76 / 457
Механики XXI веку. №15 2016 г.
76
Анализ современных методов трёхмерного моделирования выявил возможность разработки
методики автоматизированной оценки конструктивно-технологической сложности детали по расши-
ренной трёхмерной модели без необходимости привлечения информации по аналогичным деталям.
Электронная модель содержит описание конструктивных и технологических элементов, а также пер-
вичную информацию о том, каким технологическим способом может быть получен каждый из её со-
ставных элементов. Такая модель называется расширенной и включает следующую информацию:
габаритные размеры детали; конструктивно-технологические элементы: количество элементов; тип
каждого элемента; размеры элемента; конструктивные и технологические параметры элемента; мате-
риал и масса детали.
На практике различные САПР позволяют создавать 3D-модели как с сохранением дерева по-
строения, так и без него, что приводит к необходимости адаптации методики оценки конструктивно-
технологической сложности под каждый вид представления. Эти методики определяются двумя под-
ходами: пооперационным (с деревом представления) и поэлементным (синхронное моделирование).
При пооперационном подходе каждый конструктивный элемент образуется в результате при-
менения одной из формообразующих операций к заданному геометрическому эскизу. Сложность
конструктивного элемента представляет собой функциональную зависимость от сложности геомет-
рической операции и сложности образующего геометрического эскиза.
Оценка сложности геометрического эскиза подразумевает анализ элементов, из которых он
состоит. Таким образом, первым шагом является декомпозиция эскиза. Для каждого типа элементов
задано определённое значение сложности в зависимости от геометрической сложности элемента. То-
гда общая сложность эскиза будет равна сумме сложностей составляющих его элементов.
При оценке сложности размеры элементов не учитываются – в расчёт берутся лишь типы
элементов и их количество. В качестве базовых геометрических элементов приняты отрезок прямой и
дуга окружности, которым назначена сложность 1 и 2, соответствующая степени их кривизны. Слож-
ность других элементов двумерной геометрии зависит уровня кривизны и количества опорных точек.
В результате получены коэффициенты сложности для таких элементов как окружность, эллипс, дуга
эллипса, ломаная линия, многоугольник, сплайн.
Обоснована необходимость фильтрации элементов при расчёте сложности эскиза, чтобы
вспомогательные элементы, не имеющие отношения к создаваемой форме, не попали в расчёт, но и
чтобы в то же время было учтено всё множество основных элементов.
Сложность формообразующей геометрической операции является функцией от типа операции
и её параметров.
При разработке методики рассмотрено большинство геометрических операций, используемых
при трёхмерном моделировании деталей. Эти операции являются типовыми и присутствуют практи-
чески во всех САПР. Параметры этих операций также унифицированы, что позволило вывести рас-
чётные формулы для каждого случая.
Под основными операциями понимаются те, которые приводят к созданию базовых форм мо-
дели. К ним относятся: выдавливание, вращение, кинематическая операция, операция по сечениям.
Основополагающими являются выдавливание и вращение. Сложность этих операций принята равной
единице, так как она не должна существенно зависеть от способа, которым получен конструктивный
элемент, и обладает линейной зависимостью от сложности базового геометрического эскиза.
Многие операции имеют ряд параметров и модификаций, применение которых приводит к
получению более сложной геометрии. Часть таких форм может быть представима в виде комбинации
из нескольких простых операций. Например, операции выдавливания и вращения имеют такой пара-
метр как направление, который выбирается из четырёх вариантов: прямое, обратное, два направления
или средняя плоскость. Получаемый в результате конструктивный элемент может быть также полу-
чен с использованием двух отдельных операций, базирующихся на одном и том же эскизе при незна-
чительно отличающихся прочих параметрах. Сложность такого конструктивного элемента представ-
ляется как простая сумма сложностей, где каждое слагаемое вычисляется отдельно анализом соответ-
ствующей подоперации. Опция «создание тонкой стенки» применяется для получения оболочки тела.
Тонкая стенка находит отражение в сложности конструктивного элемента в виде коэффициента, ко-
торый принимает одно из двух значений: 1 (тонкая стенка отключена) или 2 (тонкая стенка включе-
на). Такие параметры, как угол вращения, выдавливание с уклоном, способ движения сечения при
кинематической операции и т.п., находят отражение в формулах в виде коэффициентов. Значения
этих коэффициентов определяются по сложности образующейся геометрии. Аналогично формируют-
ся коэффициенты сложности для результатов вспомогательных операций: фаски, скругления и ребра
жёсткости.