Parametrický model (PM) používá konstrukční nástroje založené na konstruktivních prvcích. Umožňuje vývojáři definovat celé třídy čísel a ne pouze konkrétní detaily. Před vznikem této technologie byla editace formuláře obtížným úkolem. Například pro změnu trojrozměrného těla musel návrhář měnit délku, šířku a výšku. Při použití technologie PM musí projektant měnit pouze jeden parametr, ostatní dva se provádějí automaticky.

Historie automatizovaného návrhu

Klíčový milník v historii automatizovaného návrhu (CAD) byl představení verze Pro /ENGINEER v roce 1987, nyní PTC Creo, která představila CAD průmysl s parametrickým modelováním. Od té doby byla tato paradigma použita prakticky ve všech hlavních designových programech, včetně SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Creo Parametric, CATIA, NX a Onshape.


Projekt PM provádí inženýři, na částech vytvářejí trojrozměrnou geometrii. Dvojrozměrné náčrtky se mění na trojrozměrné objekty, přičemž konstrukční omezení a tolerance jsou řádně prováděny v souladu s plánem. Vzhledem k tomu, že každý krok vychází z předchozích kroků, je nutná podrobná náhled. Navzdory síle a popularitě RM-modelování má další paradigma přímého návrhu CAD také své příznivce. Některé moderní systémy CAD používají jednoduché, nikoli parametrické modelování založené na historii a existují také systémy, které poskytujíkombinace dvou nástrojů.

Paradigma designu a terminologie

Parametrický návrh začíná náčrtem a za účelem získání konečného výsledku se používají různé matematické funkce. Paradigma designu, poprvé vyvinutá společností Pro /ENGINEER, se nazývá "založená na historii", neboť lineární krok za krokem modelu ji odlišuje od přímého parametrického modelování, který se nazývá "bez historie".


Software si pamatuje funkce v pořadí a model je provádí krok za krokem. Uživatelé se často mylně domnívají, že pouze parametr FOR, založený na historii, je parametrický. Ve skutečnosti zahrnuje všechny modely s daty, včetně rozměrů, vzorků, tloušťky stěny, průměrů, hloubky otvorů a dalších. Pomocí parametrického přístupu mohou inženýři rychle a snadno vytvářet různé konfigurace konstrukcí. V současné době bylo vyvinuto vývojové a parametrické a kvalitaimetrické modelování. Kvalita je vědecká disciplína zabývající se metodami kvantifikace kvality modelů. Tato teorie, kterou vyvinul bývalý SSSR R. Azgaldov, se dnes používá při vývoji ruských standardů, včetně metalurgie a strojírenství. Většina softwaru CAD vám umožňuje provádět kvalitní projekty. Před provedením volby musí vývojář analyzovat ukazatele:

Velikost konstrukce.

Počet vývojářů souvisejících s projektem.

Modelová mobilita.

Typ souboru nastavený klientem.

Procesparametrické modelování

Modely jsou konstruovány z množiny matematických vzorců a jsou legitimní, musí být založeny na skutečných informacích o výrobku. Dokonalost ověřovacích metod a úplnost informací o výrobku určuje životaschopnost řešení.
Existují dva populární PM modely:

Konstrukční solidní geometrie (CSG) - definuje model z hlediska kombinace základních a generovaných fyzikálních forem. Pro konstrukci modelu používá logické operace. Jedná se o kombinaci třírozměrných elementárních forem, například válce, kužele, hranolu, obdélníku nebo koule řízené jednoduchými logickými operacemi.

Boundární reprezentace (BR) - pevný model je tvořen stanovením ploch, které tvoří prostorové hranice. Potom je objekt vytvořen propojením bodů v prostoru. Mnoho programů používá metodu konečných prvků (FEM), protože umožňuje snadné ovládání hlasitosti interní sítě.

Termín parametrické 3D modelování znamená, že program MCAD používá fyzická data. V této metodě jsou dimenze určovány geometrií a nikoliv naopak, jako v případě dvourozměrných a tradičních trojrozměrných modelů v pevné fázi. Proto jakékoli hodnoty úprav změní velikost. Kromě toho jsou vztahy nebo omezení používané k vytváření prvků produktu fixní a řízené programem.

Základní jednotka projektu

Prvek je základní jednotkou parametrického modelu v pevné fázi. Stejně jako sestava obsahuje různé detaily,soubor obsahuje samostatné části. Každá funkce definuje duševní vlastnost. Při konstrukci objektu se používají geometrické omezení a rozměry. Vývojář tyto vlastnosti ukládá do databáze a používá je k vytváření nových produktů.
Příklady těchto stavebních prvků, nazývaných prvky, jsou otvory, žebra, drážky, zkosení a další geometrické detaily. Nové funkce závisí na stávajících, takže změny návrhu jsou opraveny automaticky. Funkční modelování tedy odráží návrhářský design. Pokud se část nebo související část změní, pak tento atribut znovu generuje v souladu s jeho hraničními vlastnostmi. Například hranice definovaná jako tečná k oblouku se bude pohybovat, aby se zachovala dotyk, pokud se změní velikost oblouku.

Model generování počítačů

V užším smyslu je termín CAD počítačovou generací a modifikací geometrického modelu. V širším smyslu - zahrnuje všechny automatizované akce v procesu návrhu: geometrické modelování, výpočetní techniky, shromažďování a poskytování informací od koncepčního návrhu až po výrobu. Nejprve byly použity žádosti o vypracování dokumentace. S rostoucí výpočtovou silou systému se sofistikovanými odbornými aplikacemi a integrovanými řešeními se FEM stala běžněji používána pro navrhování a vytváření produktu. Navrhuje se návrh technických řešení, kterými jsou předměty od počátku považovány za trojrozměrné tělesa. Pokud je to nutné,technické výkresy se vytvářejí automaticky z modelů virtuálních částí.

Zvláštní výhodou 3D CAD je schopnost projektovat obrázky produktu v libovolném směru. 3D tiskárna umožňuje přepínat z virtuálního na skutečný objekt. Spolu s odhalením vlastností materiálu jsou pro dané fyzikální vlastnosti vytvořeny pokročilé modely, například síla, elasticita. CAD se používá prakticky ve všech odvětvích strojírenství: architektura, inženýrství, strojírenství, elektrotechnika a tak úzké oblasti, jako je zubní technika.

Přední průmyslové softwarové produkty

Dnes je na trhu mnoho parametrických modelovacích programů. Podle stupně využití jsou rozděleny:

Použití v malém měřítku.

Široká aplikace.

Sektorové modelování.

Poslední z těchto tří kategorií, jmenovitě odvětví specifická, se stala nejoblíbenější. Vedoucí průmyslové softwarové produkty:

SolidWorks - zavedený v roce 1995 jako levný konkurenční produkt na trhu. Pro parametrické modelování byla firma SolidWorks zakoupena v roce 1997 firmou Dassault Systemes. Používá se ve strojírenství a plastikářském průmyslu.

CATIA - vytvořil Dassault Systemes ve Francii v pozdních sedmdesátých létech. Tento sofistikovaný software je široce používán v letectví, automobilovém a lodním průmyslu.

Parametrická simulační aplikace Siemens NX, dříve známá jako Unigraphics, byla zakoupena McDonnell Douglasem v roce 1977. Toto je komplexní řešení pronavrhování a výroba výrobků se širokým spektrem spotřeby.

Kobylka je plugin Rhinoceros zaměřený na parametrický design, který pracuje jako editor generativních algoritmů. Výhody tohoto programu jsou, že na rozdíl od mnoha, nevyžaduje skriptovací zkušenost, umožňuje vytvářet schémata pro generování komponentů a získávání významné časové optimalizace.

Parametrické modelování Compass 3D používá počítač k návrhu objektů nebo systémů, které pracují v reálném světě.

Autodesk, je nejstarší verze aplikace AutoCad a umožňuje implementovat 3D projekty. Rozsah - průmyslová mechanika.

KeyCreator je neparametrický, nehistorický, "přímý" 2D /3D CAD pro modelování v pevném stavu. Původně známý jako CADKEY, byl poprvé vydán v roce 1984 a pracuje na operačních systémech DOS, UNIX a Windows. První CAD program s 3D schopností pro osobní počítače. Při modelování v solidním stavu provádí KeyCreator povrchové modelování a kreslení.

Srovnání pokročilých technologií

Společnost SolidWorks je ovládána vývojem firemních produktů, zatímco KeyCreator je volbou CAD pro specializované návrhy a výrobní procesy. Jedná se o dva dobře zaostřené nástroje se zjevnými výhodami. Chcete-li zjistit, zda je KeyCreator vhodnou metodou parametrického modelování, porovnejte, která je nejvhodnější pro vlastní úkoly.
Modelování nástroje KeyCreator bez historie umožňuje konstruktérům nejen rychle vytvářet projekty od začátku, ale také otevřít aeditovat všechny CAD soubory bez ohledu na zdroj. KeyCreator má v porovnání se SolidWorks výhody ve schopnostech zpracovat nepředvídatelné konstrukční změny a kompletní sada překladatelů umožňuje uživatelům pracovat v jakékoli zemi na světě. Funkce KeyCreator umožňují volně růst projektů, protože náčrty a 3D modely nejsou vázány na historii nebo omezení transakcí. Tento přístup umožňuje, aby se počáteční nestrukturované koncepce postupně staly složitými sestavami. Flexibilní možnosti exportu aplikace KeyCreator znamenají, že 3D geometrie se snadno přesune do další fáze výrobního návrhu. Přístup PM, který používá SolidWorks, je ideální pro správu aktualizací modelů na základě výkonových charakteristik produktu, přísná omezení umožňují výpočty pro návrhy, které jsou statické v této fázi. Poskytuje také rozsáhlé nástroje pro správu dat, které používají metadata pro návrh v průběhu celého výrobního procesu.

Multiplatforma Pro trojrozměrné objekty

FreeCAD je otevřený návrhář křížových parametrových trojrozměrných objektů v kaskádě. Používá se hlavně ve strojírenství k vývoji reálných výrobků. 3D produkty jsou dodávány s MCAD, CAx, PLM a CAD spolu s kompletní sadou konfiguračních možností a rozšíření. Uživatelé volí systém FreeCAD díky snadnému použití založenému na QT. Podporuje a integruje různé formáty souborů, můžete snadno vytvořit 3D tvar s 2D,získat podrobnosti o návrhu nebo upravit rozměry s dostatečným počtem komponent. FreeCAD model také přichází s 3D vykreslování scény, kompatibilní s Open Inventor, panely nástrojů, spínačů, komplexní Python API rozhraní a rozvržení. Vlastnosti programu:

Skvělá online dokumentace.

Dostupnost pro MacOS, Linux a Windows.

Dodává se s rozhraním, které lze snadno přizpůsobit.

Poskytuje integrovanou podporu Pythonu.

poskytuje svým uživatelům všech realizovaných a rozšiřitelné nástroje, které potřebují: Práce na cestách, geografických dat, experimentální CFD, nástroje pro analýzu metodou konečných prvků (FEA), modul projektové práce a BIM.

Podporuje anotace jako velikost a text.

Má mnoho moderních funkcí, zdarma pro každého.

Konstrukční nástroj Fusion 360

Fusion 360 for Windows je 3D CAD nástroj vyvinutý společností Autodesk. Trojrozměrný modelovací systém Fusion 360 je zaměřen na designéry a je výkonný nástroj pro vývoj dílů, které poskytují možnosti pro testování funkčnosti objektů a simulace pohybu. Autodesk Fusion 360 je založen na technologii založené na cloudových technologiích. Vytvořená data jsou vždy uložena v cloudu, což usnadňuje práci v týmu. Autodesk Fusion 360 zahrnuje následující klíčové faktory při vývoji výrobků, funkční modelování, vizualizaci a přípravy na výrobu. Všechny tyto funkce jsou kombinovány do jedné aplikace. Formuláře pracují s funkcí T-spline. Vytvoření intelektuálního vztahu mezi komponentami můžete simulovatfunkce sbírek. Spojení jednotlivých komponent mezi sebou je určeno spoji. Nastavením vlastností, jako je tuhost nebo rotace, mohou být komponenty umístěny s požadovaným pohybem vůči sobě. Aby byl produkt atraktivní, Fusion 360 je řada materiálů, které pokrývají požadovaný povrch. Uživatelské rozhraní aplikace Autodesk Fusion 360 je dobře organizováno. Panel nabídek poskytuje přístup k dokončenému návrhu a schopnost rychle ukládat aktuální projekty. Kromě toho mohou být akce zrušeny nebo přepracovány jediným kliknutím myši. V části "Vytvořit" vytvořte jednoduché nebo složité objekty. Přístup k historii návrhu se získá přes časovou osu, takže můžete provádět změny a ukládat je.

Počáteční bod simulace

Pro objekt náčrtu je vyžadován dvourozměrný model, který se pak stává jednou z hlavních metod: stlačení, rotace a zametání. Výchozím bodem modelu PM je skica, která původně měla přesný tvar vytvořené části nebo prvku a je inteligentním znázorněním detailu. Je důležité analyzovat a naplánovat každou část před navržením, abyste určili nejúčinnější sekvenci tvorby. Neuspokojivé strategie pro parametrické modelování softwaru vedou k vzhledu detailů, což bude trvat déle kvůli složité editaci. Navržené mají takové prvky, které poskytují maximální flexibilitu a variabilitu produktu, a proto vnímání hotového modelu jako pevného stavuproměnné.

Sekvence vytváření miniatur

Než budete pokračovat ve vytváření náčrtu, musí být model zkoumán, abyste zjistili nejlepší profil základní verze. Nejlepší je ten, který plně popisuje obecnou formu a minimalizuje počet funkcí potřebných pro dokončení projektu. Každá nová část obsahuje tři nekonečné referenční roviny, které v prostoru představují přední, horní a pravé roviny procházející počtem souřadnic - nulovým bodem ve vesmíru. Obecným postupem pro PM je vybrat nejlepší profil pro první charakteristiku modelu. Poté vyberte nejvhodnější rovinu, na které chcete vytvořit první nákres, takže konečná verze má správnou orientaci při prohlížení v grafické podobě. Geometrie musí být vytvořena zachycením omezení při vytváření náčrtu a poté změřena pro určení konečné geometrie. Plně definovaná verze je černá, neúplná je modrá a redundantní je červená. 2D náčrtek pak převede na pevnou 3D pevnou látku stisknutím nebo otočením. To může být přeměněno na integrální části pomocí procesu tažení, který má funkce tažení kolmo na rovinu výkresu a otáčení prvků kolem osy. Tato metoda se pohybuje po trajektorii, která se skládá z rovné nebo zakřivené geometrie. Pro kreslení se používá několik nákresů s přechody z jednoho tvaru do druhého. Každá relace je spojena s novou velikostí. Z hotového modelu pevných látekvytvořte soubor výkresu se standardními izometrickými pohledy.

Výhody CAD

Parametrické CAD modelování využívá řadu nástrojů v různých oblastech, například geometrické modelování, které zahrnuje diferenciální geometrii, teorii množin, maticovou algebru, teoretickou a aplikovanou informatiku. Tyto nástroje lze kombinovat a lišit v závislosti na systému CAD a aplikační oblasti. Jsou zaměřeny na vektor, který poskytuje vyváženost orientace mřížky. CAD se používá k vytváření modelů digitálního designu s různými charakteristikami, které poskytují informace o výrobě požadovaného produktu prostřednictvím technické výkresy, CNC přenosu a dalších. Výhoda interního zastoupení modelu:

Racionalizace procesu výstavby.

Schopnost snadno a rychle modifikovat model v současných etapách procesu návrhu.

Zabraňuje ztrátě informací a chybám.

Schopnost použití v jiných aplikacích

Optimalizuje návrh, dokud není produkt připraven k výrobě.

Trojrozměrné modely v pevném stavu nabízejí širokou škálu způsobů zobrazení modelu.

Vizualizace produktu, protože můžete začít z jednoduchých objektů s minimálními detaily.

Integrace s následujícími aplikacemi a zkrácení doby vývoje cyklu.

Existující konstrukční data lze znovu použít k vytvoření nových projektů.

Rychlá změna designu, zlepšení účinnosti.

Digitální výroba.

Jednou z výhod parametrických modelovacích programů, které umožňují přenášet digitální výrobu přímo v rámci projektu, protože pomocí integrovaných nástrojů s číslicovým řízením nebo 3D-tiskárny.