SolidWorks 2005: может всё, нужен всем

Михаил Малов

Работаем с металлом и металло­конструкциями

Проектирование литейной оснастки

Соберем всё вместе

И наконец, чертежи

Работаем с металлом и металло­конструкциями

В SolidWorks давно уже имеется широкий набор функций по проектированию изделий из листового материала. Хотя коренных изменений в этой области новая версия не предлагает, однако она снимает ряд существовавших до сих пор ограничений. Во-первых, теперь возможно создавать зеркальные отражения отдельных конструктивных элементов листовых деталей: углов, каемок и разного типа кромок (рис. 1). Во-вторых, библиотечные элементы (и вырезы, и инструменты формы) теперь могут быть созданы с использованием конфигураций. В-третьих, при вставке в модель инструмента формы теперь можно получить доступ ко всем или некоторым (в зависимости от настроек библиотеки) размерам.

В инструментарий проектирования металлоконструкций, впервые появившийся в числе базовых возможностей SolidWorks в предыдущей версии, был введен целый ряд улучшений и нововведений. Так, SolidWorks теперь анализирует результаты проектирования и автоматически формирует список сегментов конструкции, группируя их в специальных папках и подпапках, причем этот список можно впоследствии отобразить на чертеже.

Упрощена обрезка отрезков конструкции в местах их взаимных пересечений. Можно обрезать сразу оба конца одного или нескольких сегментов конструкции, а также выполнять эту обрезку, используя в качестве инструмента одновременно несколько других сегментов, что часто бывает необходимо для взаимной увязки нескольких элементов, сходящихся в одном углу ферменной конструкции.

Еще одна полезная новинка — поддержка в определяющих схему конструкции эскизах дуг. Если прежде все элементы конструкции могли быть только прямыми, то теперь вы можете использовать и дуги (рис. 2), причем предусмотрена дополнительная возможность управления результатами проектирования, то есть дуговые сегменты могут быть созданы как отдельные элементы (что соответствует отдельным деталям), так и слиты с касательными к ним прямолинейными деталями (если, конечно, таковые присутствуют). При желании такими слияниями можно индивидуально управлять в каждой граничной точке.

Проектирование литейной оснастки

Аппарат проектирования компонентов пресс-форм активно развивается как в SolidWorks, так и во всех CAD-системах вообще, что соответствует потребностям соответствующего сегмента рынка. Стандартный «джентльменский набор» подобных функций включает возможности задания усадки модели (в виде масштабного коэффициента) и вычитания объема детали из заготовок формообразующих элементов формы. При этом встречаются и довольно развитые средства зашивания сквозных модели и создания поверхности разъема формообразующих, но разработчики SolidWorks, во-первых, стараются сделать работу этих типичных функций максимально интеллектуальной, во-вторых, предлагают пользователям системы специальные инструменты, помогающие еще более автоматизировать вроде бы обыкновенный процесс геометрического моделирования формообразующих, а в-третьих, создают инструменты, доступные в конкурирующих системах лишь за дополнительные деньги, причем немалые. С этого новейшего инструмента мы и начнем.

Перед началом процесса создания геометрии формообразующих элементов пресс-формы желательно выполнить предварительный анализ технологичности детали. В предыдущих версиях SolidWorks были предусмотрены инструменты для анализа уклонов граней модели по отношению к выбранному направлению разъ­ема и для выявления поднутрений на модели, но это относилось лишь к работе с геометрией. В настоящее же время, при большой номенклатуре выпускаемых серийно изделий, предприятие не может позволить себе запуск в производство новой пресс-формы без предварительного анализа течения пластмассы в этой форме. На рынке средств, предназначенных для такого анализа, монополистом является компания Moldflow, предлагающая свои продукты как в виде независимых решений, так и в виде интегрированных в среду CAD-системы модулей. Такой интегрированный модуль разработан и для SolidWorks, но, разумеется, он требует (как и в любой другой системе) дополнительных капиталовложений. Новая же версия SolidWorks впервые на рынке CAD-систем дает возможность проводить экспресс-анализ процесса заполнения пресс-формы с помощью встроенных в базовый пакет средств.

Функция MoldflowXpress позволяет выполнять анализ принципиальной заполняемости пресс-формы и оценивать время заполнения. При этом пользователь задает параметры и точку впрыска и выбирает материал из обширной библиотеки. Результат расчета может быть отображен в виде цветовой эпюры распределения времени распространения расплава, анимирован и сохранен в виде документа eDrawings для пересылки для получения консультаций технологам своего предприятия или смежникам (рис. 3). Одновременно можно получить и совет по использованию специальных модулей, таких как Part Advisor или Mold Advisor.

Теперь о геометрии. Видимо, излишне напоминать, что в SolidWorks имеются функции, необходимые для построения линий и поверхностей разъема пресс-формы. Многие новые инструменты из этой серии, которые появились в предыдущих версиях, позволяют автоматически создавать поверхности разъема, замыкающие поверхности, матрицу и пуансон пресс-формы и т.п. Но мы остановимся лишь на новых возможностях в этой сфере. Итак, при построении отсекающих поверхностей, закрывающих сквозные отверстия, можно использовать произвольные комбинации объектов разных типов — кромки, элементы линий разъема. При наличии нескольких принципиально возможных вариантов построения таких поверхностей SolidWorks последовательно покажет их все и предложит вы­брать нужный вариант (рис. 4). Решены и вопросы обеспечения касательности отсекающей по­верх­ности к смежным граням обрабатываемого выреза модели при наличии любых переломов между этими гранями.

При построении поверхности разъема (рис. 5) тоже можно использовать все возможности, предлагаемые для создания поверхностей отсекающих. К тому же можно отобразить минимальный радиус кривизны создаваемого объекта уже в процессе его создания и вовремя принять решение об изменении граничных условий, принятых для поверхности. А еще появился удобный инструмент выбора из нескольких альтернатив: SolidWorks подскажет, что для продолжения построения в данной вершине есть несколько вариантов, и дождется решения конструктора. Хотя такой инструмент нужен редко, но в некоторых ситуациях он может пригодиться. Так, при работе с импортированной геометрией (что часто встречается на инструментальном производстве у предприятий-субподрядчиков, работающих, как правило, с несколькими заказчиками, поставляющими данные в различных форматах) кромки полученных моделей иногда состоят не из единой дуги или сплайна, а из цепочки многочисленных коротких прямых. SolidWorks 2005 позволяет выполнить дополнительную обработку таких цепочек коротких кромок и заменить их одним гладким объектом, удобным в работе.

Следует особо сказать о выделении поднутрений и о проектировании знаков. SolidWorks 2005 автоматически определяет наличие поднутрений в геометрии модели исходя из принятого направления разъема пресс-формы. В предыдущей версии системы пользователь мог разделить созданное тело матрицы или пуансона на необходимое число частей, но такая работа требовала систематического повторения определенной последовательности одних и тех же типовых действий. Это вполне характерно для системы геометрического моделирования, но не вписывается в рамки принятого направления развития SolidWorks как интеллектуальной системы, обеспечивающей, в част­ности, автоматическое воспроизведение типовых проектных процедур. Поэтому в новой версии функционал создания знаков стал гораздо умнее и одновременно проще в использовании. Как и прежде, пользователю необходимо набросать эскиз, определяющий контуры знака. Эскиз можно создать как на границе формообразующих, так и на любой удобной промежуточной плоскости. А далее остается лишь вызвать одну новую команду, которая одновременно обеспечит несколько действий, а именно: разделение матрицы или пуансона (по выбору пользователя) на нужное число объектов с помощью выбранного эскиза, придание сопрягаемым граням основной части и знака необходимого уклона, автоматическое ограничение знака в обоих направлениях вытягивания эскиза габаритами формообразующих и границей отливаемой детали или отсекающими поверхностями (если в данном поднутрении есть сквозной вырез) (рис. 6). Кстати, используемый командой эскиз не обязательно создавать заранее — его можно создать на лету в процессе настройки опций команды, а созданный заранее — на лету подредактировать.

SolidWorks даже в минимальной комплектации предлагает технологам и конструкторам, занятым проектированием изделий из пластмасс и подготовкой их производства, множество функций для проведения анализа разных типов и автоматизации создания всех фасонных частей пресс-формы. К тому же при необходимости SolidWorks всегда может быть дополнен специализированными модулями — как аналитическими, так и конструкторскими (для конструкторов пресс-форм). В сочетании с описанными в предыдущем номере журнала многочисленными функциями моделирования деталей сложной формы (даже не определяемой точными аналитическими зависимостями) эта функциональность делает SolidWorks уникальным инструментом по соотношению «цена/функциональность/качество».

Соберем всё вместе

Большинство изделий состоит не только из деталей, но и из сборочных единиц. SolidWorks всегда предлагал мощный набор функций для создания сборок и управления ими, а новая версия содержит полезные улучшения и нововведения в этой области.

Особое внимание уделено повышению производительности системы. Кроме дальнейшего развития математического аппарата системы и оптимизации внутренних процессов обмена данными (это обычно скрыто от пользователя), в SolidWorks добавлены некоторые настройки, позволяющие повысить быстродействие при вспомогательных операциях. В последних версиях пользователи SolidWorks могли заставить систему игнорировать при манипуляциях сборками мелкие второстепенные детали и автоматически временно убирать их с экрана, а теперь можно в явном виде управлять относительной степенью детализации изображения в таких ситуациях. Эти параметры настраиваются индивидуально для сборок с числом компонентов большим и меньшим, чем выбранная пользователем удобная ему граница — граница больших сборок.

Пользователь может в явном виде заблокировать сборку при контекстном редактировании отдельных входящих деталей и узлов и исключить ее перестроение до подачи соответствующей команды. Таким образом, можно сэко­номить время в случае внесения изменений в несколько компонентов проекта сразу и перестроить главную сборку лишь один раз — в самом конце работы.

Одним из способов повышения быстродействия любой системы всегда было и останется упрощение представления компонентов на высоких уровнях иерархии проекта. В SolidWorks для этих целей можно использовать развитый механизм конфигураций деталей и сборок, позволяющий легко и быстро создать такие упро­щенные представления и хранить их в одном файле с полным представлением. Версия 2005 сокращает трудоемкость создания новых конфигураций при работе в сборке. Теперь необязательно открывать в отдельном окне каждый документ, для которого нужно упрощенное исполнение, — прямо в главной сборке можно вызвать из контекстного меню специальную команду и на лету создать новую конфигурацию в любом входящем документе. Более того, при создании конфигурации в подсборке можно сразу же создать конфигурации и для входящих в нее компонентов.

Известно, что упрощенное представление детали и узла необ­ратимо искажает массово-инерционные характеристики изделия, скажете вы, но SolidWorks может бороться и с этим. И если в прежних версиях вам пришлось бы сохранять все упрощения как отдельную производную модель и управлять ее массовыми характеристиками лишь посредством назначения этой производной модели фиктивной плотности, то теперь в этом вспомогательном документе нет нужды, поскольку SolidWorks 2005 позволяет назначить любой детали и сборке определенные массу и положение центра тяжести (рис. 7). Этот механизм будет незаменим и при создании массово-габаритных макетов покупных изделий. Кстати, материал детали теперь можно назначать для каждой конфигурации детали, и при этом меняются все характеристики материала.

Еще несколько слов об использовании конфигураций. Часто встречается ситуация, когда сборка подвижного механизма входит как узел в сборки верхнего уровня в нескольких экземплярах, причем эти экземпляры должны быть отображены при несколько различающемся взаимном расположении компонентов узла. К примеру, в электротехническом изделии могут присутствовать сразу два переключателя — один в замкнутом, а другой в разомкнутом состоянии. Прежде метод создания такой модели был прост: создать две конфигурации модели переключателя и применить в каждом месте главной сборки свою. А сейчас стало проще: не надо создавать никаких вспомогательных конфигураций, а прямо в главной сборке нужно повернуть каждый переключатель в нужное положение.

Контекстное создание и редактирование моделей деталей и узлов — еще один известный механизм SolidWorks, обеспечивающий применение системы для организации проектирования от концепции к деталировке, или сверху вниз. Разумеется, при создании элементов геометрии детали в контексте определенной сборки SolidWorks обязательно добавляет в редактируемую деталь внешние ссылки. Однако, как показала практика проектирования (а к середине этого года SolidWorks использовали более 340 тыс. пользователей во всем мире, так что создатели системы ориентируются в своей работе на огромный статистический материал), такие ссылки нужны пользователю далеко не всегда. Понятно, что лишние ссылки всегда можно удалить, но если вы заранее уверены, что это придется делать и вам жалко времени на дополнительные операции, — нажмите новую кнопку на панели инструментов SolidWorks и до тех пор, пока она нажата, ссылки вообще не будут создаваться.

Для представления изделия заказчику или для создания иллюстративного материала для интерактивной документации (например, при создании мультфильмов средствами модуля SolidWorks Animator, о котором мы еще расскажем) используются разнесенные представления сборки. Механизм создания таких представлений и управления ими претерпел в новой версии ряд изменений. Во-первых, весь интерфейс функции перенесен из диалогового окна в Property Manager. Во-вторых, теперь любой компонент можно перемещать посредством перетаскивания за оси динамически появляющейся возле компонента вспомогательной триады системы координат. В-третьих, появилась возможность сократить число операций по созданию разнесенного состояния сборки посредством автоматического разнесения с определенным регулируемым интервалом группы перемещаемых на данном шаге разнесения деталей: вы просто выбираете группу деталей, перемещаете в нужном направлении и включаете соответствующую настройку, а SolidWorks отодвинет эти детали друг от друга (рис. 8). Шаги разнесения отображаются в виде дерева, причем их можно перетаскивать мышью, меняя последовательность разнесения. Новые компоненты сборки можно добавить к любому созданному шагу разнесения. Более того, при использовании в сборке подсборок, для которых создано разнесенное состояние, повторять создание операций разнесения нет необходимости — можно приказать SolidWorks использовать вложенные «разнесенки».

Следует упомянуть и об анализе возможных конфликтов между компонентами проекта. Механизм поиска интерференций между компонентами сборки также претерпел ряд изменений, став более гибким и удобным в использовании. Главное изменение состоит именно в том, что SolidWorks точно определяет реальный объем интерференции. И если раньше программа показывала в графической области только габаритный прямоугольный параллелепипед зоны конфликта, то теперь в виде закрашенного трехмерного объекта отображается реальный объем интерференции. Для удобства просмотра этого объема можно временно (на период анализа конфликтов) переключать режим отображения конфликтующих деталей в полупрозрачное состояние, а всех остальных — в каркасное или полупрозрачное либо скрыть их вообще (рис. 9 и 10). Разумеется, настройки переключения режима действуют в каждый момент времени только для пары деталей, вызвавших конфликт, выбранный в списке найденных. При определении интерференций можно в случае необходимости отключать в любой комбинации учет конфликтов следующих типов: между отдельными телами многотельных деталей, между компонентами подсборок, для назначенных прессовых посадок, для резьбовых крепежей. Все найденные интерференции отображаются в виде списка, а если хочется подробнее продумать две-три из них, не отвлекаясь при случайном выделении в этом списке лишних конфликтов, то все ненужные в данный момент элементы можно из этого списка удалить. Не волнуйтесь: они не потеряются совсем и при повторном вызове команды будут обнаружены и отображены.

И наконец, чертежи

Задача создания классических плоских чертежей на основе трехмерных моделей сегодня определяется весьма неоднозначно. Некоторые считают, что чертежи — не более чем пережиток прошлого, другие уверены, что основой производства еще долго будет оставаться подписанная шариковой ручкой бумажка. Одним из побочных эффектов такого разногласия (царящего в умах не только пользователей CAD-систем, но и их разработчиков) является, видимо, неизбежность большего или меньшего перекоса в распределении функциональных возможностей систем между дву- и трехмерными мирами. Система SolidWorks с момента своего появления зарекомендовала себя как один из лидеров в вопросах создания именно объемных моделей, но тем приятнее осознавать, что ее создатели не только с самого начала заложили в систему неплохие чертежные возможности, включая автоматическую поддержку многих чертежных стандартов (в том числе и ЕСКД), не только постоянно развивали их в направлении повышения удобства работы и быстродействия, но и уделяют внимание развитию в очере дной версии именно этой немаловажной части программного обеспечения. Специальные издания сразу по завершении январской конференции SolidWorks World 2004 отметили, что новый выпуск системы, предварительно продемонстрированный уже на этом мероприятии, предлагает множество изменений именно в чертежном модуле. Большинство этих изменений касается упрощения и сокращения именно процедур создания и оформления чертежей.

Новое в создании видов — ликвидация любых ограничений на эту деятельность. Теперь можно создавать выровненные разрезы с использованием любого числа линий в цепочке, определяющей положение разреза, местные виды — на основе разрезов или других местных видов, а разрезы (в том числе и выровненные) — с местных видов, разрезов и даже с видов, отображающих сборку в разнесенном состоянии. В общем, можно комбинировать виды без всяких ограничений.

Стандартной практикой использования SolidWorks стало применение библиотеки стандарт­ных деталей Toolbox. С выпуском новой версии можно больше не заботиться об указании системе на необходимость оставлять добавленный из этой библиотеки крепеж не разрезанным на разрезах и сечениях, проходящих по его оси. SolidWorks 2005 может распознавать такой крепеж и не разрезает его автоматически (если, конечно, вам это нужно). Доступны и все ручные корректировки результатов действия этой автоматики.

Изменения затронули и такие вспомогательные процессы, как активизация и перемещение видов, выбор объектов эскиза для работы с текущим видом, даже просто вызов контекстных меню для собственно видов или изображенных на них объектов. Нагляднее стало дерево конструирования: в режиме работы с чертежом оно отображает виды разного типа различными иконками. В графической области при попытке выбрать кромку автоматически будут выбраны и все ее коллинеарные продолжения, что весьма полезно при окончательной подготовке чертежа к печати.

Новый мощный инструмент — это функция сравнения двух версий одного чертежа. При демонстрации любой системы управления процессом проектирования у зрителей часто возникает одна и та же мысль: «Ну хорошо, уведомление об изменении я получу, но как я найду то, что именно изменилось в чертеже или модели?» Несколько лет назад создатели SolidWorks включили соответствующие возможности в модуль SolidWorks Utilities, теперь дошла очередь и до чертежей, причем команда сравнения, подсвечивающая все внесенные изменения, включена в штатные возможности базового модуля SolidWorks.

Нужно поговорить и о тонкостях оформления чертежа. Самое крупное и очевидное изменение — появление инструмента редактирования и форматирования текстовых примечаний в стиле MS Word, а точнее с использованием формата RTF. В текстовых заметках теперь возможно автоматическое формирование списков, написание простых дробей, индивидуальное форматирование любых фрагментов текста. Более того, в текст можно включить ссылки на любые примечания чертежа, а для удобства оформления текста выбрать, отображать ли в процессе редактирования заметки значение примечания (например, размера или шероховатости) либо параметрическое имя, само по себе длинное и нарушающее (вернее, теперь уже не нарушающее) принцип «What you see is what you get» (то есть «Что видишь, то и получаешь) (рис. 11).

Для размеров, отображаемые значения которых преднамеренно отделены от модели, теперь можно назначить и отличный от модели допуск. Упрощена работа с окном настройки параметров допуска формы и расположения поверх­ностей. А в условное обозначение отверстия можно включить и значения допусков его (отверстия) размеров. Значок шероховатости теперь ориентируется перпендикулярно к кромке любой формы.

И еще три заметных нововведения. Во-первых, вокруг размеров или примечаний, помещенных поверх любой заштрихованной области, в этой штриховке теперь автоматически появляется вырыв. Во-вторых, введенная в прежней версии команда автоматического нанесения размеров в эскизах, добавлена и в чертеж, и наносит она справочные (или управляемые) размеры, причем как для всех объектов выбранного вида за один раз, так и постепенно, то есть для выбранных элементов или даже любого набора объектов вида. И наконец, в-третьих, упрощено манипулирование примечаниями чертежа, взаимное расположение которых надо сохранять постоянным. В SolidWorks появился механизм работы с группами примечаний: поставьте размер, рядом — значок шероховатости, под линией размера — текстовую заметку, объедините все это в группу, а потом перетащите с места на место один объект — за ним автоматически последуют все остальные.

Появились и встроенный генератор типов линий чертежа, и новые способы выравнивания примечаний, и возможность использования уравнений во встроенных спецификациях (работающих по западным стандартам; о спецификации по ЕСКД мы расскажем как-нибудь в другой раз), а также возможность добавлять часто используемые примечания из панели задач (см. первую часть статьи в предыдущем номере журнала)... В общем, рассказать обо всем практически невозможно. Приходите в офис компании SolidWorks-Russia — увидите сами.

На этом мы завершаем краткий обзор основных новых возможностей SolidWorks 2005, но это еще не конец рассказа о результатах работы SolidWorks Corporation за год, прошедший с момента выхода предыдущей версии. В следующем номере мы представим вашему вниманию некоторые специализированные инструменты, разработанные для SolidWorks самой компанией SolidWorks Corporation.

«САПР и графика» 10'2004