«ПОИНТ» — официальный дистрибьютор Autodesk в России +7 (495) 781-54-81 point@pointcad.ru

Мост в будущее

Autodesk Inventor: работа со сложными параметрическими конструкциями на примере модели детали пролетного строения

Человечество давно научилось изобретать стандартные инструменты для решения стандартных задач: стандартный каменный топор для стандартной охоты, стандартная вилка для стандартного второго блюда, стандартный вентилятор от стандартной городской жары, стандартная машиностроительная САПР для выполнения стандартных задач проектирования в этой отрасли и т.д.

Но жизнь, к сожалению или к счастью, всё чаще ставит перед нами нестандартные задачи. И человек вынужден постоянно искать пути их решения, имея в руках лишь стандартные инструменты. Так, в свое время с помощью стандартных каменных орудий прямо в скальных массивах были созданы скульптуры, признанные мировыми шедеврами. Или, например, обыкновенная вилка в походных условиях может вполне успешно служить расческой, а стандартный вентилятор однажды летом может вдруг превратиться из обычного бытового прибора в предмет первой необходимости и одновременно роскоши.

Или взять, к примеру, силовую конструкцию детали пролетного строения от моста, имеющего определенный радиус изгиба дорожного полотна в горизонтальной плоскости. Казалось бы, уже не машиностроение, но еще не строительство. Как быть? Включаем голову, берем в руки стандартный инструмент, придумываем нестандартную процедуру его использования и получаем стандартно качественный результат! При этом попутно радуемся неожиданно открывшимся ранее неизвестным способностям привычного и любимого инструмента. Ибо, как любит говорить один мой хороший знакомый и глубоко уважаемый мною человек: «Если хочешь освоить какой-либо инструмент действительно очень глубоко, реши с его помощью задачу, для которой он не предназначен». И вот мне в очередной раз довелось убедиться в справедливости этой теории.

Однажды передо мной была поставлена задача — создать параметрическую трехмерную модель стандартной детали пролетного строения для моста с изменяемым радиусом поперечного изгиба полотна и увенчать проект комплектом конструкторской документации, оформленной по специфическому для меня как машиностроителя стандарту.

Суть задачи заключалась в том, чтобы, имея типовой проект такого изделия, значительно сократить время исполнения этого проекта под другой радиус изгиба. Обычно у заказчика на «пересоздание» проекта этой конструкции уходило несколько недель. Причем это было именно «пересоздание» конструкции заново, а не изменение уже имеющегося проекта. Использовать прежние наработки как шаблоны они пытались много раз, но в результате поняли, что быстрее рисовать с нуля, по накатанной процедуре.

Приступая к работе, я самонадеянно заявил, что Autodesk Inventor поможет сократить это время с двух недель заказчика до моих 15 минут. Давайте посмотрим, как это у меня получилось.

На иллюстрации (рис. 1) приведен весь комплект исходной документации, которую я получил.

Рис. 1
Рис. 1

На самом деле, конечно же, чертежей в данном проекте куда больше, но мне был выдан только этот, и его оказалось вполне достаточно.

А теперь обращусь к читающим данную статью инженерам-машиностроителям. Ответьте честно, не заглядывая в продолжение статьи, можете ли вы с первого взгляда на этот чертеж представить изображенную на нем конструкцию? У меня на осознание изображенной на чертеже конструкции во всех подробностях ушло, стыдно признаться, почти два стандартных рабочих дня, состоящих из консультаций с коллегами и телефонных переговоров с заказчиком.

И только затем началась работа.

Прежде всего нужно было выбрать способ построения модели. Сразу было решено, что финальная модель во что бы то ни стало должна отвечать следующим требованиям:

  • стандартная и легко повторяемая конструкция из множества деталей (большинство из которых зависит от радиуса изгиба пролета);
  • легкий, надежный и быстрый способ перестроения трехмерных моделей всех деталей и сборки под новый радиус;
  • возможность создания различных исполнений и комплектаций стандартной конструкции (кроме изменения радиуса);
  • автоматизация создания комплекта КД изделия с другим радиусом изгиба.

Вариантов Inventor предоставляет без малого миллион, осталось лишь выбрать самый удобный и функциональный.

Первым, конечно же, всплыл вариант использования адаптивности. Он предполагает, что сначала нужно создать основную деталь, потом все остальные детали «лепить» на нее, а затем подрезать и гнуть по месту установки. Способ хороший, но требует большой аккуратности при задании схемы ссылок, предъявляет определенные требования к построениям и т.д. Надежно, просто, но очень жестко: стоит в одном месте ошибиться, случайно «задеть» при редактировании ссылочную геометрию — и можно потерять бездну времени на исправление «подвисших» ссылок. По этой же причине при таком способе построения довольно сложно создавать различные исполнения изделия.

Второй возможный способ построения —работа на переменных. В этом случае перед началом построения необходимо разработать жесткую математическую модель каждой детали, вывести из нее общую (в нашем случае огромную) таблицу всех переменных проекта, разбить эту таблицу на уровни «видимости» переменных, привязать полученные «подтаблицы» к каждой детали и сборке... Более чем надежно, красиво, интеллектуально. Модель получится очень гибкой, что позволит легко формировать различные исполнения изделия. Но такой способ построения обычно требует очень много времени на обдумывание и реализацию параметрической модели изделия.

В итоге был выбран способ, совместивший в себе быстродействие и простоту первого с надежностью и красотой решения второго. Основную «скелетную» схему изделия было решено собирать на геометрии. Причем, чтобы обезопасить себя от обычной невнимательности, основной скелет я собрал не на трехмерных моделях, а на эскизах (рис. 2), а все остальные построения уже привязывал к ним, активно используя механизм производных деталей.

Рис. 2
Рис. 2

Оставшуюся параметрику изделия и прочие табличные данные я полностью унес в Excel-таблицы. Excel в моем проекте управляет всеми численными параметрами модели (размерами, радиусом изгиба конструкции, материалами и др.) и выводом на чертеж табличных данных.

Таблиц получилось порядочное количество. Кроме таблиц параметров деталей, в проекте есть таблицы параметрических рядов, материалов, параметров самой конструкции и т.п. Дальше началась самая интересная работа. Сначала внутри «скелета» по выбранным профилям создавались детали. Причем процесс создания типовой детали в большинстве случаев сводился к нескольким щелчкам мыши: создать производную деталь, подключить к детали нужную таблицу параметров, выдавить выбранный унаследованный из «скелета» профиль на выбранную из таблицы величину, сохранить деталь. Обычно это занимало меньше минуты.

Затем из полученных деталей формировались сборки. Благодаря тому что подавляющее большинство деталей было получено по заранее созданному «скелету», мне даже практически не пришлось пользоваться сборочными зависимостями — все детали моделировались в совпадающих системах координат, и после вставки необходимо было лишь совместить их.

А вот в некоторых случаях пришлось, наоборот, немного повоевать с Inventor. Как любой машиностроитель, он привык мыслить с математической точностью. И формулировки вроде «зазора размером примерно от двух миллиметров до восьми с половиной килограммов» между двумя в разные стороны криволинейными поверхностями оказались для него не вполне понятными. Но несколько несложных «обманных» построений — и мы снова с ним на одной волне. К счастью, сборочным зависимостям Inventor всё равно, с чем работать — с элементами твердого тела или, например, с эскизной геометрией (рис. 3).

Рис. 3
Рис. 3

Самое интересное было наблюдать, как эта еще только наполовину собранная монстроподобная конструкция уже начинала шевелиться и «махать крылышками». Конечно же, я не удержался и уже на этом этапе «поиграл» со значением основного радиуса конструкции. Наверное, я никогда не избавлюсь от ощущения, что работа в Inventor и в конструкторе Lego чем-то похожи! Завораживает и подстегивает как можно быстрее получить конечный результат, чтобы наиграться вдоволь.

Как видите, в конструкции много однотипных деталей, различающихся лишь набором параметров. Тут как нельзя кстати пришелся механизм создания параметрических рядов в Inventor. Создание десятка однотипных деталей с его помощью сводилось к следующему алгоритму: нарисовали одну деталь, составили табличку параметров исполнений — и получили сразу десяток новых деталей (рис. 4), тем самым сэкономив себе время на обеденный перерыв.

Рис. 4
Рис. 4

Однако главные бои разразились в среде создания чертежей. «Неподготовленный» Inventor отлично владеет понятием ЕСКД и даже знаком с понятием СПДС. Но вот понятия «чего-то среднего между ними» он на тот момент не знал. Пришлось учить. К счастью, настраивается в программе практически каждая закорючка (рис. 5).

Рис. 5
Рис. 5

А то, что не настраивается, легко создается в библиотеке чертежных ресурсов раз и навсегда.

И вот они, три дня работы, вот она, готовая красавица-модель (рис. 6).

Рис. 6
Рис. 6

Когда я показал ее заказчику, выяснилось, что она получилась несколько более подробной, чем ему нужно. Но что-то нас удержало от удаления из модели всех этих «необязательных» подробностей. Возможно, на заказчика повлиял мой рассказ об автоматическом вычислении масс-инерционных характеристик модели, центров тяжести и т.п. А когда я проговорился, что при этом учитывается даже материал нанесенных на модель сварных швов и разделка кромок, вопрос был снят окончательно.

Затем были чертежи — красивые, подробные, полностью ассоциативные, с «живыми» спецификациями материалов, оформленные по установленному заказчиком специфическому стандарту (рис. 7).

Рис. 7
Рис. 7

А вот теперь — внимание! Показательный момент. Как я уже говорил, раньше перестроение конструкции под новый радиус отнимало у заказчика несколько недель жизни. Посмотрим, сколько времени займет эта операция сейчас, на не самом быстром ноутбуке (Intel Centrino Mobile, RAM 3 Gb, Windows Vista 32 bit).

Возвращаемся в модель, изменяем радиус изгиба полотна, сохраняем таблицу, обновляем модель. Модель перестроилась менее чем за две минуты! А теперь снова возвращаемся в чертеж. Еще 15 секунд на перерисовку чертежа — и вуаля! Как и следовало ожидать, с чертежом у нас полный порядок. И со спецификациями тоже — они послушно отразили в себе все изменения модели, включая площади и массы деталей. На прошедшем в Москве в конце сентября Autodesk 3D Forum я демонстрировал эту процедуру в своем докладе.

Меньше двух минут, дамы и господа! Я ошибся в оценке времени перестроения конструкции в Autodesk Inventor примерно на 13 минут. В большую сторону. Меньше двух минут на то, чтобы получить новую модель и новые чертежи по заданному радиусу изгиба конструкции. Задержать получение новой стопки чертежей в итоге может только медленный принтер.

Autodesk Inventor в очередной раз подтвердил свою славу универсального инструмента, с блеском справившись с задачей, для решения которой он, казалось бы, изначально предназначен не был.

Мощнейшая среда моделирования, широкие возможности параметризации моделей и гибко настраиваемая чертежная среда — вот три составные части стандартного инструмента, которые позволяют решать с его помощью далеко не стандартные задачи!

Понятно, что при всем универсализме программного продукта многое, если не всё, зависит от того, в чьих руках он находится: интеллектуальный и творческий подход к решению нестандартных задач — профессиональное кредо специалистов компании «АйДиТи».

Алексей Никулин