Трехмерные объекты в автоматизированном проектировании в машиностроении

Машиностроительное проектирование стало одной из основных прикладных областей, использующих возможности машинной графики. Практически все трудоемкие ручные операции проектировщика: создание основных видов детали, сборочного чертежа, изометрии, сечений - выполняются с высокой эффективностью автоматизированными компьютерными системами. На потребительском рынке широкое распространение получили коммерческие программные продукты и системы, такие как Autocad, Syscad, Verscad, Robocad, P-Cad, Conseption 3D, которые могут быть использованы для автоматизации конструирования и технологической подготовки производства машиностроительных деталей. Специализированные системы состоят из нескольких программных модулей. Такие продукты ориентированы на создание библиотек элементов, из которых формируются детали конкретного класса. После разработки такой библиотеки пользователь может применять ее для компилирования из элементов библиотеки деталей соответствующего класса.

Метод трехмерного проектирования позволяет, используя технику создания модели изделий, принятую в модуле двухмерного конструирования, сформировать модель твердого тела, которая может отображаться на экране графического дисплея в виде произвольного вида детали из любой точки. Полученная модель может быть отображена с удалением видимых линий, она может быть раскрашена, на ней могут быть совершены операции визуализации произвольного сечения.

Модель изделия, полученная на этапе конструирования, автоматически передается в подсистему технологической подготовки производства. Подсистема технологической подготовки позволяет автоматизировать процессы подготовки лент для станков с Числовым Программным Управлением (ЧПУ) от 2,5 до 5 координат в различных технологиях.

Подсистема расчета по методу конечных элементов позволяет рассчитывать динамические, статистические, прочностные характеристики спроектированных изделий, при этом сетка для расчета по методу конечных элементов обычно генерируется автоматически.

Как в других прикладных областях, так и в машиностроительном проектировании желательна мгновенность построения изображения. Реальный масштаб времени может быть достигнут только при использовании дорогостоящей аппаратуры, поэтому в практике часто применяется двухступенчатый процесс проектирования - отображение. На первом этапе конструктор оперирует объемными примитивами, которые отображаются не в естественном полутоновом виде, а в форме проволочной модели. Так как даже самый простой персональный компьютер быстро изображает проволочные фигуры, то процесс конструирования происходит без задержек. На любом промежуточном или оконечном этапе проектирования объект, отображаемый проволочными примитивами, может быть переведен в нормальную полутоновую форму с сечениями, в изометрии, с разверткой и другими эффектами. Эта вторая ступень процесса занимает значительно больше времени, чем первая, но порождает качественное изображение. Таким образом достигается в целом высокая эффективность процесса конструирования.