Parametrický model (PM) používa konštrukčné nástroje založené na konštrukčných prvkoch. Umožňuje vývojárovi definovať celé triedy čísel, a nie iba konkrétne detaily. Pred objavením sa tejto technológie bolo spracovanie formulára náročnou úlohou. Napríklad, ak chcete zmeniť trojrozmerné telo, návrhár musel zmeniť dĺžku, šírku a výšku. Pri použití technológie PM musí projektant zmeniť len jeden parameter, ostatné dva sa vykonávajú automaticky.

História automatizovaného dizajnu

Kľúčovým medzníkom v histórii automatizovaného dizajnu (CAD) bolo predstavenie verzie Pro /ENGINEER v roku 1987, teraz PTC Creo, ktorá predstavila CAD priemysel s parametrickým modelovaním. Odvtedy sa táto paradigma používa prakticky vo všetkých hlavných programoch, vrátane programov SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Creo Parametric, CATIA, NX a Onshape.


Konštrukcia PM je vykonávaná inžiniermi, v častiach vytvárajú trojrozmernú geometriu. Dvojrozmerné náčrty sa menia na trojrozmerné objekty, pričom obmedzenia a tolerancie návrhu sa riadne realizujú v súlade s návrhovým plánom. Pretože každý krok vychádza z predchádzajúcich krokov, je potrebný podrobný náhľad. Napriek silu a popularite RM-modelingu má aj ďalší paradigma priameho dizajnu CAD svojich podporovateľov. Niektoré moderné CAD systémy používajú jednoduché, nie parametrické modelovanie založené na histórii a existujú aj systémy, ktoré poskytujúkombinácia dvoch nástrojov.

Paradigma návrhu a terminológie

Parametrická konštrukcia začína náčrtom a za účelom získania konečného výsledku sa používajú rôzne matematické funkcie. Model paradigmy, ktorý bol prvýkrát vyvinutý firmou Pro /ENGINEER, sa nazýva "založený na histórii", pretože lineárna krok za krokom modelu ju odlišuje od priameho parametrického modelovania, ktoré sa nazýva "bez histórie".


Softvér si pamätá funkcie v poradí a model ich postupne vykoná. Používatelia si často mylne myslia, že iba parametre FOR, založené na histórii, sú parametrické. V skutočnosti zahŕňa všetky modely s údajmi, vrátane rozmerov, vzoriek, hrúbky steny, priemerov, hĺbky otvorov a iné. Pomocou parametrického prístupu môžu inžinieri rýchlo a ľahko vytvoriť rôzne konfigurácie konštrukcií. V súčasnosti sa vyvíjalo vývojové a parametrické a kvalimetrické modelovanie. Kvalifikácia je vedecká disciplína, ktorá sa zaoberá metódami kvantifikácie kvality modelov. Táto teória, ktorú vyvinul bývalý ZSSR R. Azgaldov, sa dnes používa pri vývoji ruských štandardov, vrátane metalurgie a strojárstva. Väčšina softvéru CAD vám umožňuje implementovať kvalitné projekty. Pred výberom musí vývojár analyzovať ukazovatele:

veľkosť konštrukcie.

Počet vývojárov súvisiacich s projektom.

Modelová mobilita.

Typ súboru nastavený klientom.

Procesparametrické modelovanie

Modely sú zostavené zo súboru matematických vzorcov a sú legitímne, musia byť založené na skutočných informáciách o produkte. Dokonalosť overovacích metód a úplnosť informácií o výrobku určuje životaschopnosť riešenia.
Existujú dva populárne PM modely:

Konštruktívna pevná geometria (CSG) - definuje model z hľadiska kombinácie základných a vytvorených fyzikálnych foriem. Na zostrojenie modelu používa logické operácie. Ide o kombináciu trojrozmerných elementárnych foriem, napríklad valca, kužeľa, hranola, obdĺžnika alebo gule ovládanej jednoduchými logickými operáciami.

Hraničná reprezentácia (BR) - pevný model je tvorený určením plôch, ktoré tvoria priestorové hranice. Potom sa objekt vytvorí pripojením bodov v priestore. Mnohé programy používajú metódu konečných prvkov (FEM), pretože vám umožňujú jednoduchú kontrolu vnútorného objemu mriežky.

Termín parametrické 3D modelovanie znamená, že program MCAD používa fyzické údaje. Pri tejto metóde sú rozmery určené geometriou a nie naopak, ako v prípade 2D a tradičných trojrozmerných modelov v pevnom stave. Preto akékoľvek úpravy upravia veľkosť. Okrem toho sú vzťahy alebo obmedzenia používané na vytváranie prvkov produktu pevne stanovené a kontrolované programom.

Základná jednotka projektu

Prvok je základnou jednotkou parametrického modelu v tuhom stave. Rovnako ako zostava obsahuje rôzne detaily,súbor pozostáva zo samostatných častí. Každá funkcia definuje duševné vlastníctvo. Pri konštrukcii objektu sa používajú geometrické obmedzenia a rozmery. Vývojár tieto vlastnosti ukladá do databázy a používa ich na vytváranie nových produktov.
Príklady týchto stavebných prvkov, tzv. Prvkov, sú otvory, rebrá, drážky, úkosy a iné geometrické detaily. Nové funkcie závisia od existujúcich funkcií, takže zmeny návrhu sa opravujú automaticky. Funkčné modelovanie teda odráža dizajnérsky dizajn. Ak sa časť alebo súvisiaca časť zmení, potom tento atribút znovu generuje v súlade s jeho hraničnými vlastnosťami. Napríklad okraj definovaný ako dotyčnica k oblúku sa bude pohybovať, aby sa udržala hranica dotyku, ak sa zmení veľkosť oblúka.

Model počítačovej generácie

V užšom zmysle termín CAD je počítačová generácia a modifikácia geometrického modelu. V širšom zmysle - zahŕňa všetky automatizované akcie v procese návrhu: geometrické modelovanie, výpočet, zhromažďovanie a poskytovanie informácií od koncepčného návrhu až po výrobu. Spočiatku sa žiadosti použili na prípravu dokumentov o výrobe. So zvyšujúcim sa výpočtovým výkonom systému so sofistikovanými expertnými aplikáciami a integrovanými riešeniami sa FEM stáva bežnejšie používaným pri navrhovaní a vytváraní produktu. Navrhuje sa návrh technických riešení, prostredníctvom ktorých sú predmety považované od začiatku za trojrozmerné telesá. Ak je to potrebné,technické výkresy sa vytvárajú automaticky z modelov virtuálnych častí.

Zvláštnou výhodou 3D CAD je schopnosť projektovať obrazy produktu v ľubovoľnom smere. 3D tlačiareň umožňuje prepínanie z virtuálneho na skutočný objekt. Spolu s odhaľovaním vlastností materiálu sú pre dané fyzikálne vlastnosti vytvorené pokročilé modely, napríklad sila, pružnosť. CAD sa používa prakticky vo všetkých oblastiach inžinierstva: architektúra, inžinierske staviteľstvo, inžinierstvo, elektrotechnika a také úzke priestory, ako je zubná technológia.

Najdôležitejšie priemyselné softvérové ​​produkty

Dnes je na trhu mnoho parametrických modelovacích programov. Podľa úrovne použitia sú rozdelené:

Použitie v malom rozsahu.

Široká aplikácia.

Sektorové modelovanie.

Posledná z týchto troch kategórií, konkrétne odvetvovo špecifická, sa stala najpopulárnejšou. Najvýznamnejšie priemyselné softvérové ​​produkty:

SolidWorks - zavedený v roku 1995 ako lacný konkurent na trhu. Pre parametrické modelovanie spoločnosť SolidWorks zakúpila spoločnosť Dassault Systemes v roku 1997. Používa sa v strojárstve a priemysle plastov.

CATIA - vytvorený Dassaultom Systemesom vo Francúzsku koncom sedemdesiatych rokov. Tento sofistikovaný softvér je široko používaný v leteckom, automobilovom a lodiarskom priemysle.

Parametrická simulačná aplikácia Siemens NX, predtým známa ako Unigraphics, bola zakúpená v roku 1977 spoločnosťou McDonnell Douglas. Toto je komplexné riešenie prenavrhovanie a výroba výrobkov so širokým rozsahom spotreby.

Kobylka je plugin Rhinoceros zameraný na parametrický dizajn, ktorý pracuje ako editor generatívnych algoritmov. Výhody tohto programu sú, že na rozdiel od mnohých nevyžaduje skriptovací zážitok, umožňuje vytvárať schémy na generovanie komponentov a získavanie značnej časovej optimalizácie.

Parametrické modelovanie Compass 3D používa počítač na navrhovanie objektov alebo systémov, ktoré fungujú v reálnom svete.

Autodesk je najstaršia verzia programu AutoCad a umožňuje vám implementovať 3D projekty. Rozsah - priemyselná mechanika.

KeyCreator je neparametrický, nehistorický, "priamy" 2D /3D CAD pre modelovanie v pevnom stave. Pôvodne známy ako CADKEY, bol prvýkrát vydaný v roku 1984 a pracuje na operačných systémoch DOS, UNIX a Windows. Prvý CAD program s 3D funkciami pre osobné počítače. Pri modelovaní v pevnom stave vykonáva KeyCreator povrchové modelovanie a kreslenie.

Porovnanie pokrokových technológií

V spoločnosti SolidWorks dominuje vývoj firemných produktov, zatiaľ čo KeyCreator je voľbou CAD pre špecializované dizajnérske a výrobné procesy. Jedná sa o dva dobre zaoblené nástroje so zrejmými výhodami. Ak chcete zistiť, či je KeyCreator vhodnou metódou parametrického modelovania, porovnajte, ktorá je najvhodnejšia pre vlastné úlohy.
Modelovanie nástroja KeyCreator bez histórie umožňuje projektantom nielen rýchlo vytvárať projekty od začiatku, ale otvoriť aeditovať všetky CAD súbory bez ohľadu na zdroj. KeyCreator má výhody oproti SolidWorks v schopnosti spracovať nepredvídateľné zmeny dizajnu a kompletný súbor prekladateľov umožňuje používateľom pracovať v akejkoľvek krajine na svete. Funkcie funkcie KeyCreator umožňujú voľným rastom projekty, pretože náčrty a 3D modely nie sú viazané na históriu alebo obmedzenia transakcií. Tento prístup umožňuje počiatočným neštruktúrovaným konceptom postupne sa stať komplexnými zostavami. Flexibilné možnosti exportu programu KeyCreator znamenajú, že 3D geometria sa jednoducho presunie do ďalšej fázy výrobného návrhu. Prístup PM, ktorý používa SolidWorks, je ideálne vhodný na správu aktualizácií modelov založených na výkonnostných charakteristikách produktu, prísne obmedzenia umožňujú výpočty pre návrhy, ktoré sú statické v tejto fáze. Poskytuje tiež rozsiahle nástroje na správu údajov, ktoré používajú metadáta na dizajn v celom výrobnom procese.

Viacplatformové Pre trojrozmerné objekty

FreeCAD je otvorený návrhár crossplatformu parametrických trojrozmerných objektov v kaskáde. Používa sa hlavne v strojárstve na vývoj reálnych produktov. 3D produkty sú dodávané s MCAD, CAx, PLM a CAD spolu s kompletnou sadou konfiguračných možností a rozšírení. Používatelia si vyberajú aplikáciu FreeCAD vďaka jednoduchému použitiu založenému na QT. Podporuje a integruje rôzne formáty súborov, môžete ľahko vytvoriť 3D tvar s 2D,získať detaily návrhu alebo upraviť rozmery s dostatočným počtom komponentov. FreeCAD je tiež dodávaný s modelom vykresľovania 3D modelov, panelov s nástrojmi, prepínačmi, komplexným rozhraním Python API a rozloženiami. Vlastnosti programu:

Skvelá online dokumentácia.

Dostupnosť pre MacOS, Linux a Windows.

Dodáva sa s rozhraním, ktoré možno ľahko prispôsobiť.

Poskytuje integrovanú podporu Pythonu.

Poskytuje svojim používateľom všetky nástroje, ktoré potrebujú na implementáciu a rozširovanie, ako sú napríklad traťové práce, geografické údaje, experimentálne CFD, nástroje na analýzu koncových bodov (FEA), moduly na modelovanie robotov a BIM.

Podporuje anotácie ako veľkosť a text.

Má veľa moderných funkcií, zadarmo pre každého.

Konštrukčný nástroj Fusion 360

Fusion 360 for Windows je 3D CAD nástroj vyvinutý spoločnosťou Autodesk. Trojrozmerná simulácia v systéme Fusion 360 je zameraná na návrhárov a je výkonným nástrojom pre vývoj častí, poskytuje možnosti testovania funkčnosti objektov a simulácie pohybu. Autodesk Fusion 360 je založená na technológii založenej na technológii cloud. Vytvorené údaje sú vždy uložené v cloude, čo uľahčuje prácu v tíme. Autodesk Fusion 360 pokrýva tieto kľúčové faktory vo vývoji produktov: funkčné modelovanie, vizualizácia a príprava na výrobu. Všetky tieto funkcie sú kombinované v jednej aplikácii. Formy pracujú s funkciou T-spline. Vytvorením intelektuálneho vzťahu medzi komponentmi môžete simulovaťfunkčnosť zbierok. Spojenie jednotlivých komponentov k sebe je určené spojmi. Nastavením vlastností, ako je tuhosť alebo otáčanie, môžu byť komponenty umiestnené s požadovaným pohybom navzájom. Aby bol produkt atraktívny, Fusion 360 je séria materiálov, ktoré pokrývajú požadovaný povrch. Používateľské rozhranie Autodesk Fusion 360 je dobre organizované. Panel s ponukami poskytuje prístup k dokončenému dizajnu a možnosť rýchlo ukladať aktuálne projekty. Okrem toho môžu byť akcie zrušené alebo prepracované jediným kliknutím myši. V sekcii Vytvoriť vytvorte jednoduché alebo zložité objekty. Prístup k histórii dizajnu sa získa prostredníctvom časovej osi, aby ste mohli vykonať zmeny a uložiť ich.

Východiskový bod simulácie

Pre objekt náčrtu je potrebný dvojrozmerný model, ktorý sa potom stáva jednou z hlavných metód: stláčanie, otáčanie a zametanie. Východiskovým bodom modelu PM je skica, ktorá pôvodne mala presný tvar vytvorenej časti alebo prvku a je inteligentným zobrazením detailu. Je dôležité analyzovať a naplánovať každú časť pred návrhom na určenie najefektívnejšej sekvencie tvorby. Neuspokojivé stratégie pre parametrické modelovanie softvéru vedú k objaveniu detailov, čo bude trvať dlhšie kvôli komplexnej edícii. Navrhnuté majú také prvky, ktoré poskytujú maximálnu flexibilitu a variabilitu produktu, vďaka čomu je konečný model pevného stavu vnímaný ako súpravapremenlivé prvky.

Postupnosť vytvárania miniatúr

Skôr ako začnete s vytváraním náčrtu, model sa musí preskúmať, aby sa určil najlepší profil základnej verzie. Najlepšie je ten, ktorý úplne opisuje všeobecnú formu a minimalizuje počet funkcií potrebných na dokončenie projektu. Každá nová časť obsahuje tri nekonečné referenčné roviny, ktoré v priestore predstavujú prednú, hornú a pravú rovinu prechádzajúcu počtom súradníc - nulový bod v priestore. Všeobecným postupom pre PM je výber najlepšieho profilu pre prvú charakteristiku modelu. Potom vyberte najpriaznivejšiu rovinu, na ktorej chcete vytvoriť prvú skicu, aby mala finálna verzia správnu orientáciu pri pohľade v grafickej podobe. Geometria musí byť vytvorená zachytením obmedzení pri vytváraní náčrtu a potom meraná na určenie konečnej geometrie. Plne definovaná verzia je čierna, neúplná je modrá a redundantná je červená. 2D náčrtok potom konvertuje na pevnú 3D pevnú látku stláčaním alebo rotáciou. Môže byť transformovaná do integrálnych častí pomocou procesu vyhadzovania, ktorý má funkcie ťahania kolmo na rovinu výkresu a otáčanie prvkov okolo osi. Táto metóda sa pohybuje po trajektórii, ktorá pozostáva z priamej alebo zakrivenej geometrie. Na kreslenie sa používajú viaceré náčrty s prechodmi z jedného tvaru do druhého. Každá relácia je priradená k novej veľkosti. Z hotového modelu pevných látokvytvorte výkres so štandardnými izometrickými zobrazeniami.

Výhody CAD

parametrický CAD modelovanie s použitím rôznych nástrojov v rôznych oblastiach, ako sú napríklad geometrické modelovanie, ktorý zahŕňa diferenciálnej geometrie, teórie množín, maticové algebre, teoretické a aplikované vedy. Tieto nástroje je možné kombinovať a líšiť v závislosti od CAD systému a aplikačnej oblasti. Sú zamerané na vektor, ktorý poskytuje vyváženosť orientácie siete. CAD sa používa na vytvorenie digitálnych modelov dizajn s rôznymi charakteristikami, ktoré poskytujú informácie potrebné na výrobu produktov, technických výkresov a iným prevodom CNC. Výhoda internej reprezentácie modelu:

Racionalizácia stavebného procesu.

možnosť ľahko a rýchlo zmeniť model v tejto fáze procesu návrhu.

Zabraňuje strate informácií a chybám.

Možnosť použitia v iných aplikáciách,

na optimalizáciu návrhu, kým sa produkt je pripravený pre výrobu.

Trojrozmerné pevné modely ponúkajú celý rad spôsobov, ako zobraziť model.

Vizualizácia produktu, pretože môžete začať s jednoduchými objektmi s minimálnymi detailmi.

Integrácia s nasledujúcimi aplikáciami a skrátenie doby vývoja cyklu.

Existujúce konštrukčné údaje sa môžu opätovne použiť na vytvorenie nových projektov.

Rýchla zmena dizajnu, zlepšenie účinnosti.

Digitálna výroba.

Jednou z výhod parametrického modelovacieho softvéru je to, že umožňujú prenášať digitálnu produkciu priamo do projektu, pretože sa integruje s numericky riadenými obrábacími strojmi alebo 3D tlačiarňami.