T-FLEX CAD — король параметризации. Чаcть I

Автор: Сергей Козлов, Сергей Кураксин

В данной статье мы постарались рассказать о параметрических возможностях системы T-FLEX CAD, которая была разработана около двадцати лет назад в компании Топ Системы и с тех пор непрерывно совершенствуется. Отдельное спасибо порталу isicad.ru за мотивацию для написания статьи, также хотелось бы отметить усилия «CSWP» и «тот самый», которые, наряду с другими комментаторами статьи "В Польше сравнили T-FLEX CAD 12, SolidWorks 2012 и Inventor 2012", приложили много усилий, чтобы также подвигнуть нас на эту публикацию. Мы постарались в статье рассказать простыми словами о параметрических возможностях T-FLEX CAD, не прибегая к наукообразным терминам и т.п. Для удобства возможного последующего обсуждения, все возможности имеют сквозную нумерацию. Также хотелось бы сразу сказать, что продемонстрировать все аспекты параметрических возможностей T-FLEX CAD не представляется возможным, так как все они могут использоваться в произвольных комбинациях. Так же, как могут комбинироваться различные способы управления различными параметрами одной модели.

Сергей Козлов и Сергей Кураксин: 20+ лет назад

Заранее хотелось бы извиниться перед сторонниками «обычных» ;) систем, как среднего класса, так и тяжелого, если они не поймут некоторых возможностей, так как практически 20-летнее развитие параметризации с учетом потребностей наших пользователей может обескуражить любителей «Конфигураций». А ведь именно этот термин обычно подразумевается под термином «Параметризация» в других системах (хотя и не во всех).

Базовые принципы параметризации в T-FLEX CAD

T-FLEX CAD создавалась изначально как параметрическая система. В системе используется единая объектная параметрическая модель, что позволяет единообразно управлять любыми параметрами любых объектов. Принцип устройства параметризации прост. Везде, где пользователь может ввести численное или текстовое значение параметра, он с таким же успехом может использовать переменную или выражение, зависящее от переменных. Это позволяет связывать значения между собой, рассчитывать их по формулам в зависимости от входных параметров модели, изменять их извне (считывая из файла параметров, задавая программно и т.д.). Переменные позволяют также, при помощи специальных функций, получать значения требуемых параметров у любых элементов модели (измерять их), передавать нужные значения компонентам сборки, связывать параметры одних элементов модели с другими и т.д.

Параметрическая модель T-FLEX CAD основана на «прямом» методе расчёта модели. Без решения уравнений и итерационных схем. Это позволяет сделать пересчёт модели очень эффективным по времени расчёта и точности результата. По сути, размерность параметрической модели не имеет ограничений по количеству участвующих элементов. В модели могут существовать сотни тысяч и даже миллионы элементов, связанных между собой различными зависимостями.

В то же время, наличие параметрической модели в T-FLEX CAD почти не мешает тем пользователям, кому параметризация в принципе не нужна (или они не догадываются о том, что она им нужна, что встречается чаще). Чертёж или 3D модель может создаваться по методике, привычной для пользователей другим систем.

Для иллюстрации выше сказанного, приведём несколько примеров параметров, которые могут быть заданы при помощи переменных или выражений:

• Длина линии
• Расстояние от одной линии до другой
• Радиус/диаметр окружности
• Угол между линиями
• Цвет линии
• Толщина линии
• Количество элементов массива
• Длина выталкивания
• Радиус сглаживания
• Видимость слоя
• Подавление операции
• Размеры страницы
• Обозначение детали
• Строка технических требований
• Текст обозначения позиции детали
• Значение размера
• И т.д.

Модель, содержащаяся в одном файле, имеет один набор переменных и отношений между ними. Переменные модели могут быть использованы в любой части модели – на любой из чертёжных страниц многостраничного документа, в любом эскизе 3D операции и т.д.

Любой объект (2D или 3D), созданный в T-FLEX CAD, сразу становится ассоциативным и/или параметрическим. Сразу подчеркнем, что в T-FLEX CAD нет разницы между 2D чертежом и 3D моделью. Любое 2D изображение может использоваться как 3D эскиз.

Управление параметрической моделью в T-FLEX CAD

1. Управление параметрической моделью в T-FLEX CAD осуществляется:

• с помощью мыши – перемещение линий позволяет видеть в динамике, как изменяется модель. В любой момент в активном окне задания параметра линии можно задать точное значение параметра. Пример демонстрирует, как легко и удобно можно изменять геометрию модели в T-FLEX CAD просто с помощью мыши. При этом сохраняются все зависимости в модели, которые заложил сам конструктор, а не «придумала» сама система. Необходимо отметить, что для параметрического изменения не требуется проставлять ни один размер. В окончании примера демонстрируется как можно легко переопределять параметрические зависимости между элементами параметрической модели в T-FLEX CAD.

• с помощью специальной команды «Отношения», которая показывает ранее установленные пользователем отношения между элементами параметрической модели T-FLEX CAD. Задавая значения параметров можно изменять параметрическую модель. Графические объекты – маркеры, показывающие отношения между элементами можно оставить на экране с тем, чтобы можно было отслеживать их изменения в «прозрачном режиме».

• с помощью размеров, проставленных на чертеже. В T-FLEX CAD использует отличный от других систем метод параметризации (не размерный) – размеры в T-FLEX CAD являются просто элементами оформления. Тем не менее, параметрическая модель T-FLEX CAD позволяет управлять параметрами модели с помощью задания значений размеров, аналогично тому, как это делается в других системах. В отличие от других систем в T-FLEX CAD не существует понятия «недоопределённого» или «переопределённого» состояния модели. На примере видно, что параметрическая модель в T-FLEX CAD прекрасно работает с недостатком проставленных размеров на чертеже (эскизе). Также на примере видно, что при изменении 3D размеров, которых проставлено больше чем необходимо для «определения» модели, также модель прекрасно изменяется, несмотря на то, что размеры конфликтуют друг с другом (проставлены размеры толщины основания детали и бобышки, и проставлен их общий размер). Все, что можно построить в T-FLEX CAD, будет ассоциативным и параметрическим – и это не зависит ни от сложности модели, ни от количества проставленных или не проставленных размеров. Параметрическая модель в T-FLEX CAD будет работать однозначно по тем принципам, что в нее заложил конструктор.

Переменные в T-FLEX CAD

2. В T-FLEX CAD любые параметры могут быть заданы с помощью переменных (численных или текстовых) или выражений (формул), в которых участвуют переменные . Для создания и редактирования переменных используется редактор переменных или любое поле для ввода значения параметра. Значения переменных (параметров) могут задаваться:

• с помощью произвольных формульных зависимостей с использованием арифметических действий, скобок, богатого набора математических и других функций, а также условных выражений. Пример показывает, что любой параметр модели может быть задан с помощью переменной. В T-FLEX CAD очень просто можно связать любые геометрические параметры (и не только) между собой в добавление к уже заданным геометрическим зависимостям.

• с помощью зависимостей с использованием файлов формата Excel и СУБД (Access, DBase и т.д.). В T-FLEX CAD существует возможность динамического отбора значений параметров из БД в зависимости от условий и значений других параметров в процессе параметрического пересчета модели. Эта возможность, в частности, используется в T-FLEX CAD для создания параметрических элементов библиотек. В примере изменение посадочного диаметра крышки, приводит к автоматическому отбору из БД с помощью специальных функций всех остальных параметров крышки по ГОСТу.

• с помощью табличных зависимостей. В T-FLEX CAD имеется встроенный редактор таблиц (БД), в котором можно создавать таблицы (внутренние базы данных). Внутренние БД хранятся вместе с параметрической моделью T-FLEX CAD. Это позволяет обеспечивать целостность параметрической модели и ее независимость от внешних программ или данных при использовании внутренних БД для отбора параметров в процессе параметрического пересчета. Также использование внутренних БД позволяет ускорять параметрический пересчет моделей. На примере показывается, что элементы библиотек стандартных элементов T-FLEX CAD построены на основе целого набора таблиц, соответствующих ГОСТ, и при изменении базовых параметров – все остальные параметры элементов отбираются из внутренних БД и получается новый стандартный элемент.

• с помощью графических зависимостей или с помощью вычисляемых параметров с чертежа или модели (использование функций measure() и distance ()). То есть, геометрические параметры самой модели могут участвовать в параметрическом пересчете модели и задавать значения других параметров модели. Пример шнека с геометрически изменяемым шагом показывает, что шаг винта задан с помощью 2D сплайна. Изменение геометрии сплайна приводит к автоматическому изменению шага 3D модели шнека.

• с помощью внешних зависимостей неизвестной природы, когда значения для параметров могут передаваться через внешний файл, который может быть сформирован в результате внешних расчетов. Пример демонстрирует, что в уже показанную ранее модель можно загрузить рассчитанные не в системе T-FLEX CAD значения параметров через файл простого формата, а система T-FLEX CAD перестроит параметрическую модель.

Управление параметрической моделью в T-FLEX CAD (продолжение…)

3. После небольшого отступления с рассказом о переменных добавим еще несколько возможностей в пункт «Управление параметрической моделью в T-FLEX CAD осуществляется»:

• с помощью специализированного редактора переменных. В редакторе переменных можно сразу изменить любое количество параметров модели. В редакторе переменных можно использовать формульные зависимости, множество разнообразных функций (математических, тригонометрических, отбора из БД, геометрических, условного выбора…). Действия в редакторе переменных могут производиться как над числовыми параметрами, так и над тестовыми параметрами.

• с помощью прямого редактирования значений на чертеже. Пример шестеренки, в котором ее параметры можно изменять прямо из текстовой информации, вставленной в таблицу, сопровождающую 2D чертеж.

• с помощью диалогов, создаваемых самим пользователем без программирования. Для создания диалога в T-FLEX CAD создается специальная страница, на которой просто рисуется необходимый диалог и расставляются элементы управления различных типов (поля редактирования, переключатели, радиокнопки, списки выбора и т.д.) для управления параметрами модели. Созданный диалог потом вызывается на экран и управляет моделью. Этот же диалог может появляться при вставке данного чертежа (модели) в сборку. Об этом будет сказано более подробно попозже.

При создании диалогов существует возможность параметризации самих пользовательских диалогов: скрытие/отображение элементов управления по различным условиям, изменение значений и т.д. Также для диалогов имеется возможность подключения макросов и приложений для редактирования переменных модели, в том случае, если встроенной в систему функциональности оказывается недостаточно.

• с помощью внешних программ через обменные файлы, макроязыка, API. В T-FLEX CAD cуществует возможность передачи параметров модели из внешних приложений как вручную, так и автоматически при открытии файла модели. Приведенный ниже пример описывает, как можно передать параметры из T-FLEX CAD в любое внешнее расчетное приложение и после расчета параметров вернуть их значения обратно в T-FLEX CAD с помощью API T-FLEX CAD.

Пример: http://www.tflex.ru/forum/index.php?PAGE_NAME=read&FID=15&TID=1874

Примеры параметрических возможностей T-FLEX CAD

4. T-FLEX CAD позволяет создавать чертежи и 3D модели любой сложности с ассоциативно связанными элементами. Пример параметрического сборочного чертежа с достаточно сложной геометрией показывает, что геометрические параметры могут быть завязаны от любых других параметров, например, от номинального усилия пресса. Изменение усилия пресса приводит к автоматическому пересчету зависимостей геометрических параметров, отбору недостающих параметров из БД и получению нового варианта сборочного чертежа пресса.

5. T-FLEX CAD позволяет назначать параметры на различные взаимосвязи. К таким параметрам могут относиться как численные (размерные и параметры другого рода), так и текстовые параметры. Для примера «Фреза» конструктор задал возможность параметрического изменения ширины фрезы, количества зубьев фрезы и количества облегчающих отверстий. Также можно увидеть на этом примере, что изменяются не только параметры самой фрезы, но и текстовая информация на размере, с количеством отверстий. Можно также заметить, что изменение параметров фрезы приводит к получению готового оформленного чертежа, оформление которого не требуется подправлять.

Еще один пример демонстрирует параметрическое изменение 3D фрезы.

И все же поддержка ГОСТ важна…

6. T-FLEX CAD поддерживает автоматическое соответствие ГОСТу при изменении параметрической модели. Наверное, это достаточно простой пример, но все же хотелось бы на это обратить внимание пользователей западных систем. На параметрическом чертеже проставлены размеры с допусками, шероховатости и допуски формы. Динамически меняем параметры модели и смотрим за изменением элементов оформления. Сначала в примере показывается автоматический пересчет в соответствие с ГОСТ полей допусков при изменении размеров чертежа. Затем изменяется и значение допуска формы при изменении соответствующего размера. T-FLEX CAD автоматически отслеживает изменение допусков и других элементов оформления при параметрическом изменении модели. В результате конструктор не должен следить за правильностью оформления чертежа – система это делает за него.

Примеры параметрических возможностей T-FLEX CAD (продолжение…)

7. В T-FLEX CAD переменными могут быть не только числовые значения, но и текстовые. Помимо этого в текстовые строки можно вставлять и численные переменные. Простой пример показывает, что при изменении геометрии – изменяется и текстовая информация, содержащая параметры площади и периметра профиля. Кроме того легко заметить, что изменяется и текстовая информация в зависимости от превышения значения периметра профиля заданного максимального значения.

8. T-FLEX CAD позволяет параметрически управлять слоями чертежа (модели) и уровнями видимости любых элементов. Решили привести простейший пример не из машиностроения, который красиво демонстрирует параметрическое управление уровнями видимости элементов и слоями чертежа.

9. В T-FLEX CAD существует возможность «вырождения» элементов. «Вырождение» касается не только параметров модели, но и элементов оформления. На представленном примере все элементы сами убираются при вырождении и сами восстанавливаются при необходимости – это обеспечивает параметрическая модель T-FLEX CAD. «Вырождение» параметров работает как в 2D, так и в 3D.

Параметризация 2D и 3D массивов

10. T-FLEX CAD позволяет параметризовать как 2D массивы, так и 3D массивы. Массивы в T-FLEX CAD бывают круговые и линейные и могут строиться в 2-х направлениях. Любые параметры массивов можно задавать и рассчитывать через переменные.

Первый пример показывает 2D массив, который автоматически строится в пределах заданных ограничений по длине. При этом существует возможность удалять требуемые элементы массива, и система сама будет отслеживать эти удаленные элементы при параметрическом перестроении массива.

Второй пример показывает круговой 3D массив, который равномерно распределяет отверстия по геометрии цилиндра. В T-FLEX CAD очень просто делаются модели с переменным количеством элементов за счет изменения геометрии элементов, к которой привязан массив. Один из примеров демонстрирует параметризацию массива, когда в зависимости от высоты и диаметра цилиндра изменяется количество отверстий для перфорации.

Третий пример показывает линейный 3D массив в 2-х направлениях, который равномерно распределяет отверстия по геометрии плиты. Изюминка заключается в том, что заполнение области массивом может быть ограничено определенной геометрией. В данном случае мы видим изменение контура плиты, при этом массив заполняет всю измененную область.

Использование графиков в параметризации T-FLEX CAD

11. T-FLEX CAD имеет встроенный редактор графиков. Графики могут использоваться для задания закона изменения одного параметра от другого. При помощи графика можно задавать изменение одной переменной от другой, значение параметров операций, например, переменного радиуса сглаживания, закона изменения угла кручения и т.д.

Примеры демонстрируют возможность использования графиков для задания значений переменного радиуса для сглаживания.

Графики также используются в задачах конечно-элементного и динамического анализа, как для хранения результатов анализа, так и задания законов изменения параметров расчёта (например, нелинейных характеристик силы упругости пружины, нелинейных законов изменения прочностных характеристик материалов при большом числе циклов нагружения в расчётах с учётом усталости материалов).

Еще один пример показывает, что с помощью графиков также можно управлять углом кручения тела по траектории и масштабированием профиля, который движется по траектории.

Примеры параметрических возможностей T-FLEX CAD (продолжение…)

12. Параметрическая модель T-FLEX CAD обеспечивает возможность соблюдения условий касания геометрии при модификациях типа «впадина-бобышка» и для симметричного переворота изображения. При указанных модификациях геометрия эскиза сохраняется и не требует перезадания.

13. В T-FLEX CAD имеются специальные «параметрические» операции, в которых исходная геометрия параметрически изменяется при изменении исходных параметров.

Пример построения тела по параметрам. Построение купола осуществляется с помощью одной единственной операции. Геометрию купола можно изменить с помощью задания параметров операции и за счет изменения исходного профиля.

Пример построения «вафельной» оболочки с помощью специальной команды «параметрический массив». Сначала создается элемент конструкции, затем данный элемент размножается с помощью указанной команды и полностью заполняет сектор проектируемой оболочки. При изменении размеров проектируемой оболочки «параметрический массив» автоматически перестраивается в соответствие с заданными условиями заполнения.

14. T-FLEX CAD позволяет параметрически управлять «подавлением» операций в модели. Пример демонстрирует вариативность параметрической модели с параметрическим управлением «подавлением» операций. Пример выполнен без применения «конфигураций» так как вариантов комбинаций получается достаточно много.

Реальная двунаправленная ассоциативность 3D модели и 2D проекции в T-FLEX CAD

15. T-FLEX CAD обеспечивает реальную двунаправленную ассоциативность 3D модели и 2D проекции. В примере по 3D модели строится проекция. На проекцию автоматически переносятся «управляющие размеры» и далее показывается, как изменение управляющих размеров приводит к изменению 3D модели. Это стандартный вариант показа двунаправленной ассоциативности в большинстве систем. Но в T-FLEX CAD реализована реальная двунаправленная ассоциативность - далее на проекции проставляются произвольные размеры, которые не являются управляющими, и T-FLEX CAD позволяет изменять 3D модель с помощью этих размеров. В T-FLEX CAD проекции ассоциативно связаны со всей параметрической моделью, что и позволяет вычислять необходимые параметры для модификации модели.

16. В T-FLEX CAD существует возможность параметризации отдельных частей чертежа или 3D модели. Параметризация в T-FLEX CAD «не мешает» другим, «традиционным» средствам моделирования – как у всех. Например, можно экспортировать непараметрический чертеж из формата DWG и потом часть чертежа сделать параметрической.

В первой части статьи мы постарались рассказать только о некоторых параметрических возможностях системы T-FLEX CAD, в основном, касающихся построения отдельных деталей … Использование параметрической модели T-FLEX CAD позволяет распространить параметризацию не только на отдельные чертежи и модели, но и на сборочные конструкции. Необходимо сказать, что любой чертеж (модель) в T-FLEX CAD может быть вставлен в другой чертеж (модель), тем самым формируются сборочные чертежи (модели). О параметризации сборок, автоматическом получении деталировочных чертежей и спецификаций, о создании своих собственных мини-САПР без программирования, о применении параметризации при создании уникальных изделий, об отличии реальной параметризации от «конфигураций», об уникальных возможностях создания «умных» параметрических элементов и «умных» сборках и многом другом интересном из области параметризации читайте в следующей части. Продолжение следует…

Дополнительно