Model parametryczny (PM) wykorzystuje narzędzia projektowe oparte na elementach konstrukcyjnych. Umożliwia to programistom definiowanie całych klas liczb, a nie tylko konkretnych szczegółów. Przed pojawieniem się tej technologii edytowanie formularza było trudnym zadaniem. Na przykład, aby zmienić trójwymiarowe ciało, projektant musiał zmienić długość, szerokość i wysokość. Przy stosowaniu technologii PM projektant musi zmienić tylko jeden parametr, pozostałe dwa są wykonywane automatycznie.

Historia zautomatyzowanego projektowania

Kluczowym krokiem w historii zautomatyzowanego projektowania (CAD) było wprowadzenie w 1987 r. Wersji Pro /ENGINEER, obecnie PTC Creo, która wprowadziła branżę CAD z modelowaniem parametrycznym. Od tego czasu ten paradygmat był używany w praktycznie wszystkich głównych programach projektowych, w tym SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Creo Parametric, CATIA, NX i Onshape.


Projekt PM jest wykonywany przez inżynierów, budują trójwymiarową geometrię w częściach. Szkice dwuwymiarowe zamieniają się w obiekty trójwymiarowe, a ograniczenia projektowe i tolerancje są prawidłowo wdrażane zgodnie z planem projektu. Ponieważ każdy krok wynika z poprzednich, wymagana jest szczegółowa miniatura. Pomimo siły i popularności modelowania RM, inny paradygmat bezpośredniego projektowania CAD ma również swoich zwolenników. Niektóre nowoczesne systemy CAD używają prostego, a nie parametrycznego modelowania opartego na historii, a istnieją również systemy, które zapewniająpołączenie dwóch narzędzi.

Paradygmat projektowania i terminologii

Projekt parametryczny rozpoczyna się od szkicu, a w celu uzyskania końcowego wyniku wykorzystywane są różne funkcje matematyczne. Paradygmat projektowania, opracowany po raz pierwszy przez Pro /ENGINEER, nazywa się "oparty na historii", ponieważ liniowy charakter modelu krok po kroku odróżnia go od bezpośredniego modelowania parametrycznego, które nazywa się "bez historii".


Oprogramowanie zapamiętuje funkcje w kolejności, a model wykonuje je krok po kroku. Użytkownicy często błędnie uważają, że tylko FOR, w oparciu o historię, ma charakter parametryczny. W rzeczywistości obejmuje wszystkie modele z danymi, w tym wymiary, próbki, grubość ścianki, średnice, głębokość otworów i inne. Za pomocą podejścia parametrycznego inżynierowie mogą szybko i łatwo tworzyć różne konfiguracje konstrukcji. W chwili obecnej opracowano modelowanie i modelowanie parametryczne i jakościowe. Qualimetry to dyscyplina naukowa zajmująca się metodami kwantyfikacji jakości modeli. Teoria ta, opracowana przez byłego ZSRR R. Azgaldova, jest dziś używana do opracowywania rosyjskich norm, w tym w hutnictwie i budowie maszyn. Większość oprogramowania CAD pozwala na realizację wysokiej jakości projektów. Przed dokonaniem wyboru deweloper musi przeanalizować wskaźniki:

Wielkość struktury.

Liczba deweloperów powiązanych z projektem.

Model mobilności.

Typ pliku ustawiony przez klienta.

Procesmodelowanie parametryczne

Modele są zbudowane z zestawu formuł matematycznych i są uzasadnione, muszą być oparte na prawdziwych informacjach o produkcie. Doskonałość metod weryfikacji i kompletność informacji o produkcie decyduje o rentowności rozwiązania.
Istnieją dwa popularne modele PM:

Konstruktywna Solid Geometry (CSG) - definiuje model w kategoriach łączenia podstawowych i generowanych form fizycznych. Używa operacji logicznych do skonstruowania modelu. Jest to kombinacja trójwymiarowych elementarnych form, na przykład cylindra, stożka, pryzmatu, prostokąta lub kuli sterowanej prostymi operacjami logicznymi.

Reprezentacja graniczna (BR) - model bryłowy tworzy się poprzez określenie powierzchni tworzących granice przestrzenne. Następnie obiekt tworzy się, łącząc punkty w przestrzeni. Wiele programów korzysta z metody elementów skończonych (MES), ponieważ pozwala ona w łatwy sposób kontrolować głośność wewnętrznej sieci.

Termin parametryczne modelowanie 3D oznacza, że ​​program MCAD wykorzystuje fizyczne dane. W tej metodzie wymiary są określane przez geometrię, a nie odwrotnie, jak w przypadku 2D i tradycyjnych trójwymiarowych modeli półprzewodnikowych. Dlatego wszelkie wartości edycji zmienią rozmiar. Ponadto relacje lub ograniczenia używane do tworzenia elementów produktu są stałe i kontrolowane przez program.

Podstawowa jednostka projektu

Element jest podstawową jednostką parametrycznego modelu półprzewodnikowego. Tak jak zespół zawiera różne szczegóły,plik składa się z oddzielnych części. Każda funkcja definiuje własność intelektualną. Podczas konstruowania obiektu stosowane są ograniczenia geometryczne i wymiary. Programista zapisuje te właściwości w bazie danych i wykorzystuje je do tworzenia nowych produktów.
Przykładami tych elementów, zwanymi elementami, są otwory, żebra, rowki, fazki i inne szczegóły geometryczne. Nowe funkcje zależą od istniejących, więc zmiany w projekcie są automatycznie ustalane. W związku z tym funkcjonalne modelowanie odzwierciedla projekt projektanta. Jeśli część lub powiązana część ulegnie zmianie, to ponownie generuje ten atrybut zgodnie ze swoimi właściwościami brzegowymi. Na przykład, krawędź zdefiniowana jako styczna do łuku zostanie przesunięta, aby utrzymać granicę dotyku, jeśli zmienia się rozmiar łuku.

Model generowania komputera

W węższym znaczeniu pojęcie CAD to komputerowe generowanie i modyfikacja modelu geometrycznego. W szerszym znaczeniu - obejmuje wszystkie zautomatyzowane działania w procesie projektowania: modelowanie geometryczne, przetwarzanie, zbieranie i dostarczanie informacji od projektu koncepcyjnego do produkcji. Początkowo aplikacje były wykorzystywane do opracowywania dokumentów produkcyjnych. Wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej systemu dzięki zaawansowanym aplikacjom eksperckim i zintegrowanym rozwiązaniom, MES stał się coraz częściej wykorzystywany do projektowania i tworzenia produktu. Dostępny jest projekt rozwiązań technicznych, dzięki którym obiekty są od początku uważane za obiekty trójwymiarowe. Jeśli to konieczne,rysunki techniczne są tworzone automatycznie z modeli części wirtualnych.

Szczególną zaletą 3D-CAD jest możliwość wyświetlania obrazów produktów w dowolnym kierunku. Drukarka 3D umożliwia przechodzenie z obiektu wirtualnego na rzeczywisty. Wraz z ujawnieniem właściwości materiału tworzone są zaawansowane modele dla danych właściwości fizycznych, np. Siły, elastyczności. CAD jest stosowany w praktycznie wszystkich gałęziach inżynierii: architekturze, inżynierii lądowej, inżynierii, elektrotechnice i tak wąskich obszarach, jak technologia dentystyczna.

Wiodące oprogramowanie branżowe

Obecnie istnieje wiele programów modelowania parametrycznego na rynku. Według stopnia wykorzystania są one podzielone: ​​

Wykorzystanie na małą skalę.

Szerokie zastosowanie.

Modelowanie sektorowe.

Ostatnia z tych trzech kategorii, a mianowicie branża, stała się najbardziej popularna. Wiodące oprogramowanie branżowe:

SolidWorks - wprowadzone w 1995 r. Jako niedrogi konkurent na rynku. Do modelowania parametrycznego SolidWorks został zakupiony w 1997 roku przez Dassault Systemes. Jest stosowany w przemyśle maszynowym i tworzyw sztucznych.

CATIA - stworzony przez Dassault Systemes we Francji pod koniec lat siedemdziesiątych. To wyrafinowane oprogramowanie jest szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i stoczniowym.

Aplikacja symulacji parametrycznej Siemens NX, dawniej znana jako Unigraphics, została zakupiona przez McDonnell Douglas w 1977 r. Jest to kompleksowe rozwiązanie dlaprojektowanie i wytwarzanie produktów o szerokim spektrum zużycia.

Grasshopper to plugin Rhinoceros, który koncentruje się na projektowaniu parametrycznym, który działa jako edytor algorytmów generatywnych. Zalety tego programu polegają na tym, że w przeciwieństwie do wielu, nie wymaga on obsługi skryptów, pozwala tworzyć schematy do generowania komponentów, zapewniając znaczną optymalizację czasu.

Modelowanie parametryczne Kompas 3d używa komputera do projektowania obiektów lub systemów działających w rzeczywistym świecie.

Autodesk, jest najstarszą wersją AutoCada ​​i umożliwia wdrażanie projektów 3D. Zakres - mechanika przemysłowa.

KeyCreator to nieparametryczny, niehistoryczny, "bezpośredni" CAD 2D /3D do modelowania półprzewodnikowego. Pierwotnie znany jako CADKEY, został po raz pierwszy wydany w 1984 roku i działa w systemach operacyjnych DOS, UNIX i Windows. Pierwszy program CAD z możliwościami 3D dla komputerów osobistych. W modelowaniu półprzewodnikowym KeyCreator wykonuje modelowanie powierzchni i rysowanie.

Porównanie zaawansowanych technologii

SolidWorks jest zdominowany przez rozwój produktów korporacyjnych, natomiast KeyCreator to wybór CAD dla wyspecjalizowanych procesów projektowania i produkcji. Są to dwa dobrze naostrzone narzędzia z oczywistymi zaletami. Aby ustalić, czy KeyCreator jest odpowiednią metodą modelowania parametrycznego, porównaj najlepiej pasujące do zadań niestandardowych.
Modelowanie KeyCreatora bez historii umożliwia projektantom nie tylko szybkie tworzenie projektów od zera, ale także otwieranie iedytować dowolne pliki CAD niezależnie od źródła. KeyCreator ma przewagę nad SolidWorks w zakresie możliwości przetwarzania nieprzewidywalnych zmian w projekcie, a kompletny zestaw translatorów daje użytkownikom możliwość pracy w dowolnym kraju na świecie. Funkcje KeyCreator pozwalają na swobodny rozwój projektów, ponieważ szkice i modele 3D nie są powiązane z historią transakcji ani ograniczeniami. Takie podejście pozwala początkowym niestrukturalnym koncepcjom stopniowo stać się złożonymi złożeniami. Elastyczne możliwości eksportu KeyCreatora sprawiają, że geometria 3D łatwo przechodzi do następnego etapu projektowania. Podejście PM używane przez SolidWorks idealnie nadaje się do zarządzania aktualizacjami modeli w oparciu o charakterystykę wydajności produktu, ścisłe ograniczenia pozwalają na obliczenia w przypadku projektów, które są statyczne na tym etapie. Zapewnia również rozbudowane narzędzia do zarządzania danymi, które wykorzystują metadane do projektowania w całym procesie produkcyjnym.

Wieloplatformowy Dla obiektów trójwymiarowych

FreeCAD jest otwartym projektorem wieloplatformowych parametrycznych obiektów trójwymiarowych w kaskadzie. Głównie stosowane w inżynierii mechanicznej do opracowania prawdziwych produktów. Produkty 3D są dostarczane z MCAD, CAx, PLM i CAD wraz z pełnym zestawem opcji konfiguracyjnych i rozszerzeń. Użytkownicy wybierają FreeCAD, dzięki łatwości użytkowania opartej na QT. Obsługuje i integruje różne formaty plików, możesz łatwo utworzyć kształt 3D za pomocą 2D,uzyskać szczegóły projektu lub dostosować wymiary za pomocą wystarczającej liczby elementów. Model FreeCAD również pochodzi z 3D renderowania scen, kompatybilnych z Open Inventor, pasków narzędzi, przełączników, wszechstronnego interfejsu API Python i układu. Cechy programu:

Świetna dokumentacja online.

Dostępność dla systemów MacOS, Linux i Windows.

Zawiera interfejs, który można łatwo dostosować.

Zapewnia zintegrowaną obsługę Pythona.

zapewnia swoim użytkownikom wszystkich realizowanych i rozszerzalny narzędzi, których potrzebują: Praca dla tras, danych geograficznych, CFD eksperymentalny, narzędzia analizy elementów skończonych (FEA), prace projektowe i modułu BIM.

Obsługuje adnotacje, takie jak rozmiar i tekst.

Posiada wiele nowoczesnych funkcji, bezpłatnie dla każdego.

Narzędzie do projektowania Fusion 360

Fusion 360 dla Windows - jest 3D CAD narzędzie opracowane przez firmę Autodesk. Trójwymiarowy układ modelowania Fusion 360 koncentruje się na projektantów i jest potężnym narzędziem do rozwoju części, zapewniając opcje do testowania funkcjonalności obiektów oraz symulacji ruchu. Autodesk Fusion 360 oparty jest na technologii chmurowej. Utworzono dane są zawsze przechowywane w chmurze, który ułatwia pracę zespołową. Autodesk Fusion 360 obejmuje następujące kluczowe czynniki w rozwoju produktu, modelowania funkcjonalnego, wizualizacji i przygotowania do produkcji. Wszystkie te funkcje są połączone w jednej aplikacji. Formularze działają z funkcją T-splajn. Tworząc intelektualną relację między komponentami, możesz ją zasymulowaćfunkcjonalność kolekcji. Połączenie poszczególnych elementów ze sobą jest określane przez połączenia. Dostosowując właściwości takie jak sztywność lub obrót, komponenty mogą być lokalizowane z pożądanym ruchem względem siebie. Aby uczynić produkt atrakcyjnym, Fusion 360 to seria materiałów pokrywających pożądaną powierzchnię. Interfejs użytkownika Autodesk Fusion 360 jest dobrze zorganizowany. Pasek menu zapewnia dostęp do gotowego projektu i możliwość szybkiego zapisywania bieżących projektów. Ponadto działania można anulować lub przerabiać za pomocą jednego kliknięcia myszą. W sekcji "Utwórz" skonstruuj proste lub złożone obiekty. Dostęp do historii projektu uzyskuje się na osi czasu, dzięki czemu można wprowadzać zmiany i zapisywać je.

Punkt początkowy symulacji

W przypadku obiektu szkicu wymagany jest model dwuwymiarowy, który staje się jedną z głównych metod: ściskanie, obracanie i przeciągnięcie. Punktem wyjścia dla modelu PM jest szkic, który pierwotnie ma dokładny kształt utworzonej części lub elementu i jest inteligentną reprezentacją detalu. Ważne jest, aby przeanalizować i zaplanować każdą część przed zaprojektowaniem, aby ustalić najbardziej efektywną sekwencję tworzenia. Niezadowalające strategie modelowania oprogramowania parametrycznego prowadzą do pojawienia się szczegółów, które będą trwały dłużej z powodu skomplikowanej edycji. Zaprojektowane mają takie elementy, które zapewniają maksymalną elastyczność i zmienność produktu, do tego, postrzegając gotowy model półprzewodnikowy jako zestawzmienne.

Sekwencja tworzenia miniatur

Przed przystąpieniem do tworzenia szkicu należy przeanalizować model, aby określić najlepszy profil wersji podstawowej. Najlepszy jest ten, który w pełni opisuje ogólną formę i minimalizuje liczbę funkcji wymaganych do ukończenia projektu. Każda nowa część zawiera trzy nieskończone płaszczyzny odniesienia, które reprezentują w przestrzeni przednią, górną i prawą płaszczyznę przechodzącą przez początek współrzędnej - punkt zerowy w przestrzeni. Ogólna procedura dla PM polega na wybraniu najlepszego profilu dla pierwszej cechy modelu. Następnie wybierz najbardziej odpowiednią płaszczyznę, na której chcesz utworzyć pierwszy szkic, aby ostateczna wersja miała poprawną orientację, gdy jest wyświetlana w formie graficznej. Geometria musi zostać utworzona poprzez przechwycenie wiązań podczas tworzenia szkicu, a następnie pomiar w celu ustalenia ostatecznej geometrii. W pełni zdefiniowana wersja jest czarna, niekompletna jest niebieska, a redundantna - czerwona. Szkic 2D przekształca się następnie w bryłę 3D, ściskając lub obracając. Można go przekształcić w części integralne za pomocą procesu przeciągnięcia, który ma funkcje ciągnięcia prostopadłego do płaszczyzny rysunku i obracanie elementów wokół osi. Ta metoda przesuwa ją wzdłuż trajektorii składającej się z prostej lub zakrzywionej geometrii. Do rysowania stosuje się kilka szkiców, z przejściem od jednego kształtu do drugiego. Każda sesja jest powiązana z nowym rozmiarem. Z gotowego modelu bryłutwórz plik rysunku ze standardowymi widokami izometrycznymi.

korzyści CAD

Modelowanie parametryczne CAD za pomocą różnych narzędzi, w różnych dziedzinach, takich jak modelowanie geometryczny, który obejmuje określoną geometrię mechanizmu różnicowego, teoretycznie, macierz algebraiczna teoretyczne i stosowane nauki. Narzędzia te można łączyć i zmieniać w zależności od systemu CAD i obszaru zastosowania. Skupiają się na wektorze, który zapewnia przeciwwagę orientacji siatki. CAD służy do tworzenia cyfrowych modeli z projektu z różnych cech, które dostarczają informacji niezbędnych do produkcji wyrobów z rysunków technicznych i innych przeniesienia CNC. Zaleta wewnętrznej reprezentacji modelu:

Racjonalizacja procesu budowlanego.

Zdolność do łatwej i szybkiej modyfikacji modelu na obecnych etapach procesu projektowania.

Zapobiega utracie informacji i błędom.

zdolność do wykorzystania w innych zastosowaniach,

optymalizuje się konstrukcję, aż produkt jest gotowy do produkcji.

Trójwymiarowe modele półprzewodnikowe oferują szeroki zakres sposobów wyświetlania modelu.

Wizualizacja produktu, ponieważ możesz zacząć od prostych obiektów z minimalnymi szczegółami.

Integracja z następującymi aplikacjami i skrócenie czasu cyklu rozwoju.

Istniejące dane projektowe można ponownie wykorzystać do tworzenia nowych projektów.

Szybka zmiana projektu, poprawa wydajności.

Produkcja cyfrowa.

Jedną z zalet oprogramowania do modelowania parametrycznego jest to, że umożliwiają przeniesienie produkcji cyfrowej bezpośrednio do projektu, ponieważ integruje się z obrabiarkami sterowanymi numerycznie lub drukarkami 3D.