SolidWorks 2015: двадцать лет на рынке передовых технологий

Михаил Малов, заместитель технического директора SolidWorks Russia

Выпущена очередная версия линейки программных продуктов SolidWorks — SolidWorks 2015. Версия в определенном смысле юбилейная: впервые SolidWorks попал в руки пользователей в 1995 году, ровно двадцать лет назад. С тех пор вышло более двадцати версий системы, общее число проданных лицензий приближается к двум с половиной миллионам, а SolidWorks, начинавший как CAD­система для массового использования, превратился в комплекс из нескольких десятков модулей, решающих все задачи проектирования и подготовки производства в самых разных отраслях промышленности.

В этой статье мы рассказываем только об основных новинках ядра комплекса — собственно конструкторского модуля SolidWorks и его ближайшего окружения, связанного с конструированием изделия и управлением этим процессом.

Общесистемные улучшения и интерфейс пользователя

На этот раз, отступая от привычных подходов к написанию подобных статей, мы начнем с изменений, отражающихся на процедурах взаимодействия человека с системой и на представлении проекта.

При отображении модели в разрезанном несколькими плоскостями состоянии вы можете явно выбрать, какие четвертушки или осьмушки модели, полученные пересечением плоскостей, оставить на экране, а какие скрыть.
В результате можно получить, скажем, четвертные вырезы (рис. 1). Причем, если вы используете не графический, а классический разрез SolidWorks, система автоматом решит вопрос «нулевой толщины» в случае ее появления.

Рис. 1. Четвертной вырез в модели сборки

Любую модель детали или сборки можно отобразить на экране с несколькими разрывами — подобно видам с разрывами в чертеже. Разрывы могут быть выровнены по любым плоскостям. Дополнительно настраивается эстетическое восприятие краев зон разрывов — можно сделать их плоскими, с зубцами, в виде поверхностей в стиле отображения разрывов в трубах. Это представление может быть полезно для визуального выделения значимых частей конструкции или при синхронном редактировании далеко разнесенных в пространстве частей конструкции.

Прозрачный куб селектора видов, помогающего быстро
сориентировать модель на экране, теперь не только появляется без разворота модели в стандартную изометрическую проекцию, но и позволяет вращать модель для доступа ко всем его граням. Кроме того, при наведении курсора на любую грань вы увидите окно предварительного просмотра, помогающего быстро принять решение об ориентации модели, наиболее удобной для дальнейшего ее редактирования.

Введены полезные упрощения в части визуализации скрытой информации. Вот два примера. Первый — взаимосвязи «родитель — потомок». При наведении курсора на любой элемент дерева конструирования вы увидите стрелки, указывающие на все родительские элементы данного объекта. Если такие родители абсорбированы (скажем, как эскизы), то к стрелке будет приписано имя этого родителя. Стрелки появятся с некоторой задержкой, дабы не раздражать пользователя (рис. 2). Второй пример — предварительный показ в графике скрытого компонента сборки при его выборе в дереве. Компонент для ясности картины будет показан прозрачным. В результате не понадобится гадать, тот ли компонент из числа скрытых вы пытаетесь высветить.

Рис. 2. Редактирование модели в виде с разрывами. Видны стрелки родительских зависимостей

Пара слов о связи с внешним миром. В вопросах обмена данными с другими системами SolidWorks всегда был лидером рынка САПР, но и здесь есть два существенных дополнения. Первое — прямая поддержка драйверов 3D­принтеров, включенных в состав Windows 8.1. Отправить модель на поддерживаемый операционной системой 3D­принтер можно одной кнопкой, как текст на принтер классический. Второе — специальная команда передачи модели, выполненной в SolidWorks, в системы класса AEC. Команда позволяет задать для транслятора ориентацию модели, соответствующую особенностям используемой архитектурной системы, и упростить проработанное в SolidWorks концептуальное представление проектируемого здания или сооружения.

Эскизы

Не в первый раз хочется сказать, что в области работы с эскизами неоткуда ожидать революций, и столько же раз SolidWorks Corporation нас удивляет. Первое и на самом деле наиболее важное — это множество мелких упрощений в работе с эскизом, дающих большой прирост общей производительности труда конструктора. Вот лишь некоторые примеры. При создании прямоугольника или параллелограмма любого типа система автоматом может создать как диагональные осевые линии, так и линии между центрами его сторон. По завершении создания сплайна в конечной точке другого объекта вам автоматом предложат панель инструментов для добавления взаимосвязей касания или равной кривизны с ним. При щелчке по конечной точке, общей для нескольких объектов, вы также увидите панель добавления допустимых для них взаимосвязей. Наконец, при выборе, скажем, прямой или пары точек SolidWorks не только привычно подложит под курсор панельку возможных взаимосвязей, но и выделит пунктирной рамкой наиболее логичную. Это весьма полезно при создании эскиза в ориентации модели, далекой от стандартной и затрудняющей ориентацию в локальных горизонтально­вертикальных направлениях.

Из наиболее весомых новшеств самым используемым инструментом станет, пожалуй, команда разбиения объекта эскиза на заданное число равных по длине объектов или (что делает эта же команда) расстановки данного числа точек на равном расстоянии по его длине (рис. 3). Причем это работает не только в эскизе как таковом, но и в мастере отверстий.

Рис. 3. Автоматическое создание массива точек, равномерно распределенных вдоль окружности

Работающим с изделиями сложной формы с высокими требованиями к эстетике изделия пригодится возможность двунаправленной конвертации NURBS­ и Безье­сплайнов. Первые проще создать по подложенной в эскиз сканированной картинке, вторыми проще создать безупречную в эстетическом отношении геометрию, так что в сочетании они выводят дизайнеров на новый уровень продуктивности и результативности.

Модели деталей

Еще один подход к созданию нетривиальных геометрических форм — сглаживание соседних граней, названное создателями SolidWorks асимметричным скруглением. В SolidWorks термин «скругление» перестал соответствовать жесткому смыслу слова уже в предыдущей версии, когда появилась возможность создавать такой элемент с коникой вместо дуги в сечении — посему мы и говорим здесь о сглаживании граней, а не о скруглении оных. Теперь добавлена новая возможность — можно задать разные отступы от сглаживаемой (скругляемой) кромки вдоль смежных граней. В результате, очевидно, никакой радиус не может быть вписан в такую область и такое «скругление» будет образовано эллипсом или опять же коникой с заданными параметрами. Эта дополнительная гибкость в подходе к созданию изделий гладких форм дает изрядный простор в точной реализации дизайнерских изысканий.

Еще одно словосочетание, плохо стыкующееся с нормами русского языка — «развертка неразворачиваемых» поверхностей. Да, теперь SolidWorks делает и это. Разумеется, методом триангуляции выбранных граней и с использованием генератора сетки SolidWorks Simulation (рис. 4).

Рис. 4. Развертка поверхности двойной кривизны:
от модели до анализа результата

Для полученной плоской фигуры SolidWorks построит эпюру относительных деформаций, позволяющую оценить технологичность детали. Подчеркнем — это чисто геометрическое решение задачи; по­прежнему, если вам надо учесть технологию изготовления данной детали, надо применять соответствующие модули (например, семейства BlankWorks/FastForm для холодной листовой штамповки или ExactFlat Design Studio для тканей и нетканых материалов).

Существенно усилена команда перемещения граней модели. Она поддерживает многотельные детали, сама операция выполняется с помощью автоматически появляющейся в зоне редактирования триады, а главное — добавлены новые варианты граничных условий, такие как «до грани», «до вершины», «до тела» — включая работу в контексте сборки с использованием в качестве границы операции других деталей сборки.

Но особенно много нового сделано в функциях работы с массивами.

Для линейного массива теперь можно не только задать шаг и число элементов в каждом направлении, но и ограничить суммарную длину заполнения элементами массива плюс указать вместо конкретного шага число элементов в данном направлении (шаг же будет рассчитан). В качестве ограничения суммарной длины массива могут выступать как размеры, так и выбранные объекты модели (скажем, грани или вершины) с заданным отступом от них.

Для массива заполнения определяется число элементов, реально созданных в данном массиве с учетом параметров массива, геометрии заполняемой области и пропущенных экземпляров. Эта величина может быть использована в уравнениях и отображена в чертеже и свойствах модели. При перекрытии элементами массива друг друга — скажем, при заполнении какой­то области перекрывающимися вырезами — SolidWorks автоматически подсчитает минимальное число элементов, достаточное для формирования суммарной геометрии.

В массивах теперь можно менять тип базового объекта с тела на элементы и грани и обратно. Это упростит переходы между многотельным и однотельным подходами, целенаправленные или обусловленные идеологией проектируемой детали.

Наконец, появился совсем новый тип массива — массив, управляемый размерами. Речь идет не о возможности менять отдельные размеры отдельных экземпляров регулярных массивов, но об управлении только и исключительно размерами как самих размножаемых данным массивом элементов, так и определяющими расположения исходных элементов, в том числе и при нахождении таких размеров в других, не имеющих отношения к массиву элементах дерева конструирования. В результате фактически создается массив, определяемый таблицей, управляющей как размерами размножаемых элементов, так и их позиционированием (рис. 5).

Рис. 5. Создание массива, управляемого размерами

Сварные конструкции

При работе со свойствами любого компонента вы видите два новых автоматически созданных свойства. Одно показывает число элементов конструкции с данной геометрией, второе — суммарную длину всех сегментов конструкции, сделанных из профиля такого типа. В дереве конструирования в виде имени папки сегментов конструкции теперь можно использовать системное свойство описания конструкции, отражающее наименование использованного проката.

Косынки можно создавать не только между плоскими гранями, но и с присоединением к круглым трубам. Причем при соединении круглой трубы и плоской грани другого профиля или плиты можно явно задать плоскость размещения косынки. Кроме того, косынки и сварные швы теперь научились перескакивать зазоры между соединяемыми элементами (рис. 6).

Рис. 6. Подкрепление косынками круглых труб

Самая ожидаемая новость — создание «правильной» сборки на основе любой многотельной модели детали, с автоматическим учетом повторяющихся по геометрии элементов, то есть в полном соответствии со списком вырезов сварной детали. Это прежде всего важно именно при работе со сварными конструкциями. Создавать такие конструкции наиболее удобно в виде многотельных деталей, но данный функционал имеет некоторые ограничения в сравнении со сборками в части работы с составом изделия, и теперь эти различия больше не имеют значения. По­прежнему концепция конструкции может быть создана в виде сварной детали SolidWorks, а затем она будет превращена в сборку, состоящую из минимального числа файлов деталей с должным числом экземпляров. Таким образом, работа с концепцией останется удобной и, главное, быстрой, а вся детализация будет выполняться уже в связанной с данной концепцией сборке. Работа с составом изделия и получение всей текстовой (табличной) документации также становятся единообразными для сварных и «прочих» деталей и крепежа.

Новое в сборках

Для моделирования различного рода цепочек типа велосипедных цепей или сборных защитных каналов для подводки электропитания гибкими кабелями в SolidWorks создан новый механизм. Номинально он является новым типом массива компонентов сборки, но реально включает и некоторые особенности поведения подвижных сопряжений. Цепь может состоять из элементов одного или двух типов (в свою очередь, это могут быть детали или подсборки), связанных размером вдоль траектории цепи или сопряжениями. Результат — не статичная картинка, а подвижная цепь, меняющая свою геометрию в реальном времени (рис. 7).

Рис. 7. Варианты использования массива типа «цепь»

Сопряжение типа «ширина», до сих пор центрировавшее выбранный компонент между парой граней, теперь обрело все возможности, предусмотренные в предыдущей версии для пазов, и может устанавливать данный компонент в выбранной точке между выбранными гранями или оставлять его подвижным в полученных пределах. В отличие от сопряжения типа «Расстояние» с указанием верхнего и нижнего пределов, здесь не потребуется вычислять что­либо или создавать уравнения для учета возможных изменений в будущем.

Создан и очень полезный механизм для замены ссылок при изменении детали, сопряженной с несколькими другими компонентами. В случае если изменился или вообще заменен сопрягаемый объект (грань, кромка), ранее приходилось «лечить» все сопряжения, его использующие. Теперь после первой замены SolidWorks предложит выполнить такую же замену во всех остальных сопряжениях, требующих вмешательства конструктора.

Использующим разнесенные состояния моделей понравится и пригодится новый способ разнесения нескольких компонентов — радиальный. Достаточно выбрать группу компонентов, расположенных вокруг какой­то оси, и SolidWorks сможет растащить их равномерно от этой оси за одну операцию. Причем есть возможность задать наклон направления разнесения (рис. 8). К тому же поведение компонентов, перемещаемых линейно с относительным разнесением, стало более разумным: скажем, для группы болтов, расположенных на одной грани, разнесение в данном направлении лишено смысла, по­этому применено не будет.

Рис. 8. Радиальное разнесение компонентов в сборке

Еще одна важная опция — временная взаимная или полная пространственная фиксация нескольких компонентов при исследовании подвижности сборки. При наличии большого числа степеней свободы, особенно когда в сборку добавлены не все компоненты и наложены далеко не все ограничения, команда перемещения компонента позволяет временно ограничить подвижность сборки, зафиксировав в процессе исследования какие­то детали в пространстве или временно же запретив их относительную подвижность. При этом не требуется создавать какие­то временные вспомогательные сопряжения или конфигурации и затем следить за ними.

Наконец, команда проверки интерференции компонентов обрела новые возможности. Можно отсортировать найденные конфликты по объему проблемы и даже скрыть, временно или постоянно, все конфликты с объемом меньше выбранного, дабы сосредоточиться в первую очередь на наиболее значимых вопросах (рис. 9).

Рис. 9. Работа со списком конфликтов компонентов сборки

Оформление чертежей

Пожалуй, самая ожидаемая новость в чертежах — это поддержка механизма зон. Нумеруются они по разным стандартам, и по ГОСТ — насквозь с первого листа и до последнего, и по стандартам зарубежным — на каждом листе сызнова. SolidWorks может отображать перекрестные ссылки между родительскими и дочерними видами и разрезами, отображая зоны, в которых размещен ответный вид. Если надо, отображается и номер листа или только он, без номера зоны.

Улучшено взаимодействие пользователя с обозначениями центров. При редактировании модели к раз сформированной группе можно добавить указатели центров новых отверстий. А при критических или непродуманных изменениях модели подвисшие указатели центров можно заново прикрепить к другим отверстиям, не удаляя их и не создавая заново.

Для создания углового размера для отдельно взятой кромки больше не надо создавать вспомогательную горизонтальную или вертикальную линию. Надо лишь выбрать интересующую наклонную кромку и ее вершину, при которой нужно поставить угловой размер, и SolidWorks предложит выбрать направление, к которому данный размер будет приведен. Отображение созданного размера можно переключить на дополнительный или противоположный угол (рис. 10). Угловой размер симметричных деталей теперь создается так же просто, как и линейный: выбираем наклонный объект и ось симметрии и получаем изображенный или двойной (симметричный) угол.

Рис. 10. Чертеж: зоны, угловые размеры, изогнутые выноски...

Просмотр документации — eDrawings

Модуль просмотра документов SolidWorks поддерживает всё большее число элементов моделей SolidWorks, связанных с представлением данных пользователю. Теперь eDrawings видит именованные виды и виды примечаний, настроенные пользователем свойства и 3D­виды (о них более подробно далее, в описании нового модуля MBD). При выборе примечаний PMI, добавленных в модель функцией DimXpert, модуль eDrawings подсветит соответствующие элементы геометрии модели.

Кроме того, eDrawings теперь поддерживает и отображает результаты расчетов, выполненных модулями SolidWorks Plastics.

Но, конечно, самое заметное — это полностью переделанный новый интерфейс модуля. Собственно, новым он будет не для всех — фактически за последние годы он обкатан как специально разработанный для мобильных устройств, так что работавшие с eDrawings под Mac OS или Android сочтут это лишь унификацией интерфейсов.

Экспресс­оценка себестоимости — Costing

Главное изменение здесь — поддержка сразу нескольких новых переделов. Это металлическое и пластмассовое литье, изготовление деталей на 3D­принтерах и работа со сварными конструкциями. Сделаны и соответствующие изменения в настройке оценки себестоимости многотельных деталей: для каждого тела модели можно выбрать его тип с точки зрения технологического процесса.

Новое для механической обработки — возможность указать в качестве заготовки специальную конфигурацию или отдельную модель, представляющую, например, модель отливки будущей детали.

Механизм датчиков также стал чувствителен к результатам расчетов модуля Costing и при изменении модели выдаст сообщение о превышении предельно допустимой цены (рис. 11).

Рис. 11. Экспресс-оценка себестоимости изделия

Проектирование трубопроводов — Routing

Модуль SolidWorks Routing теперь работает с трубопроводами не только круглого сечения. Используя трубы прямоугольного сечения, можно быстро проектировать, например, системы вентиляции (рис. 12). Можно использовать и незамкнутые профили — например для быстрого создания системы лотков поддержки кабельных сетей.

Кроме того, теперь модуль поддерживает соединительную арматуру с несколькими точками соединения, не выровненными с маршрутными точками. Так, можно моделировать распределительные устройства с несколькими параллельными или разнонаправленными выводами.

Рис. 12. Системы вентиляции в SolidWorks Routing

Управление данными проекта — SWE­PDM

Улучшен интерфейс копирования дерева проекта, а сам этот механизм дополнен новыми возможностями. Сюда добавлены все настройки, привычные всем, кто использовал команду копирования проекта SolidWorks (например, учет результатов расчетов или опция создания архива проекта). Показан исходный путь к головной сборке проекта, что упрощает навигацию к месту назначения для копии. Создан элемент быстрой фильтрации списка копируемых документов по подстроке в имени файла. Ведется подсчет числа копируемых документов и их типов, есть предварительный просмотр отдельных документов. Из совсем новых функций — учет настроек доступа к отдельным папкам, позволяющий, к примеру, исключить копирование библиотечных компонентов, а также опция перемещения проекта вместо его копирования (рис. 13).

Рис. 13. Обновленное окно копирования проекта

Полностью переработаны также добавление к продуктам MS Office и веб­клиент.

Администраторов порадует изменение способа лицензирования SWE­PDM: теперь этот модуль использует тот же менеджер лицензий, что и сам SolidWorks с остальными конструкторскими модулями.

Также полезной окажется возможность доступа пользователей системы к частным файлам, помещенным только в чьи­то локальные рабочие папки и не зарегистрированным на сервере. Доступ к телу такого файла и его метаданным по­прежнему невозможен, но данное новшество поможет координировать действия пользователей на ранних этапах разработки документации и избавить, к примеру, от возможного дублирования имен файлов уже в момент их локального создания.

Электротехническое проектирование — SolidWorks Electrical

Основная масса изменений затрагивает внут­ренние механизмы — такие как тонкие настройки правил архивирования среды, улучшения редактора формул, обновленный механизм экспорта данных в Excel для более удобного и быстрого редактирования и их обратного импорта для включения в комплект оформленной документации и др.

Из нового хочется отметить функцию анализа проекта, работающую в процессе трассировки проводов и выдающую в итоге перечень найденных проблем, таких как отсутствие нужных контактов, дублирование компонентов, отсутствие нужных для трассировки параметров или даже пригодных для части монтажа маршрутов.

Еще одна новинка — встроенный механизм распределения прав доступа к проекту SolidWorks Electrical. Он позволяет ограничить доступ к редактированию библиотек, архива проектов или конкретного проекта как такового и т. д.

И напоследок — что­то совсем новое

Один из новых модулей уже анонсировался в конце весны, но полностью вступает в силу фактически в версии SolidWorks 2015. Это модуль SolidWorks Inspection, который предназначен для создания контрольной документации и используется в процедурах управления качеством при запуске в производство нового изделия на этапе отладки техпроцессов. Работает он в двух вариантах: в среде SolidWorks с его чертежами и в самостоятельном окне, используя чертежи в формате PDF.

Модуль выбирает из чертежа имеющиеся в нем размеры с допусками, технологические обозначения и тексты, сводит их в контрольную таблицу, позволяет задать дополнительные нужные для проверки первого изготовленного образца атрибуты (например, относительную значимость отдельных размеров) и добавляет в чертеж номера этих объектов из таблицы. Номера могут быть добавлены на отдельный слой чертежа SolidWorks или в сам чертеж с созданием его копии. Также на основе редактируемых и настраиваемых шаблонов формируется документ Excel, фактически являющийся контрольной картой, полезной при анализе опытного образца детали или сборки. Результаты контрольных обмеров вносятся в данный документ Excel, хранящий в себе некоторый математический аппарат, и контролер сразу получает и интегральную оценку пригодности образца (а значит, и технологического процесса в целом), и сравнительную оценку по отдельным контролируемым параметрам, позволяющую определить этапы процесса изготовления, нуждающиеся в изменениях.

Модуль может быть использован и для стопроцентного контроля особо ответственных компонентов изделия в мелкосерийном производстве. Он также является одним из элементов системы безбумажной технологии производства (рис. 14).

Рис. 14. SolidWorks Inspection в работе

Еще одна принципиальная новинка в семействе SolidWorks — это модуль SolidWorks MBD, пока анонсированный лишь в комплектации MBD Standard (к слову, запланированный к выходу в I квартале 2015­го года, но являющийся частью программы выпуска версии SolidWorks 2015 и подвергшийся интенсивному тестированию в рамках программы тестов бета­версии SolidWorks 2015). Его предназначение — только и исключительно переход к бесчертежной идеологии и технологии проектирования и производства.

На основе модели детали или сборки модуль создает электронный документ формата PDF, включающий саму трехмерную модель, примечания PMI, добавленные руками или расставленные автоматом функцией DimXpert, любые примечания в пространстве модели, а также отображает значения свойств пользователя, присвоенные модели, тексты технических требований и пр. Для удобной работы с моделью в таком документе со­здается меню из пиктограмм, соответствующих разным взглядам на модель, — это разные виды с тем или иным масштабом, с разрезами и разрывами, а также с настраиваемой фильтрацией видимости размеров и прочих примечаний, исключающих захламление данного местного представления изделия излишними в этом контексте данными. Это меню создается автоматически на основе упомянутых выше трехмерных видов модели. Они в целом подобны давно известным именованным видам, но дополнительно включают выбранные пользователем виды примечаний и фиксируют использование тех же разрезов и разрывов.

В результате вся информация, необходимая для изготовления детали или узла, будет представлена в виде PDF­файла, и это будет не плоский чертеж, в сочетании проекций и разрезов которого еще нужно будет разобраться, а трехмерная модель со всеми PMI­обозначениями. Российские органы стандартизации пока не спешат равняться на пресловутый Запад, уже разработавший и использующий необходимые стандарты изготовления, оформления, смыслового наполнения и использования такой документации, но предприятиям, не стесняющимся немного обгонять время, SolidWorks поможет уже сейчас (рис. 15).

Рис. 15. SolidWorks MBD — бесчертежные технологии в действии (пока, правда, лишь в бета-версии)

Наконец, третья новинка — это утилита формирования структуры проекта Treehouse, несколько лет назад опробованная SolidWorks Corporation в рамках проекта отработки перспективных технологий SolidWorks Labs, с тех пор дополненная и отлаженная, а теперь включенная в состав SolidWorks.

Утилита позволяет сформировать структуру будущего проекта на основе стандартных шаблонов сборок, деталей и даже чертежей SolidWorks, может сразу назначить необходимость использования в отдельных узлах и деталях проекта конфигураций одной модели, задает свойства документов и их имена. Можно включить в состав нового проекта и ранее разработанные детали и узлы (рис. 16).

Рис. 16. Формирование структуры нового проекта в Treehouse

На этапе разработки эта структура сохраняется в виде файла специального формата, что позволяет работать с ней специалистам, не имеющим SolidWorks и каких­либо навыков работы в нем, а также дает возможность в полной мере использовать процессы управления ранними этапами проектирования, предлагаемые SWE­PDM. Утвержденный проект структуры изделия, доведенный до осмысленной степени детализации, одной кнопкой превращается в файлы деталей и сборок SolidWorks (для новых файлов — разумеется, заимствованные в этом не нуждаются), регистрируется, если надо, в базе и хранилище SWE­PDM и запускается в детальную проработку стандартными способами.

Развитие модулей инженерного анализа традиционно будет описано в отдельной статье. Все подробности о данном обновлении семейства SolidWorks, равно как и все о новинках узкоспециальных (и потому не так широко используемых) модулей SolidWorks можно узнать непосредственно в компании SolidWorks Russia. 

САПР и графика 9`2014