Использование компьютерных технологий на основе графического пакета AutoCAD при конструировании изделий

Конструирование и последующее изготовление сварных металлических изделий сложной геометрической формы [1], в том числе пустотелых из тонколистового металла [2], сопровождается раскроем их поверхностей по предварительно построенным линиям пересечения (рис. 1 и рис. 2). Изготовление литых деталей из металлов и сплавов сложной геометрической формы [3], а также деталей из полимерных материалов горячим прессованием [4] связано с предварительным конструированием пресс-форм. Поэтому задачи построения линий пересечения изделий и пересечения поверхностей пресс-форм до сих пор являются актуальными. Не менее актуальной задачей является и разработка проектно-конструкторской документации, составной частью которой являются чертежи [5].

Известные методы из начертательной геометрии [6], представленные, например, на рис. 1 и рис. 2, позволяют строить линии пересечения поверхностей на бумажных носителях. Однако они морально устарели и уже не удовлетворяют современным требованиям ГОСТ ЕСКД [7], в том числе по созданию электронных документов (ГОСТ 2.051-2013.) и электронных моделей изделий (ГОСТ 2.052-2013).

Для решения вышеотмеченных задач целесообразно использовать компьютерные технологии и графические пакеты трехмерного моделирования. Одним из самых известных в мире графических пакетов является AutoCAD [8]. Он разработан американской компанией Autodesk. Следует отметить, что для использования на территории России необходимы контроль и настройка параметров пакета AutoCAD (форматы, шрифты, типы линий, размеры) в соответствии с ГОСТ ЕСКД [7].

Настройка пакета AutoCAD в соответствии с ГОСТ ЕСКД

• 1.    Создание чертежа «Прототип» и задание его формата :

• а) открыть пакет AutoCAD любым способом, как обычную программу; б) сохранить открытый

• 2.    Задание в чертеже «Прототип» текстового стиля : падающее меню – Формат – Текстовый стиль – Диалоговое окно «Текстовые стили» – Имя шрифта – ISOCPEUR – Начертание – Курсив – Сделать текущим – Ок – Закрыть;

• 3.    Задание в чертеже «Прототип» размерного стиля : падающее меню – Формат – Размерные стили – Диалоговое окно «Диспетчер размерных стилей» – Редактировать – Диалоговое окно «Изменение размерного стиля: ISO-25» – Вкладка «Линии» – Удлинение за размерные линии – 2 – Отступ от объекта – 0 – Вкладка «Символы и стрелки» – Размер стрелки – 4 – Вкладка «Текст» – Высота текста – 3,5 – По вертикали – Над линией – По-горизонтали – По центру – Отступ от размерной линии – 1 – Вдоль размерной линии – кнопка ОК – Диалоговое окно «Диспетчер размерных стилей» – Установить – Закрыть;

• 4.    Задание в чертеже «Прототип» слоев и их настройка : падающее меню – Формат – Слой – Диалоговое окно «Диспетчер свойств слоев» – кнопка «Создать слой» – слой Контур – Вес линий – 0,7 – кнопка «Создать слой» – слой Размеры – Цвет – красный – Вес линий – 0,3 – кнопка «Создать слой» – слой Штриховка – Цвет – зеленый – Вес линий – 0,3 – кнопка «Создать слой» – слой Текст – Вес линий – 0,3 –кнопка «Создать слой» – слой Оси – Цвет – синий – Тип линий – диалоговое окно «Выбор типа линий» – кнопка Загрузить – диалоговое окно «Загрузка/ перезагрузка типов линий» – Осевая – кнопка ОК – диалоговое окно «Выбор типа линий» – осевая – кнопка ОК – диалоговое окно «Диспетчер свойств

  

  Рис. 1. Построение наружной линии пересечения двух цилиндров способом вспомогательных секущих плоскостей

  
  
  

  Рис. 2. Построение наружной линии пересечения конуса и тора способом эксцентрических сфер

  
  

чертеж в требуемой папке, присвоив ему имя, например, «Прототип»; в) в чертеже «Прототип» задать необходимый формат, например А3 (297 x 420): падающее меню - Формат - Лимиты чертежа – командная строка – левый нижний угол – 0,0 – Enter – командная строка – правый верхний угол – 297,420 – Enter – падающее меню – Вид – Зуммирование – Все;

слоев» – Вес линий – 0,3 – кнопка «Создать слой» – слой Невидимые – повтор предыдущего, как и для слоя Оси с установкой типа линий Невидимая – Цвет – голубой – Вес линий – 0,35 – кнопка «Создать слой» – слой Тонкие – Вес линий – по умолчанию – кнопка ОК.

Задание цвета линиям повышает наглядность изображений.

Использование пакета AutoCAD и технологии «3D-модель – 2D-модель – 2D-чертеж»

Последовательность создания моделей и чертежей изделий в графическом пакете AutoCAD с использованием методов трехмерного моделиро- вания и команды ПЛОСКСНИМОК (FLATSHOT) представлена в таблице.

Несмотря на значительное количество этапов работы, все вышеописанные действия легко запоминаются, на практике не вызывают трудностей и выполняются очень быстро.

В результате получаются очень наглядные 2D-модели изделий (рис. 3 и рис. 4), позволяющие не только анализировать линии пересечения их поверхностей, но и получать в дальнейшем рабочие 2D-чертежи изделий, выполненные в соответствии с ГОСТ ЕСКД (рис. 5 и рис. 6), по которым на предприятиях изготавливают сами изделия (рис. 7).

Рис. 3. 2D-модель изделия, изображенного на рис. 1

Рис. 4. 2D-модель изделия, изображенного на рис. 2

Преимуществом представленной технологии «3D-модель – 2D-модель – 2D-чертеж» является и то, что она не имеет ограничений в практической деятельности при конструировании изделий, даже если общая геометрическая форма таких изделий состоит из нескольких пересекающихся поверхностей (рис. 8).

Следует отметить, что возможна и другая последовательность работы, но только на конечном этапе [9], когда осуществляется переход в пространство Листа, компоновка в нем Видов и распечатка 2D-моделей и 2D-чертежей из этого пространства.

Комплексное использование дополнительных возможностей пакета AutoCAD и технологии «3D-модель – 2D-модель – 2D-чертеж»

Изделия типового наименования, как правило, могут отличаться только типоразмерами при неизменной геометрической форме. Поэтому при конструировании изделий и поиске оптимальных решений целесообразно использовать дополнительные возможности пакета AutoCAD, основанные на изменении размеров самих изделий.

Изменить размеры одной из поверхностей, входящих в состав изделия, можно в «ручном режиме» путем ее предварительного выбора и последующего использования команд компью-

Рис. 5. 2D-чертеж изделия, изображенного на рис. 3

Рис. 6. 2D-чертеж изделия, изображенного на рис. 4

терного 3D-моделирования «Выдавить грани», «Перенести грани», «Сместить грани» и других, например, из панели «Редактирование тела» [8]. Внесенные изменения отразятся на общей картине 3D-модели изделия, но ни как не отразятся на использовании вышеприведенной технологии «3D-модель – 2D-модель – 2D-чертеж».

Изменить размеры одной из поверхностей, входящих в состав изделия, или изменить размеры всех поверхностей изделия одновременно можно более прогрессивным способом, используя компьютерное 3D-параметрическое моделирование [8]. На первом этапе достаточно создать модель изделия с любыми размерами, а на следующих этапах изменять размеры выбранных поверхностей и в «автоматизированном режиме» подбирать оптимальные варианты. Внесенные изменения отразятся на общей картине 3D-модели изделия, но ни как не отразятся на использовании вышеприведенной технологии «3D-модель – 2D-модель – 2D-чертеж».

Рис. 7. Изделия, изготовленные по чертежам рис. 5 и рис. 6

20-модель части изделия с линиями пересечения

с линиями пересечения. Изометрия прямоугольная

30-модель части изделия

30-модель наружной линии пересечения сферы и цилиндра

30-модель наружной линии пересечения сферы и призмы

Рис. 8. Пример моделирования части изделия сложной геометрической формы с тремя пересекающимися поверхностями

Выводы

Предложенные выше методы позволяют:

• 1)    наглядно изучать и анализировать полученные доступными методами линии пересечения поверхностей любых изделий;

• 2)    доступными методами получать рабочие чертежи любых изделий;

• 3)    доступными методами конструировать любые изделия с наиболее оптимальным сочетанием размеров, что позволяет в дальнейшем выбрать экономически рациональную технологию их изготовления;

• 4)    широко внедрять их в практическую деятельность конструкторско-технологических бюро.