В условиях конкуренции на рынке систем автоматизированного проектирования (САПР) перед промышленными предприятиями возникает практическая задача, связанная с выбором системы, наиболее полно учитывающей особенности проектируемых изделий и технологических процессов. Важность правильного ее решения определяется тем, что инвестиции в автоматизацию определяют конкурентоспособность предприятия на годы вперед. Подобная задача встала и перед ООО «Инжиниринговая компания ИНТЕРМАШСТРОЙ», деятельность которой связана с проектированием штамповой оснастки и гидростатов, а также разработкой систем транспортной механизации.

В настоящее время для использования в промышленности предлагается более десяти CAD-систем (Computer Aided Design). Для детального анализа их возможностей требуется большое количество времени, что невозможно в условиях интенсивно работающего предприятия. Исходя из этого, в компании «ИНТЕРМАШСТРОЙ» было принято компромиссное решение: на основе первичной информации отобрать три наиболее подходящие системы, а затем детально оценить их возможности в соответствии с потребностями предприятия. Учитывая сравнительно несложную геометрию деталей и большой объем конструкторских работ, в качестве основных критериев были выбрана скорость создания 3D моделей и формирования чертежей, а также наличие эффективного механизма параметризации.

В результате предварительного анализа были отобраны три CAD-системы: «SolidWorks» компании «SolidWorks Corporation» (США), и две российские разработки – «T-FLEX» (компания «Топ Системы») и «Компас» (компания «АСКОН»). Все они относятся к классу «средних» САПР, при этом первые две системы базируются на графическом ядре «Parasolid» компании «Siemens PLM Software», а последняя использует собственное трехмерное ядро. Для проведения сравнительного анализа было выбрано несколько типовых деталей, одной из которых стала втулка корпуса гидравлического пресса П814М.006.400 (рис. 1), служащая переходником от клапана наполнения к цилиндру пресса П814М.000.000.

Рис. 1. Чертеж детали втулка П814М.006.400

С точки зрения функциональных возможностей особых различий в анализируемых программах нет, однако выполнение одинаковых проектных операций в каждой из них может занимать разное количество времени. По сути 3D моделирование сводится к построению эскизов, применению операций формообразования и булевых операций. Для обеспечения возможности сравнения скорости моделирования во всех трех системах для одинаковых деталей были реализованы одни и те же сценарии.

Работа по построению 3D модели начинается с выбора рабочей плоскости (в рассматриваемом случае это «вид спереди») и построении эскиза. Во всех системах для этого требуется выбрать в дереве конструирования необходимую плоскость и через консольное меню перейти в режим создания эскиза.

Построение начинается с оси вращения, которая совпадает с осью Х, и контура. В системах «Компас» и «SolidWorks» это делается аналогичным образом:

• выбирается команда Отрезок или Линия, проводится горизонтальный отрезок, и в его свойствах устанавливается тип линии – осевая линия;
  
• вычерчивается эскиз корпуса;
  
• проставляются необходимые размеры, чтобы сделать эскиз полностью определенным (это препятствует смещению линий при изменении каких-либо взаимосвязей или размеров).
  

  В системе «T-FLEX» для 2D моделирования можно использовать параметрическое или эскизное черчение. В первом случае необходимо построить некоторое количество вспомогательных прямых и окружностей (линии построения) для формирования узлов, которые впоследствии будут соединяться линиями изображения. Все линии построения формируются в параметрической зависимости от ранее построенных элементов. При моделировании деталей даже не слишком сложной конфигурации количество таких линий может быть очень велико, а их расположение, наоборот, близко друг к другу. Это увеличивает вероятность возникновения ошибок моделирования. Кроме того, задание последовательных параметрических связей часто является проблематичным. Второй способ позволяет строить эскизы без создания вспомогательных линий в режиме прямого построения, но при отсутствии параметризации.
  

  Готовые эскизы во всех системах различаются разной степенью наглядности, которая определяет удобство их последующего редактирования:
  

• В системе «SolidWorks» размеры, выделенные черным цветом, показывают, что они полностью определены. Размеры, выделенные серым цветом, являются управляемыми и будут корректироваться в зависимости от изменения основных размеров. Символы, располагаемые в рамках на зеленом фоне около каждой линии, показывают тип привязки данной линии (вертикальность, горизонтальность, параллельность и т.д.). Отрезки, выделенные синим цветом, можно перемещать, меняя тем самым форму детали.
  
• В системе «Компас» нет отображения полностью определенного эскиза. После построения всех необходимых размеров система просто не позволит передвинуть какую-либо линию или точку. Привязки отображаются в виде вставок белого символа непосредственно в отрезки. Под размерами записывается латинская буква v и порядковый номер отрезка, тем самым говоря о том, что размер переменный (variable). Отсутствие этой буквы под размером говорит о невозможности изменить его, не меняя остальных.
  
• В системе «T-FLEX» пунктирным типом линии отображаются вспомогательные прямые, если они использовались при построении. Их можно скрыть, или ограничить по длине. Размеры могут быть проставлены, но только в качестве справочных элементов. Формируемый контур отображается сплошным типом линии.
  

  Эскизы в системах «SolidWorks» и «Компас» имеют одинаково высокую степень информативности, отличаясь в основном стилем оформления, в том время как информативность эскиза в системе «T-FLEX» представляется недостаточной.
  

  Для построения первоначального 3D тела применяется операция вращения контура вокруг оси. Во всех трех системах она работает одинаково: требуется указать ось вращения, профиль вращения и угол.
  

  Далее выполняется построение десяти отверстий Ǿ52 мм на торце изделия, которые необходимы для присоединения корпуса к цилиндру посредством крепежных элементов. Для этого выбирается рабочая (вспомогательная) плоскость на торце и на ней вычерчивается эскиз, который представляет собой точку, расположенную на номинальном диаметре – 450 мм. Командой Массив по круговой сетке (Круговой массив) формируется массив из 12 точек, расположенных равномерно по окружности. Две точки, находящиеся на пересечении номинального диаметра и оси Х необходимо удалить, т.к. в этих местах будут находиться элементы трубопровода. Во всех системах для построения отверстий есть специальные команды. В системах «Компас» и «SolidWorks» после выбора вида отверстия достаточно указать точки их расположения. В системе «T-FLEX» требуется выполнение дополнительной операции построения 3D-узлов на основе ранее построенных 2D-узлов, что требует дополнительного времени.
  

  Следующий шаг – создание четырех резьбовых отверстия М24-6Н (сечение В-В) для присоединения клапана подвода рабочей жидкости к корпусу, выполняется аналогично предыдущему.
  

  Построение съемного отверстия для демонтажа детали на цилиндрической поверхности корпуса требует создания вспомогательной плоскости, проходящей через начало системы координат перпендикулярно торцу детали под углом наклона 15° относительно оси. Рассмотрим вариант, когда стандартное отверстие отсутствует и необходимо создать цилиндрический вырез с нанесением на него условного изображения резьбы.
  

  Во всех системах реализовано несколько способов построения вспомогательных плоскостей. В рассматриваемом случае можно воспользоваться построением плоскости через три точки, не лежащих на одной прямой. Для этого на предыдущей рабочей плоскости проводится вспомогательная прямая из начала системы координат под заданным углом. В системах «Компас» и «SolidWorks» тип линии меняется во всплывающем меню, которое активизируется при построении линии. В системе «T-FLEX» тип линии выбирается в основном меню, расположенном в верхней части экрана. На построенной линии отмечаются две точки. Аналогичным образом создается эскиз точки на противоположенной плоскости. После этого необходимо последовательно указать три построенные точки.
  

  Для удобства построений в системах имеется режим скрытия вспомогательных построений: в «Компас» и «SolidWorks» на вкладке Вид снимается соответствующий флажок, в «T-FLEX» достаточно нажать специальную кнопку.
  

  На построенной плоскости на заданном расстоянии от торца детали (62 мм) строится эскиз будущего отверстия. Затем выполняется операция построения тела с установленной опцией булева операция вычитания. Далее остается нанести условное изображение резьбы. Соответствующая команда во всех системах работает одинаково: выбирается поверхность, на которую будет нанесена резьба, и задаются шаг резьбы, длина, начальная и конечная граница (если требуется). Процесс построения 3D модели на этом заканчивается (рис. 2).
  

   

  Рис. 2. 3D модель детали
  

  Дальнейшая работа связана с получением чертежей. Для этого имеются возможности построения проекций на координатные плоскости, а также различных сечений. Модели можно рассекать как по основным плоскостям (вид спереди, сверху и сбоку), так и по любой указанной плоскости, которая является стенкой или внутренней поверхностью проектируемой детали. Помимо этого можно создавать сложные сечения при помощи построения вспомогательных плоскостей. Подобные сечения приходится строить достаточно часто, например, чтобы определить размер внутренней полости детали и толщину её стенки. Использование сложных сечений позволяет минимизировать общее количество сечений на чертеже. На рис. 3,а отображение присоединительного отверстия и отверстия для демонтажа формируется двумя простыми сечениями: А-А и Е-Е, тогда как на рис. 3,б они отображаются одним сложным сечением А-А.
  

  
  
  

  а) б)
  

  Рис. 3. Построение сечений
  

  Подобные построения выполнялись для всех выбранных деталей. В результате сравнительного анализа были сделаны следующие выводы:
  

• Кардинальных различий в функциональных возможностях моделирования номенклатуры изделий компании в рассматриваемых системах нет.
  
• В системах «SolidWorks» и «T-FLEX» параметрическая модель создается непосредственно при построении, в системе «Компас» используется отдельное меню параметризации.
  
• Определение параметрических зависимостей в системе «SolidWorks» выполняется быстрее и проще, чем в системе «T-FLEX».
  
• Скорость формирования параметрических моделей в системе «SolidWorks» на всех моделируемых деталях оказалась выше.
  
• При возникновении ошибок в процессе построения эскизов (незамкнутый контур, самопересечения элементов и т.д.) их поиск в системе «T-FLEX» занимает больше времени, чем в других системах.
  
• Информативность эскизов в системах «SolidWorks» и «Компас» выше, чем в системе «T-FLEX».
  
• Интерфейс системы «SolidWorks» можно считать наиболее простым и удобным, как при 2D, так и при 3D моделировании.
  

  Исходя из этого, в качестве базовой платформы автоматизации компании «ИНТЕРМАШСТРОЙ» была выбрана система «SolidWorks».

Все статьи автора «pavel27»