Ключов момент в историята на автоматизираното проектиране (CAD) беше въвеждането през 1987 г. на версията Pro /ENGINEER, сега PTC Creo, която въведе CAD индустрията с параметрично моделиране. Оттогава тази парадигма се използва в почти всички големи дизайнерски програми, включително SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Creo Parametric, CATIA, NX и Onshape.


Дизайнът на PM се извършва от инженери, те изграждат триизмерна геометрия на части. Двуизмерните скици се превръщат в триизмерни обекти, като проектните ограничения и допустимите отклонения се прилагат правилно в съответствие с проектния план. Тъй като всяка стъпка следва от предишните, се изисква подробна миниатюра. Въпреки мощта и популярността на RM-моделирането, друга парадигма на директен CAD дизайн също има своите поддръжници. Някои модерни CAD системи използват опростено, а не параметрично моделиране въз основа на историята, а също и системи, които осигуряваткомбинация от два инструмента.

Парадигмата на дизайна и терминологията

Параметричното проектиране започва с скица и с цел получаване на крайния резултат се използват различни математически функции. Парадигмата на дизайна, първоначално разработена от Pro /ENGINEER, се нарича "базирана на историята", тъй като линейната стъпка по стъпка природата на модела го отличава от директното параметрично моделиране, което се нарича "без история".


Софтуерът запомня функциите по ред и моделът ги изпълнява стъпка по стъпка. Потребителите често погрешно вярват, че само FOR, базиран на историята, е параметричен. Всъщност тя включва всички модели с данни, включително размери, проби, дебелина на стената, диаметри, дълбочина на отворите и други. С помощта на параметричен подход инженерите могат бързо и лесно да създават различни конфигурации на конструкциите. В момента са разработени разработване и параметрично и квалиметрично моделиране. Квалиметрията е научна дисциплина, занимаваща се с методите за количествено определяне на качеството на моделите. Тази теория, разработена от бившия СССР Р. Азгалдов, се използва днес в развитието на руските стандарти, включително в металургията и машиностроенето. Повечето CAD софтуер ви позволява да реализирате качествени проекти. Преди да направи избор, разработчикът трябва да анализира индикаторите:

Размерът на структурата.

Брой на разработчиците, свързани с проекта.

Модел на мобилност.

Тип на файла, зададен от клиента.

Процесът

Моделите са конструирани от набор от математически формули и че те са легитимни, трябва да се основават на реална информация за продукта. Усъвършенстването на методите за проверка и пълнотата на информацията за продукта определя жизнеспособността на решението.

Съществуват два популярни модела на РМ:

Конструктивна твърда геометрия (CSG) - определя модела от гледна точка на комбиниране на основните и генерираните физически форми. Той използва логически операции за конструиране на модела. Това е комбинация от триизмерни елементарни форми, например цилиндър, конус, призма, правоъгълник или сфера, контролирана от прости логически операции.

Гранично представяне (BR) - твърд модел се формира чрез определяне на повърхностите, които образуват пространствените граници. Тогава се създава обект чрез свързване на точките в пространството. Много програми използват метода на крайните елементи (FEM), защото ви позволява лесно да контролирате обема на вътрешната мрежа.

Терминът параметрично 3D моделиране означава, че програмата MCAD използва физически данни. При този метод размерите се определят от геометрията, а не обратното, както в случая с 2D и традиционните триизмерни твърдотелни модели. Следователно всички промени в стойността ще променят размера. В допълнение, отношенията или ограниченията, използвани за създаване на продуктови елементи, се фиксират и контролират от програмата.

Основна единица на проекта

Елементът е базовата единица на параметричния модел на твърдо състояние. Също както събранието включва различни детайли,файлът се състои от отделни части. Всяка функция определя интелектуалната собственост. При конструирането на обект се използват геометрични ограничения и размери. Разработчикът записва тези свойства в базата данни и ги използва за създаване на нови продукти.
Примери за такива строителни блокове, наречени елементи, са отвори, ребра, канали, фаски и други геометрични детайли. Новите функции зависят от съществуващите, така че промените в дизайна се фиксират автоматично. По този начин функционалното моделиране отразява дизайна на дизайнера. Ако дадена част или свързана част се промени, то тя отново генерира този атрибут в съответствие с неговите гранични свойства. Например, един ръб, определен като допирателна към дъгата, ще се движи, за да се поддържа границата на допир, ако размерът на дъгата се промени.

Модел на компютърно генериране

В по-тесен смисъл терминът CAD е компютърно генериране и модификация на геометричен модел. В по-широк смисъл - включва всички автоматизирани действия в процеса на проектиране: геометрично моделиране, изчисления, събиране и предоставяне на информация от идеен проект до производство. Първоначално бяха използвани приложения за разработване на производствени документи. С нарастващата изчислителна мощ на системата с усъвършенствани експертни приложения и интегрирани решения, МКЕ стана по-често използвана за проектиране и създаване на продукт. Налице е проектиране на технически решения, чрез които обектите се разглеждат от самото начало като триизмерни тела. Ако е необходимо,Техническите чертежи се създават автоматично от виртуални модели на части.

Особено предимство на 3D-CAD е способността да се прожектират изображенията на продуктите във всяка посока. 3D принтерът ви позволява да превключвате от виртуален към реален обект. Заедно с разкриването на свойствата на материала се създават и усъвършенствани модели за дадените физически свойства, например сила, еластичност. CAD се използва в почти всички отрасли на машиностроенето: архитектура, строително инженерство, инженерство, електротехника и такива тесни области като дентална технология.

Водещи промишлени софтуерни продукти

Днес на пазара има много програми за параметрично моделиране. По ниво на употреба те се разделят:

Нискомащабна употреба.

Широко приложение.

Секторно моделиране.

Последната от тези три категории, а именно специфичната за отрасъла, стана най-популярна. Водещи индустриални софтуерни продукти:

SolidWorks - въведена през 1995 г. като евтин конкурент на пазара. За параметричното моделиране SolidWorks е закупен през 1997 г. от Dassault Systemes. Използва се в машиностроенето и пластмасовата промишленост.

CATIA - създадена от Dassault Systemes във Франция в края на 70-те години. Този сложен софтуер се използва широко в авиационната, автомобилната и корабостроителната промишленост.

Приложението на Siemens NX за параметрично симулиране, известно преди като Unigraphics, е закупено от McDonnell Douglas през 1977 г. Това е цялостно решение запроектиране и производство на продукти с широк диапазон на потребление.

Grasshopper е плъгин на Rhinoceros, фокусиран върху параметричния дизайн, който работи като редактор на генеративни алгоритми. Ползите от тази програма са, че за разлика от много други, тя не изисква опит за скриптове, тя ви позволява да създавате схеми за генериране на компоненти, получавайки значително оптимизиране на времето.

Параметричното моделиране Компас 3d използва компютър за проектиране на обекти или системи, които работят в реалния свят.

Autodesk е най-старата версия на AutoCad и ви позволява да реализирате 3D проекти. Обхват - промишлена механика.

KeyCreator е непараметрична, не историческа, "директна" 2D /3D CAD за моделиране в твърдо състояние. Първоначално известен като CADKEY, за първи път е издаден през 1984 г. и работи на операционни системи DOS, UNIX и Windows. Първата CAD програма с 3D възможности за персонални компютри. В модела за твърдо състояние, KeyCreator извършва моделиране на повърхността и рисуване.

Сравнение на съвременни технологии

SolidWorks е доминиран от разработването на корпоративни продукти, докато KeyCreator е изборът на CAD за специализирани процеси на проектиране и производство. Това са два добре заточени инструмента с очевидни предимства. За да определите дали KeyCreator е подходящ метод за параметрично моделиране, сравнете това, което е най-подходящо за потребителски задачи.
Моделирането на KeyCreator без история позволява на дизайнерите не само бързо да създават проекти от нулата, но и да отварят иредактирайте всички CAD файлове, независимо от източника. KeyCreator има предимства пред SolidWorks в способността да обработва непредсказуеми промени в дизайна, а пълен набор от преводачи дава възможност на потребителите да работят във всяка страна по света. Функциите на KeyCreator позволяват на проектите да се развиват свободно, тъй като скиците и 3D моделите не са свързани с историята на транзакциите или ограниченията. Този подход позволява на първоначалните неструктурирани концепции постепенно да станат сложни сглобки. Гъвкавите възможности за износ на KeyCreator означават, че 3D геометрията лесно преминава към следващия етап на производствения дизайн. Подходът на PM, използван от SolidWorks, е идеален за управление на обновленията на модела, базирани на характеристиките на продукта, строги ограничения позволяват изчисленията да се правят за проекти, които са статични на този етап. Той също така предоставя обширни инструменти за управление на данни, които използват метаданни за проектиране през целия производствен процес.

Многоплатформен за триизмерни обекти

FreeCAD е отворен дизайнер на крос-платформени параметрични триизмерни обекти в каскада. Използва се предимно в машиностроенето за разработване на реални продукти. 3D продуктите идват с MCAD, CAx, PLM и CAD заедно с пълен набор от опции за конфигурация и разширения. Потребителите избират FreeCAD, благодарение на лесната употреба на QT. Той поддържа и интегрира различни файлови формати, лесно можете да създадете 3D форма с 2D,получавате подробности за дизайна или регулирайте размерите с достатъчен брой компоненти. FreeCAD също идва с Open Inventor съвместим 3D рендеринг модел, ленти с инструменти, ключове, изчерпателен Python API и оформления. Характеристики на програмата:

Голяма онлайн документация.

Наличност за MacOS, Linux и Windows.

Предлага интерфейс, който може лесно да бъде персонализиран.

Осигурява интегрирана поддръжка на Python.

Предоставя на своите потребители всички инструменти, от които се нуждаят, за да изпълняват и разширяват, като например задания за маршрут, географски данни, експериментални CFD, инструменти за анализ на крайни точки (FEA), модули за моделиране на роботи и BIM.

Поддържа анотации като размер и текст.

Има много модерни функции, безплатни за всички.

Инструмент за проектиране Fusion 360

Fusion 360 за Windows е 3D CAD инструмент, разработен от Autodesk. Триизмерната симулация в системата Fusion 360 е насочена към дизайнерите и е мощно средство за разработване на части, осигурява възможности за тестване на функционалността на обектите и симулация на движение. Autodesk Fusion 360 е базиран на технология, базирана на облак. Създадените данни винаги се съхраняват в облака, което улеснява работата в екипа. Autodesk Fusion 360 покрива следните ключови фактори при разработването на продукта: функционално моделиране, визуализация и подготовка за производство. Всички тези функции са комбинирани в едно приложение. Формите работят с T-сплайн функцията. Създавайки интелектуална връзка между компонентите, можете да я симулиратефункционалност на колекциите. Свързването на отделните компоненти един към друг се определя от ставите. Чрез регулиране на свойствата като твърдост или въртене, компонентите могат да бъдат разположени с желаното движение един спрямо друг. За да бъде продуктът привлекателен, Fusion 360 е серия от материали, които покриват желаната повърхност. Потребителският интерфейс на Autodesk Fusion 360 е добре организиран. Лентата с менюта осигурява достъп до готовия дизайн и възможността за бързо запазване на текущи проекти. Освен това, действията могат да бъдат отменени или преработени с едно кликване на мишката. В секцията "Създаване" изградете прости или сложни обекти. Достъпът до историята на дизайна се получава чрез времевата скала, така че можете да правите промени и да ги запазвате.

Начална точка на симулацията

За обект на скица се изисква двуизмерен модел, който след това се превръща в един от основните методи: притискане, въртене и почистване. Отправната точка за модела PM е скица, която първоначално има точната форма на създадената част или елемент и представлява интелигентно представяне на детайла. Важно е да се анализира и планира всяка част преди да се проектира, за да се определи най-ефективната последователност на създаването. Незадоволителните стратегии за параметрично моделиране на софтуера водят до появата на детайли, които ще се нуждаят от по-дълго време за изграждане поради сложно редактиране. Проектирани са такива елементи, които осигуряват максимална гъвкавост и вариация на продукта, за това, възприемайки готовия твърд модел като комплектпроменливи елементи.

Последователността на създаването на миниатюри

Преди да пристъпи към създаването на скица, моделът трябва да бъде проучен, за да се определи най-добрият профил на базовата версия. Най-доброто е това, което напълно описва общата форма и минимизира броя на функциите, необходими за завършване на проекта. Всяка нова част съдържа три безкрайни референтни равнини, които представляват в пространството предната, горната и дясната равнини, минаващи през произхода на координатата - нулева точка в пространството. Общата процедура за PM е да се избере най-добрия профил за първата характеристика на модела. След това изберете най-подходящата равнина, на която искате да създадете първата скица, така че окончателната версия да има правилната ориентация, когато се гледа в графична форма. Геометрията трябва да бъде създадена чрез улавяне на ограниченията, когато се създава скица, и след това се измерва, за да се определи окончателната геометрия. Напълно дефинираната версия е черна, непълната е синя, а излишната е червена. 2D скица след това се превръща в твърдо 3D твърдо вещество, чрез притискане или въртене. Тя може да се преобразува в неразделна част чрез процес на почистване, който има функциите на издърпване перпендикулярно на равнината на чертежа и въртенето на елементите около оста. Този метод го премества по траектория, която се състои от права или крива геометрия. За чертеж се използват няколко скици, с преходи от една форма към друга. Всяка сесия е свързана с нов размер. От готовия модел на твърди веществасъздайте чертожен файл със стандартни изометрични изгледи.

Предимства на CAD

Параметричното CAD моделиране използва различни инструменти в различни области, например геометрично моделиране, което включва диференциална геометрия, теория на множествата, матрична алгебра, теоретична и приложна информатика. Тези инструменти могат да се комбинират и да се различават в зависимост от CAD системата и областта на приложение. Те са фокусирани върху вектор, който осигурява противовес на ориентацията на мрежата. CAD се използва за създаване на цифрови дизайнерски модели с различни характеристики, които предоставят информация за производството на необходимия продукт, чрез техническо чертане, CNC предаване и др. Предимство на вътрешното представяне на модела:

Рационализиране на строителния процес.

Способност за лесно и бързо модифициране на модела на текущите етапи на процеса на проектиране.

Предотвратява загуба на информация и грешки.

Възможност за използване в други приложения

Оптимизира конструкцията, докато продуктът е готов за производство.

Триизмерните твърдотелни модели предлагат широк спектър от начини за разглеждане на модела.

Визуализация на продукта, тъй като можете да започнете от прости обекти с минимални детайли.

Интеграция със следните приложения и съкращаване на времето за развитие на цикъла.

Съществуващите проектни данни могат да бъдат използвани повторно за създаване на нови проекти.

Бърза промяна в дизайна, подобряване на ефективността.

Цифрово производство.

Едно от предимствата на софтуера за параметрично моделиране е, че те ви позволяват да прехвърляте цифрово производство директно към проекта, тъй като той се интегрира с цифрово управлявани машини или 3D принтери.