3 - 2013

NX 8.5 от Siemens PLM Software

Эл Дин (Al Dean)

Некоторые «тяжелые» 3D-системы конструкторского и технологического проектирования постоянно упоминаются в прессе, а их новые версии становятся предметом обсуждения специалистов во всем мире. Одна из таких систем — NX от Siemens PLM Software.

Это решение высокого уровня присутствует на рынке достаточно давно — с момента слияния продуктовых линеек Unigraphics и I­deas. По сравнению с первой версией система NX сильно изменилась. При том что вся широчайшая функциональность двух лежащих в основе систем сохранилась, за последние годы программный продукт получил заметное развитие. Обновленный пользовательский интерфейс понятен даже начинающему пользователю.

С выходом синхронной технологии в системе появились новые инструменты, но, в отличие от Solid Edge, где концепция работы с продуктом принципиально поменялась, изменения в NX оказались более тонкими, но в то же время более глубокими. Разработчики NX приняли решение добавить все преимущества прямого моделирования к уже имеющимся алгоритмам работы системы. При этом возможность прямой работы с геометрией сохраняется, но процесс внесения изменений отслеживается и оптимальным образом объединяется с историей построения модели.

С учетом того, что система начинала создаваться в конце 70­х годов, вы можете подумать, что в ней уже нечего и незачем менять, — и окажетесь неправы.

В NX четко прослеживается стремление разработчиков к ­изучению рабочих процессов, поиску всё новых областей для улучшения, объединению команд, что упрощает управление системой — одним словом, ведется постоянный поиск путей развития.

Как всегда, начинать следует с рассказа об усовершенствованиях в области удобства применения. В конце концов, для многих пользователей решающими факторами оказываются именно пользовательский интерфейс и способ взаимодействия с программой.

Удобство применения

Изучая новую версию, пользователи отметят небольшое, но заметное изменение в работе с геометрией — как при редактировании конструктивных элементов, так и при моделировании в контексте сборки. Теперь прилегающая геометрия затеняется, что помогает сконцентрироваться на выполняемой задаче.

Многие пользователи любых CAD­систем знакомы с тем, что при редактировании детали в контексте сборки остальные детали становятся прозрачными или неактивными. Аналогичная функция теперь работает и на уровне детали.

При работе с конкретным конструктивным элементом остальная геометрия слегка затеняется, поэтому четко видна именно выполняемая операция и все последствия вносимых изменений. Это позволяет в значительной мере устранить неопределенность, особенно при работе со сложными деталями и сборками.

Контекстные меню также были заметно улучшены. В NX уже довольно давно задействована правая кнопка мыши и применяются радиальные меню. В новой же версии они стали полностью настраиваемыми вплоть до уровня меню отдельных конструктивных элементов. Кроме того, организован вызов списка наиболее часто используемых команд при выборе ребер, граней, конструктивных элементов и пр.

При работе с эскизами функциональность расширена путем предоставления дополнительной обратной связи, особенно в плане отображения геометрических взаимосвязей по мере их наложения. Как и в большинстве других систем, среда работы с эскизами позволяет при построениях указывать конкретные значения длин и углов, но кроме этого теперь отображаются и все геометрические взаимосвязи — как определяемые автоматически, так и задаваемые в ходе работы.

Недавно все команды системы были разделены на блоки. Теперь можно отображать больше или меньше команд, включая в список избранные команды или удаляя из него расширенные функции. Отображаемые команды можно настроить отдельно для каждого диалогового окна, указав, нужно ли выводить расширенные варианты настройки.

Синхронная технология

С момента выхода NX 6 синхронная технология остается одним из главных источников новостей компании Siemens PLM Software.

В нескольких последних версиях основное внимание уделялось расширению рабочих процессов и областей применения системы. Реализация прямого моделирования — в любом виде и от любого разработчика — процесс сложный.

Если геометрия проста и понятна, то проблем не возникает. И прямая работа с гранями, и редактирование конструктивных элементов выполняются «на ура». Однако когда геометрия отличается высокой сложностью, начинаются трудности. Например, если имеется несколько пересекающихся элементов, особенно скруглений, ситуация сильно осложняется.

Дополнительные модули обеспечения технологичности конструкций

Помимо изменений и улучшений базовых инструментов NX, в версии 8.5 по­явились два новых средства, относящихся к обеспечению технологичности, причем оба они основаны на сторонних технологиях. Первое из них разработано компанией Geometric Solutions (поставщиком модуля) на основе решения DFM Pro. Модуль DFM Pro выполняет ряд проверок геометрии детали с точки зрения технологичности выполнения таких процессов, как фрезерование призматических элементов, листовая штамповка, точение и пр. Модуль встроен в среду визуализации HD PLM и отображает найденные несоответствия непосредственно на модели. Например, при проектировании листового тела пользователь может указать, что отверстия не должны находиться слишком близко к краю заготовки (как правило, между краем и отверстием должно оставаться расстояние, превышающее толщину металла), либо что обрабатываемая точением деталь не должна иметь слишком малые внутренние радиусы (с учетом имеющегося инструмента и возможностей станка). По результатам проверки подготавливается отчет, а сама проверка встраивается в рабочий процесс. Второй модуль основан на технологии тайваньской компании Moldex3D, занимающейся численным моделированием процессов литья под давлением. Данный модуль представлен в двух вариантах. Базовая версия предназначена для пользователей, имеющих лицензию на продукты для проектирования литейных форм. Данный вариант модуля применяется для расчета мест прорезания литников, температуры формы и материала. Он также выполняет базовые расчеты заполнения формы. Полная версия учитывает такие факторы, как возникающие в процессе литья швы (соединение потоков), воздушные пробки и пр. Следует отметить, что при каждом запуске модуля результаты расчета сохраняются вместе с геометрией детали. Во многих других системах результаты предыдущих расчетов теряются, а сохраняется только последний. Здесь же сохраняется история расчетов, что облегчает прослеживаемость и поиск оптимальных решений.

 

Разработчики NX потрудились над решением именно этой проблемы и создали набор инструментов, позволяющий успешно получать требуемые результаты при проведении изменений.

Отличный пример такого инструмента — новая команда Delete Partial Blend (Удалить часть скругления). Прямая подгонка скруглений или сложных пересечений поверхностей (представьте сходящиеся в углу три скругления разных радиусов) путем попыток выделения и редактирования радиуса обычно вызывает у системы настоящую панику. Редактировать все эти скругления одновременно попросту невозможно.

Новая команда позволяет по одной удалять отдельные части скруглений. При этом окружающая геометрия перестраивается, а пользователь может сделать шаг назад, удалить часть геометрии и заново создать скругление нужного радиуса.

Еще один пример — новые варианты создания закрывающих поверхностей при удалении скруг­лений. Система способна удалить скругление, а затем построить закрывающую поверхность до указанной грани или плоскости. И снова перед нами отличный пример процесса, который теперь выполняется всего одной командой. Такое построение можно было сделать и ранее, но за несколько этапов, из­за чего дерево конструктивных элементов разрасталось.

Гибкость при работе с конструктивными элементами

Внедрение синхронной технологии привело к значительным изменениям в работе с рядом конструктивных элементов. И снова перед нами хороший пример того, как возможность редактирования модели и добавления конструктивных элементов с их автоматическим упорядочением в дереве позволяет получить ожидаемый результат и сохранить замысел конструктора.

Новая команда Delete Partial Blend (Удалить часть скругления) позволяет удалять и создавать заново участки сложных пересекающихся скруглений

Новая команда Delete Partial Blend (Удалить часть скругления) позволяет удалять и создавать заново участки сложных пересекающихся скруглений

Появились инструменты расчета заполняемости литейной формы, основанные на технологии компании Moldex3D

Появились инструменты расчета заполняемости литейной формы, основанные на технологии компании Moldex3D

Рассмотрим процесс создания ребра жесткости. Теперь достаточно лишь создать эскиз (или перетащить его из библиотеки) и задать такие параметры ребра, как направление и угол наклона стенок. Затем система создает ребра, автоматически доводя их до границ детали (обычно — до внутренней поверхности детали). Если по пути встречаются монтажные приливы или аналогичные элементы, то, по логике, выдавливание ребра должно прекратиться. Однако на самом деле ребро пройдет дальше и продолжится с другой стороны, не пересекаясь с уже созданной геометрией.

Еще один пример — новая команда Emboss body (Тиснение тела). Она создает элемент «карман» (скажем, внешнее углубление на пластиковой детали) уже после того, как деталь была превращена в тонкостенную оболочку и подвергалась редактированию. При этом система сохраняет заданную толщину стенки детали, даже когда элемент создается уже после создания оболочки.

Наконец, более масштабный пример. Новая команда Unite with regions (Объединить с областями) выполняет операцию, которую сложно объяснить на словах, но в целом это — расширенная булева операция.

Представьте несколько тел (например, созданных разными конструкторами при помощи появившегося в последней версии инструмента Part Modules (Модули деталей), которые нужно объединить, обрезать и удалить часть геометрии. В предыдущих версиях (и в других системах) это потребовало бы выполнения нескольких операций обрезки.

Теперь достаточно выполнить одну команду — Unite (Объединить). Это упрощает процесс моделирования, оптимизирует дерево построения и облегчает редактирование.

Появился и целый ряд небольших усовершенствований. Операция удаления тела теперь сохраняется как конструктивный элемент в дереве модели (что предельно удобно в целях автоматизации и при проектировании на основе правил). Кроме того, теперь можно автоматически задавать цвет конструктивных элементов по их типу, чтобы ясно видеть все отверстия, скругления, фаски и пр.

Всё что вы хотели знать об отверстиях

Учитывая уровень развития современных систем автоматизированного проектирования, обсуждение процесса создания отверстий кажется немного странным, но при подробном рассмотрении этого процесса в NX становится понятно, сколь большая работа была проведена по улучшению данной функции.

Рассмотрим различные варианты технического проектирования. Если в мире 3D CAD­систем основное внимание уделяется созданию геометрии, то инженерная проработка проекта требует учета не только того, что реально существует, но и того, чего нет. Представьте себе насосы, конструкцию двигателя, систему впрыска топлива.

Функционирование всех этих изделий зависит от свободного пространства, не заполненного каким­либо материалом. В этом пространстве жидкости или газы перемещаются и выполняют некую работу. Область вокруг подобных полостей служит лишь силовой оболочкой, к которой присоединяются монтажные кронштейны и подключаются трубопроводы.

Новый рабочий процесс позволяет сначала зафиксировать размещение отверстий в соответствии

Новый рабочий процесс позволяет сначала зафиксировать размещение отверстий в соответствии с функциональным назначением детали, а затем создавать окружающую геометрию и инвертировать ранее созданные отверстия

В NX 8.5 можно начать работу с создания эскиза детали, затем следует добавить параметры и оптимизировать размещение отверстий различной формы (прямых, с фаской, резьбовых и т.д.), а далее проверить их расположение и вид. Если всё готово, остается создать окружающую геометрию.

В заключение отверстия вырезаются из модели, и получается окончательная форма детали. Конечно, то же самое можно получить и другим путем, выполнив ряд операций, но то, что можно начать проектирование с самой важной геометрии, визуализировать и корректировать ее, а затем инвертировать — колоссаль­ное преимущество для многих пользователей. Кроме того, такая функциональность оказывается полезной для технологической подготовки процессов литья и проектирования литниковых систем.

Глобальное изменение геометрии

Рассмотренные нами инструменты представляют собой развитие ранее существовавших функций. Теперь поговорим о заметном новшестве, появившемся в NX. Оно называется «общие формы геометрии». Идея состоит в том, чтобы выполнять глобальные преобразования целого участка геометрии, а не изменять по отдельности грани и прочие элементы.

Возьмем участок геометрии (независимо от способа его создания), а затем создадим два базовых набора геометрических элементов. Цель заключается в том, чтобы взять 3D­геометрию, назначить один базовый набор в качестве начальной формы и второй, определяющий изменения базового, а затем выполнить морфинг целевой геометрии, превращая начальный базовый набор в конечный.

Один из вариантов — использование кривых в качестве начального и конечного вариантов геометрии. Другой вариант, обеспечивающий более точное управление построением, заключается в применении двух наборов базовых поверхностей.

Вариант с кривыми идеально подходит для выполнения простых деформаций, а метод с поверхностями обеспечивает большую степень контроля над отдельными этапами процесса построения. Мы рассмотрели, как работает данная команда, но следует добавить, что пользователь задает угол поворота при морфинге, подстраивая создаваемую геометрию в трехмерном пространстве и регулируя ее длину, чтобы не допустить неожиданного роста размеров объекта.

Хотя функция «Глобальное изменение геометрии» в NX и не уникальна, она способна выполнять любые преобразования геометрии — как глобальные, так и локальные. Следует отметить, что, хотя локальные изменения поддерживаются, что характерно и для аналогичных команд в других системах (например, в PowerSHAPE от Delcam), в NX в деформации участвует всё тело целиком, и такие элементы, как отверстия и скругления, превращаются в B­поверхности, то есть перестают быть аналитическими поверхностями).

Один из способов выполнения такого преобразования, часто применяемый в других системах, состоит в разделении тела на задействованные и не задействованные области. Затем выполняется преобразование только задействованной области, а полученные части тела соединяются вместе. Такое решение объединяет лучшие черты обоих способов моделирования, а в ряде случаев оказывается оптимальным и при выполнении глобальных изменений геометрии.

Концепция HD­PLM и PMI

В заключение поговорим о концепции HD­PLM и конструкторско­технологической информации (PMI). HD­PLM — часть инициативы компании Siemens по облегчению восприятия огромного объема сложной информации, которая скапливается на этапах жизненного цикла изделия, в особенности при активном использовании управления жизненным циклом изделия (PLM) в системе Teamcenter.

Цель заключается в представлении связанных с 3D­моделью изделия данных таким образом, чтобы пользователи могли выявлять проблемы, видеть состояния различных аспектов проекта и легко находить нужную информацию для принятия необходимых решений.

В NX соответствующие инструменты встроены в ядро системы. Различные модули (Check Mate, Product Template Studio, Requirements Validation и Issue Management) представлены в форме визуальных отчетов, которые теперь вызываются из единого диалогового окна. Таким образом, пользователям предоставляется возможность проверять различные аспекты проекта, просматривать отчеты, переходить по ссылкам и в графическом окне прямо на модели изделия просматривать, к чему именно относятся выявленные проблемы.

В новой версии перечисленные инструменты еще глубже интегрированы. Кроме того, предусмотрен ряд новых проверок данных PMI. Если вам незнаком этот термин, напомним, что аббревиатура PMI обозначает конструкторско­технологическую информацию, проставляемую на 3D­модели. Идея состоит в том, чтобы вместо создания модели и простановки геометрических и размерных допусков на отдельных чертежах хранить всю информацию в самой 3D­модели при необходимости она переносится на чертежи).

Процесс глобального изменения геометрии

Инструменты глобального изменения геометрии

Инструменты глобального изменения геометрии

Инструменты глобального изменения геометрии

Инструменты глобального изменения геометрии, встроенные в среду поэлементного проектирования NX, обеспечивают точное управление деформациями при помощи наложения параметрических связей

В примере рабочего процесса By Curve (По кривой) радиус сгиба зависит от параметрически заданного размера в эскизе

В примере рабочего процесса By Curve (По кривой) радиус сгиба зависит от параметрически заданного размера в эскизе. Возможно использование ряда ограничений, включая сохранение общей длины исходной геометрии и применение «скручивания»

Пользователь может управлять огромным числом параметров

Пользователь может управлять огромным числом параметров:
от выбора разных типов деформации до применения различных ограничений при ее выполнении. Таким образом, единый набор инструментов используется и в конструкторском, и в технологическом проектировании

Деформация By Surface

Деформация By Surface (По поверхности) — мощное средство выполнения сложных преобразований геометрии на основе простой управляющей поверхности. Деформацией можно управлять
в координатах UV-поверхности или по нормали

Манипуляции с контрольными точками поверхности можно производить в контексте глобального изменения геометрии, что позволяет динамически выполнять редактирование

Манипуляции с контрольными точками поверхности можно производить в контексте глобального изменения геометрии, что позволяет динамически выполнять редактирование

Весь процесс можно полностью зафиксировать в дереве конструктивных элементов

Весь процесс можно полностью зафиксировать в дереве конструктивных элементов. Это обеспечивает полное параметрическое управление и быструю реализацию сценариев типа «а что будет, если...»

В системе предусмотрено огромное количество инструментов, обеспечивающих правильное указание PMI­данных в плане и синтаксиса, и семантики. Эти инструменты предназначены для устранения опечаток, ошибок форматирования и получения полноценного набора PMI­данных. Например, если среди PMI­информации есть геометрический допуск, ссылающийся на базовую поверхность E, система проверит, действительно ли в модели существует база Е. Ошибки помечаются и выводятся в диалоговом окне в виде предупреждений и уведомлений о нарушениях. При щелчке по такому сообщению отображается место и содержание ошибки — в результате ее можно легко устранить. Хотя это и не полная «защита от дурака», риск упущения тех или иных основных моментов (что случается с каждым) заметно сокращается.

Новая команда Unite with regions (Объединить с областями) строит сложные пересечения геометрии и позволяет указать — что оставить, а что удалить

Новая команда Unite with regions (Объединить с областями) строит сложные пересечения геометрии и позволяет указать — что оставить, а что удалить

Создание чертежей

Конечно, PMI и обозначения на 3D­моделях — это здорово, но чертежи по­прежнему остаются базовым способом представления конструкторско­технологической информации и основным конструкторским документом.

Однако благодаря переходу к простановке всех необходимых обозначений на 3D­модели процесс оформления чертежей удается оптимизировать. Система NX всегда имела хорошие средства подготовки чертежей, но совершенству предела нет.

В NX 7.0 появился ряд новых технологий, обеспечивающий создание проекционных видов облегченных деталей за гораздо меньшее время, чем в более ранних версиях. Опыт компании Siemens PLM в разработке формата JT приносит свои плоды, внося огромный вклад в достигнутый рост производительности.

В версии 7.0 полученные с упрощенных деталей виды применялись для расчета полноценного вида, но для выполнения каких­либо операций с моделью ее требовалось полностью загрузить. В версии 8.5 можно выполнять большинство операций подготовки чертежей на основе облегченной модели, в том числе строить сечения, выносные виды и образмеривать чертеж.

Для работающих с небольшими проектами разница окажется незаметной, но при работе с огромными моделями, которые стали обычным делом во многих отраслях (автомобилестроение, авиационно­космическая и нефтегазовая промышленность и пр.) будет достигнут невиданный ранее прирост производительности.

Интересно, что появилась новая настройка, управляющая применением этих инструментов в зависимости от числа деталей в сборке, и пользователи могут точно отрегулировать работу с облегченными моделями с учетом конкретной задачи и производительности компьютера.

Еще одно заметное изменение в чертежном инструментарии
NX 8.5 — появление буклетов чертежей. Как известно, шаблоны удобны при создании стандартных чертежей самых разных видов изделий (особенно с учетом всё более широкого применения проектирования линейки изделий на основе базовой конструкции). Буклеты чертежей позволяют объединить в один файл несколько чертежных листов. Все листы создаются (или обновляются) системой одновременно.

Выберите геометрию, создайте несколько чертежей, выбрав их из списка стандартных шаблонов, и система объединит чертежи в буклет, где они будут рассматриваться как единое целое.

Чертежи в буклете располагаются иерархически, поэтому легко выяснить, к какой ветке дерева сборки относится тот или иной чертеж. Поскольку все чертежи хранятся в одном файле, управление сложной документацией и ее обновление становится менее трудоемким делом.

Созданные на основе облегченных моделей чертежные виды теперь можно оформлять, измерять, образмеривать и строить на них сечения без необходимости полной загрузки детали или сборки

Созданные на основе облегченных моделей чертежные виды теперь можно оформлять, измерять, образмеривать и строить на них сечения без необходимости полной загрузки детали или сборки

Заключение

NX была и остается масштабной системой. По этой причине, а также с учетом тенденций в мире 3D­проектирования, новые версии нацелены в основном на оптимизацию существующих рабочих процессов, а не на введение огромного количества новых функций.

Разработчики NX хорошо потрудились над тем, чтобы упростить жизнь пользователей системы. Это видно по всему: от широкого применения облегченной геометрии при создании чертежей до введения новых функций моделирования, например создания ребер, объединения с исключением геометрии и других, рассмотренных нами ранее. Сложные процессы становятся более эффективными, понятными и простыми в работе, а во многих случаях — и более мощными. Использование синхронной технологии расширяется как в очевидных операциях, например при удалении части скругления, так и в более тонких процессах, связанных с иными видами конструктивных элементов.

Кроме того, появилось немало совершенно новых функций. Новые инструменты глобального изменения геометрии просто превосходны. Да, еще предстоит поработать над точным указанием того, какая геометрия изменяется, а какая — нет, но хорошее начало уже положено.
К новой функциональности относятся и улучшенные проверки, например PMI­данных, что свидетельствует о внимании разработчиков к вопросам выявления и устранения часто встречающихся ошибок пользователей.

NX — исключительно мощное средство конструкторско­технологической подготовки производства. Мы успели познакомиться лишь с малой частью всей системы, но надо отметить следующее. Средства автоматизированного проектирования общего назначения очень востребованы, но ряд пользователей считает, что такие системы зашли в тупик и в плане создания и редактирования геометрии, и в плане передачи проектов в производство. В результате многие предприятия стремятся найти такую систему, которая поднимет планку еще выше — и в автоматизации процессов проектирования, и в проектировании на основе правил, и в расширении возможностей совместной работы над геометрией. Для них одним из лучших вариантов станет система NX — в этом нет никаких сомнений.


Данная статья впервые по­явилась в журнале DEVELOP3D.

Оформление подписки на журнал: develop3d.com/registration

facebook.com/DEVELOP3D

Twitter: @DEVELOP3D

http://vk.com/public40857083

САПР и графика 3`2013