9 - 2004

SolidWorks 2005: может всё, нужен всем!

Михаил Малов

Интерфейс и принципы работы

Эскиз — основа трехмерной модели

Объемный элемент — кирпичик проекта

Инструменты для всех

Свободным художникам — дизайн внешних форм товаров народного потребления

Менее месяца тому назад, несколько опережая календарь, появилась на свет новая, можно даже сказать — революционная, версия популярного во всем мире программного продукта — SolidWorks 2005. Новая версия системы в некотором смысле юбилейная, так как вскоре SolidWorks отметит десятилетие своего существования, в отличие от нескольких других, одновременно появившихся систем так называемого среднего уровня, некоторые из которых давно уже забыты своими немногочисленными пользователями и поклонниками. Что же делает этот продукт одной из популярнейших CAD-систем в мире (за десять лет число проданных коммерческих лицензий превысило 340 тыс.)?

В данной статье мы попытаемся не только рассмотреть самые интересные новшества, но и рассказать о возможностях комплексного использования SolidWorks при проектировании и подготовке производства разного рода изделий и оснастки. Но сначала мы остановимся на общих изменениях интерфейса и, главное, функциональных возможностей, которых более всего ждут пользователи.

Интерфейс и принципы работы

Каждому, кто впервые запускает SolidWorks 2005, с правой стороны рабочего окна сразу бросается в глаза новый инструмент — Панель задач . Всем известно, что работа с системой — это прежде всего работа с файлами, а данная панель, которую в любой момент можно высветить или скрыть, позволяет организовать быстрый доступ к документам разного типа. SolidWorks изначально создавали под ОС Windows, и поэтому с первых дней существования здесь поддерживаются все стандартные механизмы Windows, в том числе и механизмы работы с файлами. Например, документ можно открыть в SolidWorks или добавить в сборку перетаскиванием из окна проводника Windows. А поскольку документы разных типов лежат в различных папках, вследствие чего нужно открывать несколько окон проводника и держать их на экране одновременно, то новая панель SolidWorks отображает содержимое выбранных пользователем папок, причем папки эти сгруппированы следующим образом: папки деталей, папки заимствованных документов, папки библиотек стандартных конструктивных элементов разного типа, папки блоков условных изображений для чертежа и т.д. Все это можно помещать в открытый документ или открывать в отдельном окне с помощью перетаскивания из данной панели.

Выбор облегчается за счет нескольких дополнительных механизмов. Так, при наведении курсора на документ на экране появляется окно предварительного просмотра документа, отображающее и его атрибуты. Кроме того, это окно можно зафиксировать на экране. К тому же при открытии документа командой контекстного меню можно сразу же выбрать нужную конфигурацию модели. Для всех открытых в текущем сеансе документов отражаются их статусы: Открыт только для чтения, Не сохранен после последних изменений, Имеет незагруженные контекстные ссылки и т.п. Кстати, панель обеспечивает доступ не только к файлам SolidWorks, но и к документам любых типов.

Панель задач SolidWorks

Панель задач SolidWorks

Функционал рассматриваемой панели задач не ограничен только доступом к файлам — здесь же можно найти ссылки на интер­активные ресурсы, имеется доступ к 3D Content Central (обширная библиотека моделей покупных изделий, модели которых можно бесплатно загрузить через Интернет и использовать для нужд компоновки ваших изделий), а также быстрый доступ к различным тематическим разделам учебников; возможен выход на Web-страницы фирм, предлагающих услуги по изготовлению физических моделей методами быстрого прототипирования и т.д.

А теперь открываем модель и замечаем новую папку в Дереве конструирования , раскрыв которую можно увидеть создаваемый по умолчанию объект Журнал проектирования с иконкой документа Microsoft Word, который первоначально пуст и начинает обретать объем лишь при первом его заполнении пользователем. Любая модель SolidWorks может теперь в неограниченном количестве хранить дополнительные («прицепленные») документы. Все комментарии по ходу проектирования можно заносить в Журнал проектирования , который редактируется средствами текстового редактора Microsoft Word, но можно добавить и другие документы любого типа, которые должны существовать вместе с данной моделью. Более того, к любому элементу модели детали можно не только добавить краткий текстовый комментарий, но и присоединить (при наличии соответствующего оборудования) звуковой комментарий. Это сделано для упрощения передачи данных смежникам, чтобы всю важную информацию можно было передавать единым файлом и рассматривать (а заодно и прослушивать) в единой среде.

Добавление стандартного конструктивного элемента

Добавление стандартного конструктивного элемента

Компания SolidWorks Corporation продолжает планомерно избавляться от морально устаревших диалоговых окон, закрывающих собой при работе часть графической области. Основные команды перенесены на панели Менеджера свойств , которые впервые появились именно в SolidWorks, а затем были взяты на вооружение другими зарубежными и российскими разработчиками. Последняя версия системы практически завершает такое преобразование интерфейса: очередь дошла как до вещей трудоемких (в частности, до настроек использования библиотечных элементов или панели SolidWorks Animator), так и до вещей второстепенных (таких как настройки освещения).

Механизм использования библиотечных элементов тоже претерпел существенные изменения. Теперь можно создавать библиотеки с использованием конфигураций, что существенно ускоряет их создание и упрощает использование. При вставке элемента в деталь можно менять размеры элементов всех типов (разумеется, в пределах списка размеров, разрешенных к изменению при создании библиотеки). Более того, при добавлении в модель детали библиотечного элемента можно указать, скопировать ли его геометрию в модель или установить постоянную связь с библиотекой, чтобы модели автоматически изменялись при внесении изменений в саму библиотеку. Добавить в модель нужный элемент можно из Панели задач , а окно предварительного просмотра упрощает выбор нужного элемента. Существенно упрощена и процедура создания новых библиотек: пользователь просто выделяет в Дереве конструирования SolidWorks нужные элементы и перетаскивает их в желаемую ветвь Панели задач , а затем следует запрос на сохранение, выбор конфигураций — и все готово!

В SolidWorks добавлено множество таких сервисных мелочей, которые реально ускоряют весь цикл работ и повышают дальнейшую управляемость проекта. Все окна свойств модели, сообщений об ошибках и уравнений теперь представляют данные в виде таблиц, что упрощает ввод данных (заполнение свойств, изменение уравнений) или выбор нужных событий (конкретные ошибки проекта из числа возникших). Для ввода уравнений создан специальный калькулятор, позволяющий наконец-то забыть про синтаксис команд. В явном виде реализованы механизмы использования свободных переменных и условных вычислений, ранее относившиеся к так называемым недокументированным возможностям системы, а также добавлены новые алгебраические функции. В окно ввода значения размера при его модификации добавлены кнопки быстрого перехода к связыванию значений друг с другом, со свободными переменными или с уравнениями, а перед значением размера появляются символы — подсказки о таких связках.

В начало В начало

Эскиз — основа трехмерной модели

Кратко перечислим новые возможности. Пользователь может сформировать список типов взаимосвязей, которые SolidWorks должен добавлять автоматически. Появились и новые привязки — к квадрантным точкам окружностей, к точкам пересечения объектов и др. Для сплайна, касательного к другому объекту (в число допустимых попали теперь и другие сплайны), можно в явном виде указать направление, в котором сплайн должен отходить от общей точки. И вообще, работа со сплайнами получила дальнейшее развитие. Можно, в частности, задать касание к любому объекту не только в конечных точках сплайна, но и в любых промежуточных. Добавлена возможность управления второй производной в любой точке сплайна, причем можно задать условие равной кривизны с соседним объектом или просто явно указать радиус кривизны в нужной точке. Это касается не только точек, использованных для построения сплайна, — можно проделать такое и со всеми промежуточными точками.

Управление сплайном в эскизе

Для упрощения работы с эскизом на экране можно отобразить наложенные на объекты эскиза взаимосвязи и их количество.

Наконец, добавлена возможность построения эквидистанты к сплайну. Сам механизм построения эквидистант претерпел еще и такое изменение: теперь возможно не просто создать сразу две эквидистанты к выбранной цепочке объектов, а соединить концы этих эквидистант прямыми или касательными дугами. Вследствие этого можно мгновенно получить контур, например, паза постоянной ширины по его предварительно прорисованной оси.

Добавлены и способы обрезки объектов: можно вырезать кусок объекта между двумя другими или за их пределами, стирая курсором (как ластиком) пересекаемые им при движении по экрану фрагменты.

Появилась и совершенно новая возможность — рисование сплайна на поверхности. Пользователь указывает контрольные точки, а сплайн сам «прилипает» к нужной грани модели. Таким образом можно легко и быстро создать траекторию или направляющую кривую для элемента соответствующего типа.

В начало В начало

Объемный элемент — кирпичик проекта

При создании трехмерной модели детали более всего пользователей обычно интересуют возможности механизма создания объемных элементов — тех самых минимальных кирпичиков, из которых создается проект изделия в целом. И последний выпуск SolidWorks оправдал самые смелые ожидания как приверженцев этой системы, так и тех специалистов, которые только выбирают систему геометрического моделирования.

Вытяжка со смещением

Скрученный по траектории элемент

Скрученный по траектории элемент

Эту часть статьи следует разделить на несколько разделов — в зависимости от круга задач, решаемых системой. Изначально SolidWorks создавалась как система геометрического моделирования, но в ее идеологию сразу же были заложены некоторые перспективные идеи. Так, предполагалось стратегическое развитие системы по нескольким направлениям, одно из которых — постепенное добавление специализированных наборов функций, используемых для проектирования изделий определенных типов. Поэтому мы будем основываться на принципе ориентации различных групп инструментов на специалистов определенного направления.

В начало В начало

Инструменты для всех

Сначала рассмотрим общие функции, необходимые всем пользователям CAD-систем, — здесь и стандартные для 3D-систем операции, и вопросы совместимости с другими системами, и специфические для SolidWorks механизмы.

Новый полезный параметр, позволяющий избежать создания лишних вспомогательных плоскостей, — смещение начала вытяжки от плоскости эскиза. Теперь на основе одного компоновочного эскиза можно создать множество элементов, начинающихся и заканчивающихся необходимым конструктору разбросом по всему пространству модели.

В элементы по траектории (они же кинематические, они же заметаемые, как их называют в некоторых системах) добавлена возможность закручивания сечения при его движении вдоль траектории на определенное число оборотов или на определенный угол. При этом система может сделать все промежуточные сечения параллельными исходному или сохранить их ориентацию относительно траектории движения сечения. Нужна модель отрезка троса, свитого из нескольких нитей, — пожалуйста! Нужна модель пружины из проволоки прямоугольного сечения, да еще и с непрямой осью — нет проблем! Все параметры скручивания доступны для управления посредством уравнений или с помощью связывания размеров, так что полученная модель будет существовать в сборке, адекватно отслеживая окру­жающую обстановку.

Появившийся в новой версии механизм автоматического выбора цепочек кромок будет полезен всем в тех случаях, когда необходимо выбрать множество кромок модели для создания единой кривой или для использования их, например, в элементах по сечениям. Пользователь просто стартует с одной кромки, а далее при наличии нескольких вариантов продолжения выбора SolidWorks будет предлагать по очереди все возможные варианты, вплоть до получения согласия или до завершения цепочки.

Выколотка в корпусной детали (для наглядности в корпусе сделан вырыв — грани красного цвета)

Выколотка в корпусной детали (для наглядности в корпусе сделан вырыв — грани красного цвета)

Все, кто проектирует корпусные детали, неоднократно сталкивались с ситуацией, когда важные для работы механизма компоненты не помещались в задуманные габариты, вследствие чего приходилось решать вопрос о создании различных выколоток и ниш на стенках корпусов. Общий механизм такой работы очевиден: нужно сделать габаритные слепки с деталей механизма с нужным отступом от самих деталей, вырезать дыру в модели корпуса и пристроить снаружи что-то, облегающее механизм. В SolidWorks все эти операции можно выполнить, нажав буквально одну кнопку. Далее достаточно будет указать системе, в какой детали (а точнее, в каком теле детали, поскольку механизм работает как в контексте сборки, так и в многотельных моделях детали) сделать выколотку, какие детали (или тела той же модели) определяют габариты выступа и с какой стороны от них расположена ниша, задать толщину стенок создаваемой ниши и отступ от нужной геометрии (то есть зазор до деталей механизма) — и работа сделана! SolidWorks корректно вырежет все лишние стенки корпуса и создаст новую геометрию, закрывающую разросшийся механизм. Остается разве что скруглить кромки нового элемента.

Такая функция способствует ускорению работы и сокращению числа ошибок, и это означает принципиальное качественное превосходство этой системы над конкурентами, оперирующими лишь стандартными геометрическими примитивами. Благодаря появлению подобных интеллектуальных механизмов SolidWorks уверенно входит в число наиболее мощных CAD-систем, обладающих множеством различных специализированных мастеров (Wizard).

Поскольку весь мир никогда (или, по крайней мере, при нашей жизни) не сможет перейти на какую-то одну систему проектирования, то перед конструкторами всегда будет стоять вопрос обмена данными. Система SolidWorks с самого своего появления предлагала пользователям широкий набор трансляторов, и их количество постоянно растет. Так, в новой версии появился поэлементный транслятор файлов MDT (Autodesk Mechanical Desktop), позволяющий автоматически воссоздать в SolidWorks параметризованные модели на основе задела, выполненного в этой некогда популярной системы, заменяемой ныне следующим поколением программных продуктов. Для тех, кто имеет много наработок, выполненных в классическом плоском AutoCAD, предлагается редактор DWG-файлов, в котором удобно корректировать старые чертежи, перевод которых в трехмерные модели не предполагается. Введена поддержка импорта файлов AutoCAD R2004 и Unigraphics NX.

Деформация поверхности

Деформация поверхности

Импортирование геометрии — задача весьма непростая. Часто при передаче данных, особенно между системами, построенными на разных геометрических ядрах, возникают ошибки импорта/экспорта. Причины их возникновения — тема для отдельного разговора, мы же отметим сейчас лишь то, что ошибки эти надо исправлять. В SolidWorks имеются встроенные средства диа­гностики ошибок и «лечения» геометрии, но никакой автомат не может разрешить все проблемы. В частности, в импортированной модели могут остаться «прорехи» между отдельными поверхностями, не позволяющие превратить их в полноценную твердотельную модель. Для случаев, когда необходимо ручное вмешательство, предусмотрена возможность деформирования поверхности, посредством притягивания ее кромки к кромке другой поверхности, с выравниванием кромок по длине, а поверхностей — по касательной или по кривизне (можно, конечно, оставить условие контакта).

Сопряжение по второй производной

Сопряжение по второй производной

В одном из номеров журнала мы уже писали о некоторых возможностях SolidWorks для проектирования изделий электротехнической и радиоэлектронной промышленности. В частности, был описан транслятор данных о геометрии печатных плат, и если вам нужен полный проект сборки печатной платы, то скорее всего потребуется этот модуль SolidWorks, но если задача исключительно компоновочная — может оказаться достаточным и использование нового встроенного транслятора, разработанного компанией Varatech и интегрированного в базовый комплект поставки SolidWorks. Модель платы с деталями на ней будет создана в виде файла детали SolidWorks.

В начало В начало

Свободным художникам — дизайн внешних форм товаров народного потребления

При первом знакомстве с SolidWorks часто возникает вопрос, насколько применима эта система для проектирования изделий сложной формы. На поверку обычно оказывается, что существующих практически в любой системе элементарных команд построения тел и поверхностей по сечениям вполне хватает для большинства проектировщиков таких изделий. Но требования к внешнему виду товара растут, и разработчики SolidWorks стараются не отставать от них. В принципе, пользователи SolidWorks уже давно могут привлекать для подобной работы специализированные модули, позволяющие произвольно деформировать поверхности или строить точную геометрию по различным законам. Да и само наличие широкого спектра таких модулей тоже является отличительной чертой так называемых высокоуровневых систем и… SolidWorks. Но мы не зря назвали новую версию маленькой революцией в его развитии: SolidWorks 2005 предлагает дизайнерам ряд инструментов — как доступных лишь в более дорогих пакетах, так и вообще уникальных.

Прежде всего следует сказать, что элементы по сечениям могут быть сопряженными с соседними гранями по второй производной (она же кривизна, она же радиус кривизны, она же C2-стыковка). Такое доступно, как правило, лишь в дополнительных и отдельно опла­чиваемых модулях с названиями вроде Free Form Modeling.

Гибкое управление крайними сечениями

Гибкое управление крайними сечениями

При построении элементов по сечениям пользователь теперь может гибко корректировать зоны влияния направляющих кривых, как бы создавая на лету виртуальные ограничения. В новой версии снято ограничение на совместное использование осевой линии и направляющих кривых, стало возможным управлять наклоном бокового края создаваемой поверхности к выбранному вектору. При наличии же на крайних сечениях нескольких сегментов можно индивидуально задавать глубину влияния условия касательности или равной кривизны в отдельных точках этих крайних сечений. Кроме того, для большей простоты и наглядности работы по созданию элемента по сечениям теперь можно не только отобразить пред­варительную форму элемента в полупрозрачном виде, но и наложить на выбранные грани отображение сетки. Появившийся в предыдущей версии механизм синхронизирующих соединителей также получил ряд дополнительных возможностей с целью повышения гибкости процесса создания таких элементов.

И напоследок спецпредложение для немногих — два новых инструмента деформации модели.

Новый способ деформации участка детали

Новый способ деформации участка детали

Первый инструмент — это новая опция в появившейся в SolidWorks 2004 команде деформации. Впрочем, эта опция настолько отличается от уже извест­ных, что ее полноправно можно считать принципиально новой командой. Представьте себе, что вы взяли, к примеру, шарик и вдавливаете его в деталь. С одной стороны останется вмятина, а с другой возникнет выпуклость и образуется какая-то зона перехода. Собственно, подобный механизм используется в SolidWorks при проектировании деталей из листового металла (так создаются стандартные отбортовки, рифты и прочие элементы моделей), но теперь нечто подобное доступно и для деталей «общего назначения». Укажите, чем вы давите на модель (сферой, эллипсоидом, призмой или вообще специально смоделированным телом определенной формы), выберите ориентацию этого предмета, задайте ширину переходной зоны и поместите предмет в нужное место — соответствующая зона модели будет гладко выгнута в выбранном направлении. В прежней версии системы можно было лишь оттянуть в сторону какую-либо точку модели (и указанную зону перехода), но теперь можно воздействовать на модель телом нужной формы, причем тело простейших форм само можно и не моделировать. В процессе работы вы всегда будете видеть предварительное изображение результата, а двигать тело можно как курсором, так и посредством точного указания величины перемещения в миллиметрах.

Вверху — исходная модель, внизу — скрученная в середине, изогнутая с одного конца и изгибаемая с другого

Вверху — исходная модель, внизу — скрученная в середине, изогнутая с одного конца и изгибаемая с другого

Второй инструмент встретишь нечасто, и с его помощью любую модель или ее часть теперь можно целиком согнуть или скрутить относительно выбранной оси на произвольный угол, а также заострить (то есть непропорционально сжать) или растянуть ее часть. По умолчанию SolidWorks определяет наибольший габарит модели (причем безотносительно к исходной системе координат модели) и ориентирует ось деформации в соответствии с этим габаритом, предлагая деформировать деталь целиком. Однако пользователь может развернуть и переместить эту ось так, как ему надо, а также огра­ничить деформируемую зону, исключив из области действия команды части модели, находящиеся за пределами двух специальных отсекающих плоскостей. Управление деформацией происходит тоже курсором или посредством ввода точных чисел.

 

Продолжение следует

В начало В начало

«САПР и графика» 9'2004