Технологическая информация, конструктивно-технологический элемент

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

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. Кроме того, каждый элемент имеет определенное конструктивное назначение. С другой стороны, каждый элемент должен быть выполнен в рамках разрабатываемого технологического процесса. Поэтому в этом процессе должен быть соответствующий такому элементу фрагмент. Допустим, речь идет об отверстии. Если речь идет о литье – отверстию может соответствовать элемент литейной формы стержень. Штампуемому элементу может соответствовать элемент штампа «пуансон», либо какая-то операция – пробивка, прошивка и др. Элементу объекта механической обработки (обработки резанием) соответствует набор обрабатывающих действий: сверление, зенкерование, развертывание. Технология в целом формируется 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).

Разработка технологического регламента для каждого КТЭ – задача технолога. Задача разработчика САПР – разработать эффективные средства описания геометрии КТЭ. Эти средства должны обеспечивать

1) простой ввод КТЭ;

2) однозначное распознавание.

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, 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. Современные системы геометрические пакеты позволяют создавать модели деталей практически любой сложности. Эти модели инвариантны по отношению к проблемным областям (что, собственно, и обеспечивает такие широкие возможности). Отливка, штамповка, поковка и др. – любой объект, часть объекта – это совокупность граней, ребер, вершин. Зафиксировать тот факт, что часть граней образуют некий особый элемент, можно присоединив к каждой из этих граней маркер. Однако геометрические элементы, относящиеся к КТЭ, недостаточно просто обозначить. Необходимо сохранить вместе с ними некоторую «неграфическую» информацию. Соответственно, необходим маркер с различными полями, в которых можно размещать данные различных форматов. В качестве таковых маркеров подойдут атрибуты – объекты, предоставляемые современными системами геометрического моделирования.

Выделять графические элементы можно в интерактивном режиме. 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. Однако окончательный вердикт выносит пользователь, он решает, является ли выделенные объекты КТЭ или распознавание сделано ошибочно.

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 12.1).

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.

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 12.2). 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 12.1

Рисунок 12.2