4 - второй вариант построения модели изделия, когда используются готовые модели всех деталей, а проверка наличия требуемых зазоров между деталями осуществляется проверкой отсутствия пересечения тел моделей деталей и тел моделей промежутков.
На фиг. 1 показаны варианты моделей деталей: роторы 1 и 2, статоры 3 и 4, валы 5 и 6, подшипники 7 и 8, корпуса 9 и 10. Также показаны варианты моделей промежутков 11, 12, 13, 14, 15. Модели промежутков выделены сплошной заливкой. На примере зазора 12 (фиг. 2) показано как его геометрия определяется геометрией моделей деталей 2, 4, 5, 7 и 10, которые он разделяет.
Способ моделирования используется следующим образом. По моделям деталей формируются модели промежутков (фиг. 2) на примере формирования геометрии зазора правого 12 между деталями 2, 4, 5, 7 и 10. Далее компонуемый объект формируется как совокупность компьютерных моделей деталей и промежутков (фиг. 3): устанавливаются в требуемом положении ротор 2 и статор 4; с ними сопрягается промежуток левый 11, с ротором 2 соединяется корпус левый 9, с которыми сопрягается промежуток 13 между корпусами 9 и 10, а далее устанавливаются промежуток правый 12 и корпус правый 10; проверяется отсутствие пересечения тел моделей деталей и тел моделей промежутков; устанавливаются подшипники 7 и 8 в корпусы 10 и 9 соответственно; далее в модель устанавливаются остальные промежутки 14 и 15, так чтобы они сопрягались своей геометрией с геометрией разделяемых деталей. Далее по одному варианту создания модели изделия по геометрии установленных деталей и промежутков формируется геометрия контура 16 (на сборке модели внутренняя часть контура 16 дополнительно выделена штриховкой) замыкающей детали, в качестве которой служит вал 5. По геометрии контура формируется модель замыкающей детали - вал 5. По другому варианту создания модели изделия (фиг. 4) в требуемом месте (на подшипниках 7 и 8) устанавливается модель вала 6 и проверяется отсутствие пересечения тела модели вала 6 и тел установленных промежутков. Обнаруженное пересечение 17 тела модели вала 6 и тела модели зазора правого 12 выделено двойной штриховкой. Полученное пересечение показывает, что вал 6 должен быть заменен другим валом или модель вала 6 должна быть изменена для устранения пересечения.
Использование предлагаемого способа моделирования в компьютерных системах двух- и трехмерного проектирования позволит:
1) повысить производительность выполнения работ;
2) расширить функциональные возможности;
3) упростить компоновочные работы;
4) уменьшить количество ошибок;
5) повысить уровень унификации геометрии разрабатываемых деталей;
6) снизить требования к квалификации разработчика.
Способ моделирования многокомпонентных изделий в компьютерных системах двух- и трехмерного проектирования, включающий создание компьютерных моделей требуемых промежутков между деталями, использован при создании моделей обращенных электродвигателей с помощью программы Компас. Применение данного способа облегчает решение задачи создания модели сложного изделия и контроля правильности размещения деталей, позволяет контролировать соответствие размеров деталей, что приводит к уменьшению числа ошибок, создает условия для увеличения числа повторяющихся элементов геометрии моделей разрабатываемых деталей. Последнее будет получено за счет повторения использования моделей промежутков, геометрия которых будет определять геометрию вновь создаваемых деталей. Это подтверждает эффективность предлагаемого способа моделирования.
Хотя основные варианты осуществления изобретения раскрыты в его описании, понятно, что возможны различные модификации, добавления и замены без отхода от объема и сущности изобретения согласно прилагаемой формуле.