Разработка электронной подсистемы проектирования подпорок винтовых встроенных для станочных приспособлений (ГОСТ 13158-67)

 

Среда разработки Visual Studio .Net – это мощный программный продукт, в котором присутствуют гибкие средства разработки визуального интерфейса, являющийся десятой версией студии от компании Microsoft. Новинки этой версии, связанные с идеей .Net, позволяют считать ее принципиально новой разработкой, определяющей новый этап в создании программных продуктов. В новой версии выделяются две основные идеи:

    - открытость для языков программирования;

     -принципиально новый подход к построению каркаса среды – Framework .Net.

Среда разработки теперь является открытой языковой средой. Это означает, что наряду с языками программирования, включенными в среду фирмой Microsoft – Visual C++ .Net (с управляемыми расширениями), Visual C# .Net, J# .Net, Visual Basic .Net, – в среду могут добавляться любые языки программирования, компиляторы которых создаются другими фирмами-производителями. Таких расширений среды Visual Studio сделано уже достаточно много, практически они существуют для всех известных языков – Fortran и Cobol, RPG и Component Pascal, Oberon и SmallTalk.

Открытость  среды не означает полной свободы. Все  разработчики компиляторов при включении  нового языка в среду разработки должны следовать определенным ограничениям. Главное ограничение, которое можно  считать и главным достоинством, состоит в том, что все языки, включаемые в среду разработки Visual Studio .Net, должны использовать единый каркас – Framework .Net. Благодаря этому достигаются многие желательные свойства: легкость использования компонентов, разработанных на различных языках; возможность разработки нескольких частей одного приложения на разных языках; возможность бесшовной отладки такого приложения; возможность написать класс на одном языке, а его потомков – на других языках. Единый каркас приводит к сближению языков программирования (рисунок 3), позволяя вместе с тем сохранять их индивидуальность и имеющиеся у них достоинства. Преодоление языкового барьера – одна из важнейших задач современного мира. Благодаря единому каркасу, Visual Studio .Net в определенной мере решает эту задачу.

На данный момент Visual Studio 2010 является последним из данной линейки продуктом по разработке приложений, однако выпуск новой версии студии намечен на апрель 2012. В рамках задач практики будут рассмотрены  возможности среды Visual Studio 2010.

Рисунок 3 - Интегрированная среда разработки прикладных библиотек

Для разработки приложений в Visual Studio.NET используются проекты.

Проект (Project) - это  основная единица, с которой имеет  дело разработчик. Сначала он должен выбрать тип проекта, после чего Visual Studio создает каркас проекта в соответствии с выбранным типом. Проект состоит из классов, собранных в одном или нескольких пространствах имен. Пространства имен (Namespaces) позволяют структурировать проекты, содержащие большое число классов, объединяя в одну группу близкие классы. Несколько проектов могут объединяться в решение (Solution), которое также может включать ресурсы, необходимые этим проектам.

С точки зрения разработчика конечным результатом  его работы, получаемым после компиляции исходного программного кода, является решение, а с точки зрения CLR (Common Language Runtime - общеязыковой среды исполнения) – сборка (assembly), содержащая PE файл, т.е. модуль в формате исполняемого файла PE (Portable Executable) для 32-разрядной ОС Windows либо DLL (Dynamic Link Library) файл. В случае разработки прикладной библиотеки будет получен выходной файл с расширением dll.

Рисунок 4- Разработки интерфейса

На рисунке 4 показан общий вид системы в процессе работы над проектом. Базовый интерфейс представлен в виде формы и может быть изменен средствами специальной надстройки -Form дизайнером. В Solution Explorer отображен проект, включающий файлы и ресурсы будущей подсистемы. Поле Propeties позволяет определить с рядом параметров будущего интерфейса: выбрать размер полей диалога, изменить форму отображения окна, убрать заголовок и т.д. Средства управления можно внести на форму простым перетаскиванием из меню Toolbox. Окно состояния Output позволяет контролировать процесс сборки приложения и следить за внутренними информационными сообщениями интегрированной среды. Как уже было сказано выше, в системе NX используются динамически-подгружаемые библиотеки, поэтому в свойствах проекта вносятся указания согласно рисунку 5 -получение dll.

Рисунок 5 – Установка параметров по созданию dll

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДСИСТЕМЕ САПР

 

В задачах проделанной  практической работы требовалось рассмотреть  вопросы, предъявляемые к разработке, решение которых позволит выполнить программное средство виде динамически-подключаемой библиотеки и обеспечить автоматизацию построения конструкции станочного приспособления-подпорки винтовой.

Разрабатываемая библиотека должна реализовывать построение серий ряда моделей с управляемыми параметрами, каждая модель из которых связана с соответствующей базой данных.

Подсистема  разработки должна включать в себя:

-визуализацию данных для построения;

-интеграцию с рассматриваемой САПР и строить заданную модель в зависимости от исполнения;

-выводить рассчитанные геометрические параметры, если таковые присутствуют;

-обеспечивать  интуитивно-понятный интерфейс управления программой;

-включать справочные средства, интерактивные возможности по обучению и освоению электронной подсистемы.

 Для реализации  необходимо:

-произвести  построение всех моделей с помощью API NX оптимальным путем;

-провести тестирование  в актуальных версиях ОС, включая  64битные системы.

 

 

 

 

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ В NX

Прежде чем  приступить к описанию разрабатываемого программного средства подсистемы NX, необходимо подготовить две сборочные единицы (в отчете представлено моделирование №1 исполнения по одному из предложенных параметров), изображенные на рисунке 6. Разработку указанной подсистемы целесообразнее рассмотреть в виде описания процесса моделирования деталей и сборки в целом. Набор действий в NX выполнялся поэтапно.

Рисунок 6 –Конструкция винтовых встроенных подпорок (ГОСТ 13158-67)

Для создания моделей  подпорок винтовых требуется выполнить ряд действий NX, а именно:

-выполнить запуск  системы САПР;

-выбрать тип  проекта (в нашем случае, создание  твердотельной модели -для деталей и сборок)

-присвоить имя проектному решению;

-выбрать плоскость  для создания эскиза, построить  контур и внести требуемые  ограничения в виде размеров и привязок;

-осуществить ряд операций над эскизом

-использовать  подобные действия для аналогичных  операций до завершения построения;

-сохранить полученный  результат. 

В режиме сборки достраивать элементы нет необходимости - требуется лишь добавлять детали и вводить соответствующие ограничения.

Перейдем к  процессу проектирования детали. Запускаем NX из Пуск->программы->UGS NX7.5-> NX7.5. Создаем твердотельную модель: файл->новый, в появившемся окне выдираем <модель> и приступаем непосредственно к построению исполнений, показанных на рисунке 6.

Начнем моделирование  с основы будущей сборки-винта. Подготовим по размерным параметрам ГОСТа  исполнение №1. Создаем эскиз. На рисунке 7 показаны проделанные действия - строится контур из геометрических примитивов, а затем образмеривается.

Рисунок 7-Построение винта (эскизное проектирование)

Следующий шаг  заключается в получении твердотельной  модели. Он основан на свойстве получения моделей методом вращения. Для этих целей в NX выбирается выполненный на предыдущем шаге контур и вызывается соответствующая операция (рисунок 8).

Рисунок 8-Создание модели винта в NX

Для получения паза согласно ГОСТ  необходимо создать новый  эскиз и в нем подготовить  контур, как и для случая с вращением. Но в заключении выбирается операция вычитания, так как в этом случае материал нужно из модели убрать. При этом следует уделить внимание направлению выреза (рисунок 9), а также корректным настройкам, иначе операция выполнена не будет.

Рисунок 9-Построение паза

Конструктивные скругления выполняются просто. На панели инструментов NX есть соответствующие кнопки, которые определяют действия, связанные с построением скруглений и фасок(рисунки 10 и 11)

Рисунок 10-Внесение радиусов сглаживания

Рисунок 11-Внесение радиусов сглаживания

Таким образом, на завершающем этапе построения мной была построена твердотельная модель винта (рисунок 12).

Рисунок 12-Опорный винт

Исполнение №2 незначительно отличается от исполнения №1, поэтому проектное решение по процессу моделирования показано на 2 рисунках 13 и 14.

Рисунок 13-Построение общего контура и паза винта

Рисунок 14-Внесение радиусов сглаживания

Построение корпуса для винтовых опорок начинаем аналогично проделанной ранее работы: создаем эскиз, вносим ряд ограничений и размеров, а затем вращаем вокруг оси для того, чтобы получить базу будущей твердотельной модели (рисунок 15).

Рисунок 15-Построение контура корпуса

На рисунках 16 и 17 показано, как внести конструктивные скругления заданным радиусом.

Рисунок 16- Построение контура корпуса

Рисунок 17-Внесение радиусов сглаживания

Для того, чтобы подготовить отверстие, перпендикулярное торцевым стенкам корпуса, требуется создать эскиз на плоскости, например на одной из конструктивных (плоскости всегда подсвечиваются вначале операций с эскизом). Однако можно создать точку на цилиндрической поверхности и следом выбрать готовый компонент, который приведет построению резьбового отверстия в корпусе. Следует отметить, хотя резьба для отверстия выполнена, на рисунке 18 она не видна – все построения такого рода достаточно ресурсоемки и системой NX отображаются с очевидной задержкой. 

Рисунок 18-Корпус в разрезе

Для следующего элемента потребуется та же последовательность действий, что и на предыдущих этапах. На рисунках 19 и 20 показано моделирование гайки. Построение шестигранника под ключ выполняется с помощью базового контура многоугольника, вписанного в окружность.  Размеры для многоугольника также взяты из ГОСТ.

Рисунок 19-Профиль гайки

Рисунок 20-Твердотельная модель гайки

Заключительной моделью на этапе детального проектирования является призма для исполнения №2 (такие элементы как шарик и шплинт не рассмотрены -они относятся к категории стандартных). Из рисунка 21 видно, что будущая модель, как и предыдущие, получена следом эскиза при выдавливании.

Рисунок 21-Операция по выдавливанию для призмы

Следующий шаг-получение глухого отверстия. В данном случае удобнее использовать готовый элемент проектирования отверстий, чем создавать эскиз и в нем готовить необходимый контур (рисунок 22).

Рисунок 22-Создание глухого отверстия

Внесение в призму двух простых отверстий также можно сделать через готовые элементы, однако их выполнение выполнено через эскиз и последующее выдавливание (рисунок 23).

Рисунок 23-Одно из конструктивных отверстий в разрезе

После выполнения всех моделей и записи их в рабочие файлы, можно приступать к сборкам. Как уже было отмечено, для сборок не требуется выполнять (в нашем случае) вспомогательных геометрических построений. Поэтому подряд добавляем деталь за деталью и накладываем ряд ограничений. Ключевым ограничением в данной сборке является фиксация по соприкосновению (касание) элементов между собой. Для всех моделей кроме первой выбрано условие сопряжения по связям, так как детали нужно перемещать и ориентировать в пространстве NX. Для каждого исполнения сборок подготовлены изображения в разрезе и в виде набора деталей (рисунки 24-25 и 26-27 соответственно)

Рисунок 24-Сборка подпорок для исполнения №1

 

Рисунок 25- Разрез сборки подпорок для исполнения №1

Рисунок 26-Сборка подпорок для исполнения №2

Рисунок 27- Разрез сборки подпорок для исполнения №2

 

 

4. ПОСТРОЕНИЕ ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ

В составе установленного NX 7.5 присутствуют файлы для инициализации мастера Visual Studio 2010, которые позволяют создавать под него прикладные программы. Поддерживаются 3 языка: C++, C#, Visual Basic. Для получения доступа к мастерам Visual Studio необходимо выполнить следующую инструкцию:

1. Открыть папку “vs_files”, которая находится в папке установленного NX. По умолчанию путь к ней: C:\Program Files\UGS\NX7.5\UGOPEN\vs_files
2. Скопировать содержимое папки “vs_files” в рабочий каталог Visual Studio. Путь к каталогу по умолчанию: C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0. В процессе копирования необходимо подтвердить действие по переносу данных, при копировании заменить папки и файлы с совпадающими именами. Внимание: в процессе копирования Visual Studio должна быть выгружена из памяти.