Автор: Иван Черанёв, ведущий инженер-конструктор Отдела технологической подготовки производства ВСЗ
Готовая модель доступна для скачивания в разделе "Примеры"
В настоящее время CAD-системы всё чаще используются любителями (не связанными профессией с инженерной/проектной сферой) для своих различных практических задач. К их числу также относятся строительство и столярное ремесло, к которым, казалось бы, машиностроительные САПР мало применимы. Однако, эти системы могут успешно использоваться для моделирования любых деревянных изделий и строительных конструкций (из любого материала) – от простейшей мебели до жилых домов со всеми коммуникациями и обстановкой. Но, зачастую, у новичка, самостоятельно осваивающего CAD-систему, возникают трудности, связанные с плохим знанием возможностей и функционала системы. Из-за этого 3D модель получается неоптимальной, а работа с ней – неэффективной и утомляющей, и как итог поставленная задача остаётся нерешённой. Решение этой проблемы довольно простое – надо более внимательно изучить имеющиеся в системе инструменты и их опции. А освоение параметрического моделирования (работы с переменными) откроет ещё больше возможностей для более эффективной и успешной работы.
Для демонстрации того, как универсальная машиностроительная САПР применяется для решения задач деревянного малого строительства, и как при этом могут использоваться её параметрические возможности, рассмотрим пример моделирования небольшой дачной деревянной постройки — летней душевой кабины, в учебной версии T-FLEX CAD 17 (доступ к «боевой» версии есть далеко не у всех). Сразу оговоримся, что данный материал посвящён именно моделированию и параметризации, и не является пособием по конструированию деревянных конструкций, также предполагается наличие у пользователя базовых навыков работы с системой. Конструкция душевой кабины будет строиться на основе эскизного проекта (см. рис. 1; модель всегда полезно начинать с карандаша, так лучше видны Ваша цель и задачи).
Модель будет строиться в виде параметрической сборки, состоящей из фрагментов — моделей досок. Выбор такого способа построения модели (именно сборка, а не создание разных тел в модели) можно обосновать следующим:
— конструкция деревянной душевой практически полностью состоит из типовых, практически одинаковых по форме (но не по размерам) деталей (из досок и брусков), вставка их как фрагментов сборки позволяет «нарисовать» доску всего один раз, и многократно использовать её, задавая лишь её параметры;
— управлять параметрами моделей досок будет проще, не нужно будет отдельно создавать наборы переменных (толщина, ширина, длина) для разных конструктивных элементов, при вставке параметрического фрагмента у него уже есть такой комплект.
Кратко определим используемые понятия:
— параметр — изменяемый элемент модели: геометрические размеры, включение тела (фрагмента) или его подавление и т. д.;
— переменная — элемент модели, который управляет параметром; имеет определённое имя и значение; может задаваться пользователем или определяться (рассчитываться) системой;
— фрагмент – внешняя модель, вставляемая в сборку, т.е. модель, созданная отдельно от сборки и сохранённая отдельным файлом;
параметрический фрагмент – это фрагмент, имеющий в себе внешние переменные, которые могут задаваться пользователем при вставке его в сборку или приниматься равными некоторым переменным сборки.
Построение параметрической модели доски/бруска
Прежде чем строить сборку, необходимо построить модель доски, которая обеспечит нам собираемые в конструкцию детали. Точнее, это будет универсальная модель — доска и брусок, т. к. различие между ними только в соотношении размеров. Эта модель должна позволить нам охватить весь ассортимент используемого пиломатериала, конечно за исключением профилированного (имитации бруса, накладных уголков и т. д.). Но при желании и, если нет необходимости в очень подробной модели, и профилированный материал можно в модели упростить до прямоугольного профиля, надо только правильно определить размеры этого прямоугольника (вычесть высоту шипа и т. д.).
Модель доски начинаем строить, как обычно: создаём файл детали, рисуем на плоскости вида слева (или другой — не важно, в сборке эти фрагменты будут ориентированы по-разному) поперечный профиль доски. Сначала ставим перекрестье в начале координат, а затем от него создаём параллельную линию для задания толщины доски (в данном случае профиль будет расположен вертикально), но вместо цифр в строчку параметра «расстояние» ставим букву, например, «а» (можно использовать любое другое буквенное обозначение (например, «толщина»), требования к именам переменных изложены в справке, в разделе «Параметризация»). Система всегда готова к таким действиям пользователя и тут же (после нажатия «Enter») предложит создать переменную с только что введённым именем (рис. 2). Эта переменная будет управлять параметром, определяющим расстоянием между вертикальными линиями в поперечном профиле, т. е. толщиной доски. Для переменной необходимо будет указать некоторое текущее значение (лучше такое, которое будут самым широкоиспользуемым) и отметить (поставить галочку) опцию «внешняя» - это необходимо для того, чтобы управление переменной из детали передавалось в сборку, без этой опции изменить параметр при вставке фрагмента в сборку будет невозможно. Также можно написать комментарий к переменной, чтобы потом её не путать с другими.
Аналогично поступаем с шириной доски — при построении параллельной вертикальной линии создаём вторую переменную.
Дорисовываем профиль — обводим прямоугольник, и начинаем его выталкивать, и точно так же, в строке параметра «длина» создаём новую переменную, которая будет управлять длиной (см. рис. 3). Численное значение можно поставить любое. После завершения операции построение тела доски в общем закончено. Осталось только задать материал, чтобы правильно рассчитывать массу и для большего соответствия внешнего вида. Для этого через дерево построения модели (окно «3D модель») или прямо в рабочем окне модели переходим в контекстное меню (правая клавиша мышки) и, зайдя в параметры тела, выбираем из предложенного списка нужный материал (см. рис. 4). К телу применится заданная текстура и механические свойства (в том числе плотность). При желании можно создать свой материал с необходимыми свойствами и текстурой.
На этом модель доски с самой простейшей параметризацией готова к использованию. Все переменные модели можно посмотреть в редакторе переменных или в окне «Переменные» (см. рис. 5). Заодно проверим, все ли созданные переменные указаны как внешние (в общем случае, нет необходимости все переменные детали делать внешними, это необходимо только для тех, которые должны изменяться при вставке в сборку). Такая модель при вставке в сборку будет иметь окно «Переменные», где все они по отдельности могут задаваться пользователем (см. рис.6).
Но такой вариант задания переменных модели не самый оптимальный. Пиломатериал имеет строго определённые размеры, и, соответственно, переменные (толщина и ширина) будут использоваться только в определённых фиксированных комбинациях. И эти переменные логично так и задавать — указанием типоразмера сечения доски (бруска). Для этого необходимо освоить использование баз данных, хотя бы в простом виде.
Базу данных создаём через меню «Параметры» (рис. 7). Имя для БД лучше давать короткое, так будет удобнее писать её переменные. При нажатии «ОК» сразу начинают создаваться столбцы БД.
Создаём три столбца (рис. 8): первый — обозначение типоразмера сечения, тип — текстовый, т. к. обозначение является именно текстом, а не числом; второй и третий — для толщины и ширины профиля, тип вещественное — это будут именно числа.
Когда столбцы созданы, заполняем ячейки, аналогично тому, как на рисунке 9. После заполнения сохраняем файл модели доски, БД сохранится в нём.
Чтобы использовать эту БД, нам нужно создать новую переменную (см. рис. 10), она будет задаваться пользователем и являться «ведущей» для переменных толщины и ширины. При её создании надо поставить галочку «текстовая» (этого делать не надо в том случае, если для определения типа профиля будет просто использоваться номер, тогда это будет вещественная переменная). Важно запомнить, что имя текстовой переменной обязательно начинается с символа «$», иначе система как текстовую её воспринимать не будет. Чтобы связать переменную с базой данных, необходимо в опции «Список» выбрать базу данных и указать столбик, значения из которого она будет принимать («Выбирать из поля»). В окне можно указать поля БД, которые будут показываться при вводе значения переменной. И, конечно, не забываем включить опцию «Внешняя».
Переменные «а» и «б» для задания толщины и ширины теперь должны задаваться по БД в зависимости от значения «ведущей» переменной «$сечение». Для этого в редакторе переменных им необходимо прописать выражение с использованием функции «find» (как один из вариантов) (см. рис. 11). Правило записи такое:
— сначала указывается столбик БД, из которого будет браться значение: имя БД и через точку имя столбика - Доска.б (Доска.а);
— затем через запятую записывается условие поиска — брать значение нужно из той строки, в которой в определённом столбце (Доска.сечение) значение равно текущему значению указанной «ведущей» переменной $сечение;
— всегда помним, что для системы прописная (А) и строчная (а) буквы — это разные буквы! В именах переменных и названиях столбцов БД их путать нельзя.
Таким образом, пользователь задаёт нужный ему типоразмер, а размеры сечения для этого типоразмера система определяет автоматически. На рисунке 12 показано, как это будет выглядеть при вставке фрагмента в сборке.
В следующей части методического пособия будет разобран процесс создания каркаса душевой кабины на основе созданного фрагмента.
