Solid Edge – parametryzacja złożenia na przykładzie regału magazynowego
Współczesne przedsiębiorstwa produkcyjne dążąc do podniesienia konkurencyjności na rynku stosują różne strategie. Jedną z nich jest zindywidualizowana produkcja masowa, nazywana również masową kastomizacją, stanowiąca połączenie zalet produkcji jednostkowej i masowej. Zakłada ona uwzględnianie potrzeb każdego klienta, poprzez opracowywanie wariantu wyrobu, spełniającego jego indywidualne oczekiwania. Wdrożenie założeń masowej kastomizacji wymaga odpowiedniej organizacji całego systemu produkcyjnego, w tym także procesu projektowania. Tematem niniejszego artykułu jest Solid Edge – parametryzacja złożenia, mający na celu przybliżenie tego zagadnienia.W artykule przedstawiono przykład praktycznego zastosowania zaawansowanych metod parametryzacji zespołu części, dostępnych w systemie Solid Edge. Zagadnienie omówiono na przykładzie modelu rzeczywistego obiektu – regału magazynowego do składowania towaru m.in. w halach magazynowych i warsztatach. Dzięki sparametryzowaniu najważniejszych wielkości cechujących dany model w krótkim czasie wygenerować można zapis konstrukcji wręcz dowolnego wariantu wyrobu. Powoduje to znaczne przyspieszenie procesu projektowo – konstrukcyjnego, m.in. przez eliminację manualnej edycji zapisu konstrukcji (czasochłonnej i sprzyjającej powstawaniu błędów). Stosując omawiane narzędzia do parametryzacji modelu, niemal każdy jest w stanie wytworzyć produkty przystosowane do indywidualnych oczekiwań klienta, szybciej od konkurencji.
Tabela zmiennych
Tabela zmiennych przechowuje prawie wszystkie parametry zadane na geometrii modelu. Dzięki wbudowanemu arkuszowi kalkulacyjnemu, użytkownik może wiązać ze sobą za pomocą dowolnych funkcji wybrane wymiary oraz zmienne na poziomie pojedynczej części jak i całego złożenia. Z tego miejsca można kontrolować wartości utworzonych parametrów i sterować modelem (rys.1).
W omawianym przykładzie, sparametryzowanie konstrukcji osiągnięto m.in. dzięki przechowywanie wartości najważniejszych wymiarów modelowanego wyrobu (części i złożenia) wyłącznie w wewnętrznym arkuszu kalkulacyjnym tj. Tabeli zmiennych z jednoczesnym przypisaniem tym wielkościom odpowiednich parametrów.
Rys. 1. Przykładowy widok tabeli zmiennych Solid Edge.
Zmienne
Zmienna to wartość, do której można utworzyć odwołanie lub którą można zmienić. Do każdego wymiaru umieszczonego przez użytkownika oraz wymiarów utworzonych automatycznie, program przypisuje niepowtarzalną nazwę zmiennej. Użytkownik ma możliwość zmiany nazw zmiennych, co ułatwia identyfikację parametrów i przyspiesza proces parametryzacji (rys. 2). Należy pamiętać, że podczas wprowadzania zmian w nazwach zmiennych nie wolno używać spacji i znaków interpunkcyjnych. Nie zaleca się również stosowania znaków specjalnych
Rys. 2 Przykładowa zmienna utworzona automatycznie przez system.
Zmienne użytkownika
W programie Solid Edge istnieje możliwość zdefiniowania własnych zmiennych dzięki którym można sterować innymi elementami. Za pomocą zmiennych użytkownika zdefiniowano podstawowe zmienne charakteryzujące geometrie modelu, umożliwiając wprowadzanie danych wejściowych na podstawie których wartości w polach zależnych są obliczane automatycznie na podstawie stosownych formuł (rys. 3).
Rys. 3. Zmienne użytkownika sterujące modelem złożenia.
Formuły
Formuły są to równania umożliwiające, między innymi, wykonywanie obliczeń matematycznych. Pozwalają także na wprowadzenie zależności pomiędzy wymiarami w wielu różnych profilach. Można przykładowo użyć Tabeli zmiennych do utworzenia wyrażeń pomiędzy wartościami wymiarów, jak np. Wym_B=Wym_A+5 lub Wym_C=Wym_A+Wym_B. Do zdefiniowania formuły można wykorzystać również funkcje algebraiczne, matematyczne lub logiczne wiążąc zmienną z innymi zmiennymi w części. Więcej informacji na temat funkcji znajdziesz w dalszej części artykułu.Dodatkowo należy pamiętać, że powiązania wymiarowe są jednokierunkowe, a to oznacza, że wymiary komponentu sterowanego aktualizują się po zmianie wymiarów komponentu sterującego.
Łącza
Łącze nazywane inaczej odwołaniem zewnętrznym, jest to odwołanie do zmiennej w innym dokumencie. Ze względu na fakt, że modele części to oddzielne dokumenty mogące znajdować się w różnych lokalizacjach, łączenie wymiarów pochodzących z geometrii poszczególnych komponentów musi odbywać się poprzez polecenia Kopiuj łącze i Wklej łącze. Łącza wymiarowe nie mogą być umieszczane w wyrażeniach innych niż proste równanie – niemożliwe jest mnożenie łącza lub odejmowanie od niego innego łącza lub stałej wartości. Jeżeli wymiar sterujący ma zostać umieszczony w wyrażeniu matematycznym, wymagane jest utworzenie zmiennej użytkownika na poziomie komponentu sterowanego i wklejenie łącza w jej wartości. Następnie wyrażenie matematyczne tworzone jest w oparciu o lokalną zmienną użytkownika.W prezentowanym przykładzie, wyżej opisaną zasadę wykorzystano do zdefiniowania wartości sterującej długością profilu szerokości regału (rys. 4).
Rys. 4. Zmienne użytkownika sterowanie na podstawie łącz do innych dokumentów, wykorzystane do utworzenia formuł sterujących grubością blachy i długością zagięcia profilowego.
Tworzenie zmiennych powiązanych z arkuszem kalkulacyjnym Excel
Łącza są również wykorzystywane do powiązania zmiennych Solid Edge z dokumentem arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel. Aby utworzyć odwołanie do wartości z komórki arkusza kalkulacyjnego należy ją skopiować, a następnie wkleić jako łącze w wybranym wierszu w Tabeli zmiennych Solid Edge. Dzięki temu zmiana wartości w arkuszu Excel będzie powodowała aktualizację wartości w Tabeli zmiennych i automatyczną przebudowę modelu 3D.
Zmienna blokowania
Zmienne blokowania umożliwiają kontrolowanie blokowania/odblokowania operacji w częściach oraz relacji i operacji w złożeniach. Aby dodać zmienną blokowania należy przejść do menu podręcznego wybranej operacji lub relacji i wybrać polecenie „Dodaj zmienną blokowania”. Następnie w tabeli zmiennych możemy kontrolować operację lub relację poprzez zmianę wartości tej zmiennej na:
0 – odblokowana
1 – zablokowana Zmienną blokowania w połączeniu z operacją „Przełącz na obiekt konstrukcyjny” można wykorzystać do wykluczania komponentów w złożeniu. Przykład zastosowania zmiennej blokowania pokazano na rys. 5 oraz rys. 6.
Rys. 5. Poprzeczka wzmacniająca półki wraz z otworami montażowymi dla regałów o szerokości 800 mm i większych.
Rys. 6. Podział nogi regału na dwa równe odcinki oraz automatyczne dodanie okucia do ich połączenia dla regałów o wymiarach powyżej 1500 mm.
Funkcje
Funkcje to wbudowane w program wyrażenia, które mają za zadanie coś wyliczyć. Co do zasady funkcje zawierają argumenty (podawane w nawiasie i oddzielane średnikami), na podstawie których obliczany jest wynik. Każda formuła może zawierać wyrażenie, której częścią lub całością jest funkcja. W Tabeli zmiennych Solid Edge są dostępne następujące funkcje matematyczne, trygonometryczne i logiczne:
| ABS | Zwraca wartość bezwzględną liczby. |
| ATN | Zwraca arcus tangens liczby. |
| COS | Zwraca cosinus liczby. |
| EXP | Zwraca liczbę e podniesioną do podanej potęgi. |
| FIX | Zwraca część całkowitą liczby. |
| INT | Zaokrąglanie liczby w dół do najbliższej liczby całkowitej. |
| LOG | Zwraca logarytm naturalny liczby. |
| RND | Zwraca liczbę losową. |
| SGN | Zwraca liczbę całkowitą wskazującą znak liczby. |
| SIN | Zwraca sinus podanego kąta. |
| SQR | Zwraca pierwiastek kwadratowy (liczba * PI). |
| TAN | Zwraca tangens kąta. |
| IF | Zwraca wartość „Prawda” lub „Fałsz” jeśli warunek jest spełniony lub nie |
| Niestandardowa, Visual Basic | Tworzy relacje zmiennych poprzez funkcję niestandardową, definiowaną zwykle w języku Visual Basic. |
Jeśli masz doświadczenie w programowaniu, możesz nawet utworzyć własny skrypt VBScript i przenieść automatyzację na jeszcze wyższy poziom. Przykładowe wyrażenia z zastosowaniem funkcji:
- Zaokrąglanie liczby w górę do najbliższej liczby całkowitej:
=IF(INT( value )= value , value ,INT( value )+1)
- Blokowanie zmiennej jeżeli wartość A1 jest równa jednej z określonych wartości
(5, 10, 15,20) :
=IF(A1=5,1,IF(A1=10,1, IF(A1=15,1,IF(A1=20,1,0)))
Definiowanie ograniczeń
Innym sposobem dynamicznej kontroli nad projektowanym elementem jest definiowanie ograniczeń dla zmiennych, dzięki czemu system nie pozwala na wprowadzanie wartości spoza ustalonego zakresu.
Listy wartości dyskretnych
Pierwszym sposobem ograniczania zmiennych są listy wartości dyskretnych, czyli zbiór wartości predefiniowanych przez użytkownika, które pozwalają na ograniczenie wyboru do wartości kreślonych na liście w komórce wartości zmiennej. W omawianym przykładzie lista wartości dyskretnych ma zastosowanie dla zmiennej sterującej głębokością regału (rys. 7).
Rys. 7. Lista wartości dyskretnych dla wymiaru sterującego głębokością regału.
Zakresy wartości
Ograniczenie wartości można również uzyskać poprzez wprowadzenie zakresu wartości prawidłowych dla danej zmiennej. Możliwe jest określenie minimalnej oraz maksymalnej wartości mieszczącej się między dwiema wartościami, które mogą być „większe niż”, lub „większe niż lub równe” danej wartości, „mniejsze niż” lub „mniejsze niż lub równe” danej wartości, lub są poza zakresem. Zakresy wartości zastosowano dla ograniczenia minimalnych i maksymalnych wartości szerokości i wysokości regału magazynowanego (rys. 8).
Rys. 8. Ograniczenia zakresem wartości dla wymiarów wysokości i szerokości regału.
Do tworzenia ograniczeń bezpośrednio w tabeli zmiennych zastosowanie mają następujące znaki:
| Znak | Znaczenie | Gdzie użyte | Typ zmiennej |
| ( | Większe niż | Tylko na początku | Limit |
| ) | Mniejsze niż | Tylko na końcu | Limit |
| [ | Większe lub równe | Tylko na początku | Limit |
| ] | Mniejsze lub równe | Tylko na końcu | Limit |
| {} | Zawiera listę wartości dyskretnych | Stosowane są oba łącznie | Lista wartości dyskretnych |
| ; | Oddziela wartości | Pomiędzy wartościami w ograniczeniu lub na liście wartości dyskretnych | Ograniczenie i lista wartości dyskretnych |
Relacje inter-part
Za powiązane zmiany geometrii w obrębie poszczególnych komponentów złożenia w Solid Edge odpowiedzialne są Relacje Inter-Part. Relacje te wprowadzane są po to, aby w wyniku zmiany geometrii jednego komponentu (sterujący), zmieniała się geometria (a niekiedy również położenie) pozostałych składników złożenia (sterowane). W przypadku relacji Inter-Part zależność jest zawsze jednokierunkowa. Istnieją dwa główne sposoby wprowadzania powiązań Inter-Part: łączenie komponentu sterowanego ze sterującym za pomocą wiązań geometrycznych (relacje na poziomie szkicu lub polecenie Kopia Inter-Part) lub za pomocą łączenia wymiarów poszczególnych części (kopiowanie łącza wymiaru części sterującej do części sterowanej) które omówiono już wcześniej.Relacje inter-part wiązań geometrycznych na poziomie szkicu wykorzystano do utworzenia płyty półki regału poprzez rzutowanie krawędzi innych komponentów z zachowaniem do nich powiazania (rys. 9a, 9b).
Rys. 9a. Rzutowanie krawędzi istniejących komponentów złożenia z zachowaniem powiąań geometrycznych.
Rys. 9b. Utworzony element półki na postawie wcześniej zrzutowanych krawędzi.
Podsumowanie
Opisane powyżej zagadnienia dotyczące parametryzacji z całą pewnością wypływają w znaczącym stopniu na usprawnienie procesu projektowego i skrócenie jego czasu do minimum w przypadku chęci wygenerowania kolejnych wariantów tego wyrobu. Ponadto prawdopodobieństwo popełnienia błędów zostaje ograniczone do zera. Artykuł ten oczywiście nie wyczerpuje tematu parametryzacji modeli w Solid Edge , gdyż pozostaje aspekt parametryczności modeli synchronicznych o których możemy dowiedzieć się więcej w książce pt. Solid Edge. Zrozumieć Technologię Synchroniczną. którą polecam wszystkim użytkownikom programu Solid Edge.