МІНІСТЕРСТВО  ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ  УКРАЇНИ

    Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна 

            Кафедра будівельних конструкцій 
 
 
 
 
 

Реферат

На тему:

«Інженерне проектування в ProEngineer»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                          Виконав:      І. П. Гейко

                                                          Перевірив:   Гусліста 
 
 
 
 
 

Дніпропетровськ

2011 

Содержание:

1. Трехмерное твердотельное моделирование деталей и конструкций …………………  3-10
2. Нисходящее проектирование сложных конструкций …………………………………………   10-12.
3. Проектирование металлоконструкций ……………………………………………………… 12- 13

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Foundation XE (Extended Edition, старое название пакета Foundation Advantage) позволяет разрабатывать модели  деталей, которые содержат всю  необходимую информацию для ее  использования на других этапах  подготовки производства:

для создания полного  комплекта обычной и интерактивной  документации в соответствии с современными требованиями и в полном соответствии с ЕСКД;

для анализа  и оптимизации разрабатываемых  изделий;

для разработки инструмента, оснастки и управляющих  программ (УП) для станков с ЧПУ;

для изготовления моделей по технологиям быстрого прототипирования (RP – Rapid Prototyping).

Также в Foundation XE могут быть разработаны конструкции  механизмов с проверкой их движения, модели сварных конструкций, интерактивные  руководства и плакаты.

Рис. 1 Пример трехмерного  моделирования в Foundation XE

Для разработки штампов, прессформ, УП для станков  с ЧПУ, а также для решения  задач в специализированных областях проектирования (например, в проектировании трубопроводов и кабельных проводок) и для инженерного анализа  используются дополнительные модули Pro/ENGINEER, работающие в тандеме с Foundation XE. Также  имеются интерфейсы для обмена данными с программными продуктами других производителей.

Моделирование деталей Pro/FEATURE™, Pro/SURFACE™, Pro/SHEETMETAL™ DESIGN

Воплощать конструкторские  идеи в трехмерную геометрию деталей  позволяют возможности твердотельного и поверхностного моделирования  программных модулей Pro/FEATURE™, Pro/SURFACE™  и Pro/SHEETMETAL™ DESIGN, входящих в Foundation XE.

Проектирование  твердотельных моделей

Многочисленные  методы проектирования твердотельных  моделей, такие как выдавливание, вращение, протягивание сечения по одной или нескольким траекториям, соединение разных сечений, задание  скруглений, фасок, стандартных отверстий, уклонов.

Удобное и простое  создание и редактирование эскизов. Возможность автоматической простановки  размеров от заранее указанных баз. Привязка к ранее созданной геометрии, например, создание линий со смещением  от исходного контура или совмещение линий. Возможность автоматического  определения избыточных или недостающих  размеров или условий.

Широкие возможности  по копированию элементов и созданию массивов. Массивы могут создаваться  как по определенному направлению, так и по формуле или таблицам. Можно также создавать массивы  заполнением выбранной области  пространства.

Возможность связи  размеров и параметров моделей друг с другом не только геометрически, но и формулами, включающими арифметические и логические операции.

Использование в качестве ссылочной геометрии  элементов других деталей или  сборочных единиц, что позволяет  одновременно управлять размерами  и геометрией связанных друг с  другом деталей.

Проектирование  семейств деталей

В практике проектирования широко используются семейства деталей, отличающихся друг от друга некоторыми размерами, конструктивными элементами или другими параметрами. Foundation XE позволяет создавать таблицы  с указанием изменяемых размеров, включать в табличную деталь или  удалять из нее отдельные конструктивные элементы, а также назначать различные  параметры. После заполнения такой  таблицы каждая деталь семейства  будет создаваться автоматически.

Проектирование  поверхностей

Foundation XE позволяет  строить параметрические поверхности,  которые могут использоваться  в качестве либо основной геометрии,  либо элементов твердотельной  геометрии. С их помощью можно  определять зоны сборки, условия  взаимодействия между деталями, как в статике, так и в  динамике.

Поверхности можно  создавать как твердотельные  модели, а также с применением  специальных способов, например, таких  как создание поверхности по набору кривых (по двум и более).

Foundation XE позволяет  сшивать поверхности по условию  соблюдения касательной или кривизны  по границе соединения, что бывает  необходимо для создания «плавной»  геометрии с точки зрения эстетики  или аэро- и гидродинамики. Также  можно использовать методы управления  площадью поперечного сечения,  методы создания кривых, поверхностей  и тел по формулам и графикам.

Проектирование  деталей из листового материала

В базовый пакет Pro/ENGINEER входят средства по проектированию моделей деталей из листового  материала и расчету разверток.

Различные методы построения стенок: плоских, полученных выдавливанием сечения, вращением  сечения, протяжкой сечения вдоль  одной или нескольких трехмерных кривых, по набору сечений и т.д.

Средства по созданию сгибов (гнутых элементов), пробивных  отверстий и пазов, формованных  элементов (жалюзи, рельефных ребер).

Проектирование  деталей как по конечному состоянию  – согнутому, так и по исходному  – развернутому.

Расчет развертки  деталей на основе настраиваемых  таблиц гибки с учетом толщины  листа, материала детали, радиуса  и угла гиба, используемого технологического оборудования.

Построение развертки  сложных элементов, требующих деформации материала.

Формирование  таблиц последовательности гибочных операций.

Средства преобразования твердотельной модели в листовую с заданием толщины материала, указанием  элементов геометрии (кромок, поверхностей), по которым разрезается деталь.

Средства  инженерного анализа

Средства анализа  модели, имеющиеся в Foundation XE, позволяют  автоматически рассчитывать их массово-инерционные  характеристики, производить необходимые  измерения расстояний, углов, толщин, уклонов. Способы анализа поверхностей позволяют измерять двугранный угол, касательные, кривизну в каждой точке  или по сечениям и другие характеристики поверхности.

Моделирование конструкций Pro/ASSEMBLY™ Performance, Pro/MECHANISM™ DESIGN, Pro/WELDING™

Базовый пакет Pro/EGINEER позволяет проектировать сборочные конструкции любой сложности с использованием модулей Pro/ASSEMBLY™ Performance, Pro/MECHANISM™ DESIGN, Pro/WELDING™.

Простой, наглядный  и интуитивно понятный механизм проектирования сборочных конструкций, использующий в любых сочетаниях такие операции и понятия, как сопрячь, выровнять, вставить, ориентировать, касательные  поверхности, точка на поверхности, кромка на поверхности и т.п.

Проектирование  сборочных конструкций как из уже имеющихся моделей деталей  или узлов, так и из вновь создаваемых  компонентов конструкции.

Расчет массово-инерционных  характеристик, объемных параметров, проверка зазоров и пересечений.

Автоматическая  генерация спецификаций.

Возможность автоматического  размещения компонентов.

Задание любых  соотношений между параметрами  деталей с использованием арифметических и логических операций либо графиков.

Проектирование  таблично-управляемых семейств сборочных  узлов.

Создание «разобранных состояний» конструкции.

Использование упрощенных представлений конструкций  для увеличения производительности и более оптимального использования  ресурсов компьютера. Упрощенные представления  позволяют сосредоточиться только на тех деталях и узлах, которые  необходимы для решения текущей  задачи. Такие представления могут  формироваться вручную (указанием  необходимых компонентов) или автоматически (описанием необходимой части  конструкции), при этом ненужные компоненты могут быть либо исключены, либо заменены более «легковесными» представлениями.

Создание «гибких» компонентов конструкции, используемых с разными геометрическими и  объектными представлениями. Например, одна и та же пружина находится  в разных местах сборки с разным сжатием, при этом чертеж независимо от представления детали в сборке всегда оформлен по исходному состоянию.

Реструктурирование  сборки перемещением деталей и сборочных  единиц из одного узла в другой.

Кроме проектирования статических конструкций в Pro/ENGINEER существуют способы проектирования механизмов с различными типами соединений узлов и деталей: с ползунковым, цилиндрическим, плоским соединением, с шаровой опорой, с кулачковым соединением, зубчатой передачей.

Модели таких  конструкций могут быть проверены  на работоспособность. При этом задаются перемещения, скорости или ускорения  звеньев. Значения могут быть заданы явно, либо вычисляться временной  функцией по формуле или таблице. Для каждого звена можно задавать начальные и конечные положения.

Для кинематических схем могут задаваться общее время  действия механизма и время включения-выключения условий движения. Механизм можно  проанализировать на пересечение деталей, на возможность выполнения заданных условий. Кроме этого, на основании  созданного закона движения можно, например, автоматически сформировать профиль  кулачка или получить поверхность, ограничивающую зону действия механизма.

Изменять положение  звеньев механизма можно вручную  – перетягиванием мышью или с  помощью задания условий («ориентировать», «совместить», «повернуть на угол»). Любое  положение механизма можно запомнить  и использовать в ходе анализа  или в качестве соответствующих  видов на чертеже.

На одном чертеже  можно создавать виды различных  положений механизма. Возможен одновременный  анализ работы нескольких механизмов.

Картину работы механизма можно сохранить как  анимационный ролик или как последовательность изображений.

Проектирование  сварных конструкций

Возможности базового пакета Pro/ENGINEER позволяют проектировать  сварные конструкции с заданием всех необходимых конструктивных и  технологических параметров сварочных  соединений:

типов и размеров соединений;

номеров сварочных  швов;

параметров электродов (материал, плотность, диаметр и длина);

параметров технологического процесса сварки (ручная или автоматическая, тип процесса, скорость подачи, максимальная и минимальная длина шва).

На основе введенных  данных и спроектированных сварных  соединений программа рассчитывает:

машинное время  сварки;

длину сварного шва;

объем и массу  наплавленного металла.

Рабочая документация в Pro/ENGINEER создается на основе спроектированных трехмерных моделей и оформляется  в полном соответствии с ЕСКД.

Автоматическое  создание видов на чертеже при  использовании заранее настроенных  шаблонов. Генерация любых типов  видов: главных и проекционных, полных и частичных, выносных, разорванных, аксонометрических. Виды могут содержать  любые типы разрезов и сечений (простые  и ступенчатые, местные, развернутые  и т.п.). Виды сборочных единиц могут  создаваться для разобранного состояния  и для любых положений механизма. Средства работы с чертежами позволяют  скрывать на видах отдельные линии  и объекты (детали, узлы), изменять стиль изображения видов. Для работы с большими чертежами применяются настройки и средства, позволяющие значительно облегчить работу и ускорить процесс внесения изменений.

Автоматическая  простановка размеров с допусками  и предельными отклонениями, шероховатостей, если они указаны в модели. Предусмотрено  и прямое нанесение на чертежах размеров, допусков формы и расположения, шероховатостей, символов сварных швов и т.п.

Автоматическая  генерация любых типов отчетов: спецификаций, групповых спецификаций с автоматической простановкой позиций  на чертеже, таблиц на групповых чертежах деталей и сборочных единиц. В  любых типах отчетов параметры, имеющиеся в трехмерной модели, заполняются  автоматически. Эти отчеты динамически  обновляются при изменениях модели и наоборот.

Использование шаблонов при разработке технических  требований.

Автоматическое  заполнение параметров основной надписи.

Возможность построения трехмерной модели по двухмерному чертежу.

Документы могут  быть распечатаны с использованием системных драйверов печатающих устройств, либо встроенных в Pro/ENGINEER. При  печати документы могут быть автоматически  разделены на части, а затем собраны  по меткам. При печати может быть настроен цвет, а также размер шрифтов, толщина линий, длина штрихов  и расстояние между ними на прерывистых  линиях и т.д.

Создание 3D чертежей

Так как вся  информация, необходимая для изготовления изделий содержится в 3D-модели, оформление обычных чертежей является формальностью  и может быть заменено на создание 3D чертежей. Все размеры с допусками, шероховатости, разрезы, символы и  атрибутивная информация могут быть размещены на модели и обновляться  при переходе от одного вида к другому. Требования к разработке и порядку  использования 3D чертежей определены в стандарте ASME Y14.41, которым Pro/ENGINEER полностью удовлетворяет.

Программирование  в среде Pro/ENGINEER и использование  приложений Java Pro/PROGRAM™, J-Link™

Имеющиеся в Pro/ENGINEER средства программирования позволяют  автоматизировать создание моделей  новых типоразмеров изделий на основе уже созданной модели и обеспечить генерацию чертежей с автоматической подгонкой масштаба, положения видов, размеров, символов. Эти средства не требуют знаний языков программирования и вполне доступны любому пользователю.

Существует возможность  подключать Java-приложения к моделям  деталей и сборок.

Библиотеки

К базовому пакету Pro/ENGINEER прилагаются обширные библиотеки стандартных изделий (в соответствии с ANSI и ISO), библиотеки текстур, символов, фитингов и т.д.

Кроме того, компания СОЛВЕР поставляет библиотеки стандартных  изделий, инструмента, символов, форматов, шаблонов в соответствии с ЕСКД и  ЕСТД и предлагает настройки программного обеспечения для более эффективной  работы пользователей. Для каждой группы специалистов (конструкторов изделий, пресс-форм, штампов, разработчиков  УП для станков с ЧПУ) устанавливаются  свои настройки и библиотеки.

Проверка  геометрии моделей на корректность и соответствие моделей и чертежей стандартам предприятия Pro/ModelCHECK™

Модуль Pro/ModelCHECK™, входящий в базовый пакет Pro/ENGINEER, позволяет оценивать в процессе проектирования качество моделей деталей, сборок и чертежей, а также контролировать их после выполнения работы для того, чтобы обеспечить соответствие стандартам предприятия и максимально облегчить  использование моделей другими  специалистами.

Программа автоматически  определяет несоответствие параметров модели ограничительным перечням предприятия (например, перечню допускаемых диаметров  отверстий соответствующих имеющемуся набору инструмента), а также определяет грани и поверхности, размеры  которых меньше допустимых.

Для моделей  и чертежей автоматически проверяется  набор параметров, слоев, соотношений, конструктивных элементов, которые  обязательно должны присутствовать в модели. Программа автоматически  проверяет базу данных для поиска схожих моделей, что позволяет не увеличивать номенклатуру деталей.

В чертежах проверяется  размер и название шрифтов, орфография, присутствие элементов чертежа  за полем формата, перекрытие видов  и т.д. Указывая на допущенные ошибки и несоответствия, программа выдает рекомендации по их устранению. Некоторые  из этих ошибок могут исправляться автоматически. Таким образом, программа  облегчает и ускоряет процесс  проверки, согласования документации и упрощает использование моделей  другими специалистами за счет соблюдения единых требований к моделям и  чертежам.

Проверка может  выполняться на любом этапе создания и изменения моделей и чертежей. Возможна автоматическая проверка группы файлов в фоновом пакетном режиме.

Создание  интерактивных руководств и плакатов DESIGN Animation, Pro/PHOTORENDER™

В Foundation XE есть возможность  создания фотореалистичных изображений  и анимационных роликов, которые  бывают необходимы при разработке интерактивных  руководств по ремонту и эксплуатации изделий. Для создания фотореалистичных изображений могут быть заданы параметры сцены, освещения, свойства материалов (яркость, прозрачность, отражательная способность, текстуры и т.д.). Можно получать тени на стены и пол, собственные тени модели, отражения на стенах и полу, отражение на модели и т.д. Есть средства для просмотра и редактирования растровых изображений, наложения эффектов на растровое изображение, сохранение изображений как текстур (как непрозрачных, так и с прозрачным цветом, определенным пользователем). Ролики могут создаваться на основе сохраненных законов движения механизма, если механизм был создан с помощью сохраненных видов. Для выбранных компонентов модели можно задавать прозрачность. Можно также переключать представления компонентов из каркасного вида в закрашенный, скрывать и показывать выбранные компоненты, собирать фильм из нескольких анимационных роликов и т.д. Видеоролики могут быть сохранены в формате MPEG или последовательности изображений в форматах TIFF, BMP, JPG.

2. С помощью Advanced Assembly осуществляется проектирование сборочных конструкций «сверху вниз» – от идеи к чертежам. При таком методе проектирования разработка конструкции начинается с создания первоначальной спецификации и двумерной компоновки, в которой задаются основные параметры конструкции (например, габариты конструкции, база, расстояния между отдельными агрегатами, максимальный вес компонентов). При необходимости эти параметры связываются между собой формулами, и для большей наглядности создается двумерный эскиз.

Далее разрабатывается  трехмерная каркасная модель конструкции, которая определяет ее структуру, пространственные требования, состыковку компонентов  и другие характеристики, которые  можно использовать для определения  геометрии компонентов, анализа  их перемещений. Размеры и параметры  каркасной конструкции связываются  с параметрами двумерной компоновки. Использование каркасных моделей  в нескольких сборках позволяет  распространить критерии проектирования ассоциативно по всей структуре изделия. Затем деталировщики, привязываясь к каркасу и параметрам компоновки, создают в базовом пакете Pro/ENGINEER окончательные модели узлов и  деталей, а также чертежи.

В результате при  изменении параметров компоновки директивно изменяются все связанные параметры  в каркасе и через него –  во всех компонентах конструкции. Достаточно ведущему конструктору поменять размер или другой параметр в компоновке, и автоматически произойдет изменение  во всех связанных сборочных узлах, деталях и чертежах. Причем скорость пересчета моделей значительно  выше, чем при обычном моделировании. Способ моделирования «сверху вниз»  является оптимальным механизмом для  управления итерациями проекта верхнего уровня и распределения заданий  между исполнителями проекта.При  обычном способе проектирования (т.е. от отдельных деталей к сборочной  конструкции) приходится изменять параметры  в каждом компоненте по отдельности, затем проверять конструкцию  на их пересечение, механизм – на работоспособность  и т.д., или последовательно связывать  деталь за деталью формулами и  взаимосвязями, что вызывает значительные затраты времени при изменении  параметров конструкции. Кроме того, такой способ проектирования не позволяет  оптимально распределить работу между  исполнителями.При проектировании изделий с новыми типоразмерами  часто приходится заменять базовые  компоненты конструкции. Для того чтобы  обеспечить корректную автоматическую замену, Advanced Assembly располагает средствами идентификации ссылок. На заменяемой модели автоматически определяются ребра, поверхности, оси и т.д., используемые в данной конструкции, а на новой модели им приводятся в соответствие свои ребра, поверхности, оси и т.д. После этого замена старого компонента на новый и обратно происходит без дополнительной корректировки конструкции. Возможна также программируемая замена компонентов в зависимости от изменения заданного параметра.В пакет Advanced Assembly также входят средства для создания маршрутных карт сборки. При этом карты могут иметь вид интерактивных руководств – пользователь шаг за шагом просматривает порядок сборки-разборки трехмерной модели. Маршрутные карты оформляются в соответствии с ЕСТД. При этом эскизы и последовательность операций ассоциативны с моделью сборки.Форма конструктивных элементов на некоторых деталях должна в точности повторять форму ответной детали (например, форма верхней поверхности фланца корпуса и крышки). Используя Advanced Assembly можно копировать геометрию из одной детали в другую полностью или частично. При этом можно указать, какие размеры будут изменены, а какие останутся прежними.Кроме того, в Advanced Assembly есть возможность исключения нежелательных перекрестных ссылок между компонентами при создании и редактировании геометрии в контексте сборки.

Рис. 2 Трехмерная геометрия проектирования деталей

В Advanced Assembly есть функция «облегчения» визуализации сборки. Программа автоматически  упрощает сборку, убирая все внутренние поверхности, «зашивая» мелкие отверстия  и т.д. «Облегченная» сборка не теряет привязок, но более оптимально использует машинное время при работе с моделью и упрощает восприятие модели конструктором.

3. Expert Framework.   Применение этого модуля позволяет на порядок сократить сроки разработки трехмерных моделей и чертежей по сравнению с базовым пакетом Pro/ENGINEER за счет использования простых функций и специальных библиотек, дополняемых пользователем. Методы проектирования в Expert Framework доступны и понятны не только пользователям, работающим в 2D и 3D программных продуктах, но и для людей с начальными навыками работы с компьютером.

Работа в Expert Framework ведется на основе каркасной  модели общей сборочной конструкции  или каркасной модели сборочной  единицы, созданной в базовом  пакете Pro/ENGINEER или с применением  модуля Advanced Assembly.Необходимый элемент  конструкции выбирается из существующей и дополняемой библиотеки по эскизу и номеру профиля (длина детали затем  будет получена автоматически). Затем  он закрепляется на каркасе двумя  «кликами» мышкой: первым «кликом» – на линии, ограничивающей длину  детали, вторым – на плоскости для  ориентирования детали. Для создания и расположения второй детали, которая  ориентирована так же, как и  первая, достаточно уже одного «клика»  мышкой – на линии, ограничивающей длину будущей детали.

Рис.3 Пример расчета  металлоконструкции в  Pro/ENGINEER

Таким образом, не тратится время на создание отдельных  деталей, так как они автоматически  формируются при указании места  расположения и номера профиля, и  быстрее осуществляется процедура  сборки, так как нет необходимости  использовать команды типа «совместить», «выровнять» и т.д.

Профили могут  вставляться также по двум точкам. По сравнению с базовым модулем Pro/ENGINEER скорость проектирования металлоконструкций возрастает в несколько раз. Причем при изменении каркасной модели (skeleton) изменяются и длины профилей. Мгновенно выполняются такие  операции, как замена профилей, перемещение, вращение и т.д. Модель из профиля  может быть не только прямолинейной, но и криволинейной – для получения  модели детали из гнутого профиля.

После установки  деталей из профиля выполняется  подрезание стыков. Существуют готовые  схемы подрезки, из которых по эскизу можно выбрать подходящую и в  диалоговом режиме выполнить необходимые  операции. При изменении размеров профиля и изменении каркасной  модели подрезка автоматически изменяется в соответствии с новыми размерами. Кроме этих схем подрезки применяется  способ «обрезка по другому профилю» (профиль автоматически обрезается при пересечении с другим профилем) и «подрезка/удлинение профиля  до плоскости». Ни один из способов подрезки не требует создания эскизов –  всё выполняется в диалоговом режиме.

Создание дополнительных элементов конструкции: платиков, крышек, колес, петель, опор также происходит в диалоговом режиме и не требует  эскиза. Имеется готовая база деталей  и сборочных единиц. Установка  соединительных элементов (косынок, соединительных уголков и т.д.) выполняется сразу  с готовыми отверстиями и крепежными элементами (винтами, болтами, шайбами, гайками и т.п.).

Библиотеки профилей, соединительных элементов, крепежа  и оборудования легко дополняются  и модифицируются. К библиотекам Expert Framework Extension, созданным на основе изделий зарубежных поставщиков (BOSH, KANYA, Maytec, Minitec, ROSE+KRIGER, ITEM), компания СОЛВЕР прилагает библиотеки по ГОСТ.

Чертежи на сборочные  единицы и детали, а также спецификации генерируются автоматически на основе заранее созданных шаблонов.