Что нужно технологу: история построения или прямое моделирование?

Любому специалисту видно, что за красивой оболочкой Onshape скрывается старая технология параметрической модификации модели путём регенерации геометрии на основе истории построения, впервые реализованная ещё в Pro/ENGINEER в 1987 г. Это резко контрастирует как с подлинными инновациями Onshape (такими как совместная работа нескольких пользователей над одним документом и автоматическое версионирование), так и с поведением конкурентов, которые фокусируют свои усилия на предложении альтернативных способов параметрического моделирования (синхронная технология Siemens PLM Software или Fusion 360 от Autodesk). Вместо этого мы видим очередную реинкарнацию Pro/E; причём вторую по счёту для данной команды разработчиком (первой стало Windows-приложение SolidWorks, увидевшее свет двадцать лет назад).

Onshape обладает всеми известными недостатками моделирования на основе истории

Соответственно, когда трёхмерная модель будущего изделия попадает к технологу, ответственному за подготовку производства, он может внести в неё лишь те параметрические изменения, что были предусмотрены конструктором, создавшим эту модель. Конструктор редко является специалистом по технологической подготовке (обычно эти задачи решают разные люди), но даже если он готов что-то учесть, хватит ли ему для этого возможностей CAD-системы?

Возьмём конкретный пример — подготовку производства изделий из листового металла. Одна и та же деталь может иметь совершенно разные варианты технологической проработки (рисунок ниже демонстрирует умозрительный пример простейшей детали; для более сложных деталей существуют десятки вариантов), и у конструктора нет информации о том, какой из них окажется экономически предпочтительным. Последнее зависит от многих факторов: толщины и других геометрических размеров детали, станочного парка в цехе производства, загрузки этих станков другими заказами, объёма выпускаемой партии и проч.

Варианты технологической проработки одной и той же детали в BricsCAD

Например, раскройку большого количества деталей из листа металла экономически выгодно производить на штанцевальных машинах, где форма и размеры угловых вырезов должны соответствовать имеющемуся набору инструментов для вырубки отверстий. Напротив, небольшие партии деталей выгоднее раскраивать на лазерных резаках, где главное технологическое требование — гладкая траектория разреза, диктующая иную форму угловых вырезов. Гибочные прессы тоже существенно различаются по своим параметрам, в том числе предельным размерам сгибаемых деталей, что в ряде случаев вынуждает технолога разделять деталь на несколько частей. И конечно именно технолог принимает решение о типе соединения стенок — в каком месте использовать сгиб, а в каком стык.

Насколько CAD-системы на основе истории построения готовы помогать технологу решать указанные задачи? Давайте разберём это на примере самой популярной машиностроительной CAD-системы — SolidWorks.

Моделирование деталей из листового металла в SolidWorks

Разработчики SolidWorks, видимо, были в курсе этой проблемы, и спустя 12 лет — в версии SolidWorks 2009 — реализовали инструмент преобразования любого тела в деталь из листового металла. Он корректно распознаёт стенки («кромки»), предлагает конструктору выбрать тип соединения между ними («сгиб» или «разрыв») и помещает в дерево построения модели специальный элемент, позволяющий автоматически перестроить деталь при изменении исходного тела.

Не умаляя достоинств этого инструмента, отметим, однако, что общая задача технологической подготовки производства изделий из листового металла в SolidWorks до сих пор не решена. Так, если деталь уже содержит сгиб, преобразовать его в разрыв все ещё невозможно. Да и само преобразование тела в деталь из листового металла требует ручной работы как при первом применении, так и при изменении геометрии исходного тела — такова специфика моделирования на основе истории построения.

В рамках традиционного подхода к моделированию практически невозможно состыковать конструктивную («конструкторскую») историю детали с технологической, особенно когда они выполняются в разных CAD-системах, что в условиях высококонкурентного рынка, является скорее правилом, чем исключением. К счастью для технологов, решение этой задачи существует. Вот только возможно оно не в рамках систем моделирования на основе истории построения — типа SolidWorks или Onshape — а при условии отказа от истории построения и использования методов прямого моделирования геометрии. Давайте разберём, как инженер-технолог может подготовить производство деталей из листового металла с помощью BricsCAD.

Моделирование деталей из листового металла в BricsCAD

Такой подход позволяет технологу (как, впрочем, и конструктору) подходить к процессу проектирования с максимальной гибкостью, легко меняя варианты технологической проработки одной и той же детали, соединяя несколько деталей в одну или наоборот разделяя их на части.

Переключение типа соединения между стенками в BricsCAD

Другим важным преимуществом такого подхода является возможность лёгкого распознавания таких элементов в любой существующей геометрии, включая модели, созданные в других CAD-системах. В BricsCAD эта задача решается за несколько секунд: импортировать модель в любом формате, распознать существующие стенки и сгибы, прорезать недостающие разгрузки на углах, разделить деталь на части, изменить технологические параметры, получить развёртку и передать её в CAM-систему. Для многих моделей этот процесс может быть полностью автоматизирован, для других требуются несложные манипуляции специализированным CAD-инструментами, ориентированными как раз на нужды технолога производства изделий из листового металла.

А что же параметризация?

Традиционно создание параметрических моделей — епархия систем моделирования на основе истории построения. Но поскольку они редко являются оптимальным выбором для технолога (по крайней мере, в области производства изделий из листового металла), стоит рассмотреть параметризацию с помощью систем прямого моделирования.

В BricsCAD реализован мощный механизм геометрических и размерных ограничений, позволяющий пользователю задавать требуемые расстояния, углы, радиусы и другие параметры. Похожие детали можно организовывать в параметрические компоненты, связывать параметры формулами между собой и в результате создавать параметрические модели для любой предметной области, включая изделия из листового металла.

Существенным преимуществом этого подхода перед историей построения является тот простой факт, что параметризацию через ограничения можно добавить к геометрии, импортированной в BricsCAD из любой другой CAD-системы. Это открывает новые возможности перед мастерскими, специализирующимися на выполнении заказов на производство изделий из листового металла. Теперь такие мастерские могут эффективно обрабатывать заказы на производство семейства однотипных изделий.

Заказчик может передать в мастерскую модель в любом формате, поддерживающем информацию о производстве изделия (PMI). Аннотационные размеры в такой модели могут содержать текстовые метки, используемые в таблице заказа. Исполнитель заказа импортирует модель в BricsCAD, добавляет к ней параметризацию на основе ограничений, осуществляет технологическую проработку и связывает модель с системой контроля заказов. Всё остальное (порождение конкретной модели с требуемыми размерами, получение её развёртки, передача её в CAM-систему, валидация техпроцессов, изготовление) может быть полностью автоматизировано.

Вместо заключения

• конструктор может не знать, какие именно изменения захочет внести в его модель технолог;
• технологу может потребоваться максимальная свобода внесения изменений, которую никакая история построения предусмотреть не может;
• конструктор и технолог могут работать в разных CAD-системах.