Технологическая информация, конструктивно-технологический элемент

Технологическая информация – информация о техническом объекте (детали или узле), необходимая для разработки технологии его изготовления. Состав сведений определяется видом производства ‑ механическая обработка, литье, обработка давлением и др. Вместе с тем существуют универсальные категории данных, такие, например, как форма, размеры, материал (свойства), серийность и др.

Ввод исходной информации – одно из наиболее узких мест систем автоматизации технологического проектирования. В основном это связано с большими объемами. Большие объемы, главным образом, возникают как результат представления геометрической информации в виде кодов – буквенно-цифровых кортежей, символизирующих те или иные геометрические свойства изделия.

В рамках данного курса рассматриваются только те категории данных, ввод которых можно автоматизировать. В первую очередь – это данные, извлекаемые из геометрических моделей.

Наиболее значимая технологическая информация – это отдельные элементы формы ‑ поверхности, выступы, полости и пр. Совокупность этих элементов формирует облик объекта в целом. Каждый такой элемент должен быть выполнен в рамках разрабатываемого технологического процесса. Поэтому в этом процессе должен быть соответствующий этому элементу фрагмент. Если речь идет о технологии литья – таким фрагментом будет элемент литейной формы. Штампуемому элементу может соответствовать элемент штампа либо какая-то операция – пробивка, прошивка и др. Элементу объекта механической обработки (обработки резанием) соответствует набор обрабатывающих действий. Таким образом, технология в целом может быть сформирована из отдельных технологических фрагментов, каждый из которых соответствует определенном элементу формы объекта изготовления. Таким образом, сущность означенных элементов двойственная: с одной стороны – это геометрические элементы, с другой – это элементы технологии. Такие элементы называются конструктивно-технологическими элементами (КТЭ).

Технология для каждого КТЭ – задача технолога. Задача разработчика САПР – геометрия КТЭ, точнее, эффективные средства ее описания. Кроме того, существует задача обозначения КТЭ, то есть самого факта его существования.

В настоящее время в распоряжении разработчиков САПР имеется такие мощные средства, как системы геометрического моделирования. Благоприятным фактором является и то, что средства эти активно используются и конструкторами объектов производства. Поэтому ввод информации в САПР ТП можно и нужно решать на базе геометрической модели объекта производства. Средства поддержки такого ввода называют г рафическими средствами ввода технологической информации и сводятся они, в основном, к процедурам обозначения КТЭ в геометрической модели детали.

При разработке означенных процедур исходят из того, что КТЭ – геометрический элемент – фрагмент геометрической модели детали. Этот фрагмент можно выделить в существующей геометрии указанием, а можно внедрить в модель как внешнее определение. Соответственно, можно выделить два способа графические ввода КТЭ – маркирование и внедрение.

Маркирование - это присоединение к графическим элементам модели специальных атрибутов, содержащих информацию об обозначаемом КТЭ. Графические элементы указываются пользователем. Такими элементами могут быть, например, грани твердотельной модели. Процедура, поддерживающая маркирование, генерирует атрибут некоторого заранее определенного класса. Этот атрибут присоединяется к каждому указанному пользователем элементу. Атрибут имеет поля. В каждом поле прописывается определенная информация.

Для повышения эффективности маркирования могут привлекаться средства распознавания КТЭ. Однако средства эти следует рассматривать как вспомогательные – они предлагают некий набор элементов, который система распознавания определила как КТЭ, но окончательное решения о признании лучше оставить за пользователем.

Внедрение внешнего определения ‑ проектирование из КТЭ. Этот термин происходит от англоязычного ‑ feature based design (FBD). Англоязычный вариант представляется более емким, поэтому далее будет использоваться именно он им.

FBD заключается в следующем. Каждому КТЭ ставится в соответствие геометрическая модель. Все эти модели хранятся в виде графических файлов на диске. При формировании геометрической модели объекта производства создается его «силуэтное» тело. В это тело, внедряются модели КТЭ согласно конструкторской документации (Рисунок 1.1).

Способы внедрения внешних фрагментов в текущую модель различны. Необходимо использовать тот, который обеспечит структурную обособленность КТЭ. Тогда его можно легко найти в модели объекта производства и «прочитать» ‑ извлечь связанную с ним информацию.

В геометрической модели FBD-подход реализуется на уровне конструктивной геометрии. То есть в структуре геометрической модели модель оказывается на одном уровне с объемными примитивами. В геометрических системах элементы этого уровня именуются Features (свойства). Отсюда и название подхода – feature based design. В отличие от примитивов, модель КТЭ – комбинированное свойство (combine feature). Может включать несколько примитивов. Оно обладает собственной конструктивной геометрией, структуру которой сохраняет даже будучи внедренной в другую модель. Локальные параметры комбинированного свойства сохраняются и могут редактироваться. И структура и параметры читаются программными средствами.

Рисунок 1.1

Недостаток (и весьма значительный) такого подхода – ограничение средств создания моделей. В своем формообразовательном творчестве проектировщик может использовать только ограниченный набор элементов, а не все возможности графического пакета. Поэтому для проектирования оригинальных объектов FBD едва ли станут использовать. А вот для типовых объектов, подойдет вполне. Примером объектов такого типа может служить газо-гидравлическая аппаратура (Рисунок 1.2). Отличительная особенность: при разнообразии внешних форм и размеров они сплошь состоят из однотипных элементов – различного рода отверстий, фланцев и т.п. Для проектирования подобных деталей библиотека готовых элементов была бы очень эффективна. Проектировщик выбирает, что ему нужно, куда и каких размеров, а вставку этого нужного выполняет процедура ‑ удобно.

Преимущество FBD с точки зрения разработчика САПР – простота реализации. Для разработки типовых КТЭ можно привлечь потенциального потребителя: он как никто другой знает типовые элементы своей области, а графическими пакетами современные инженеры-производственники владеют хорошо. Разработчик САПР тем временем может заняться процедурами вставки и «чтения» КТЭ.

Подход на основе FBD целесообразно использовать на начальных этапах разработки технологической САПР. Технологическая модель – это исходная информация для любого технологического проектирования. Простота FBD позволит быстро сделать средства формирования этой самой исходной информации, ускорив тем самым работы над другими подсистемами САПР.

Рисунок 1.2