В последнее время в области проектирования машин и механизмов происходят ощутимые положительные изменения. Постоянное совершенствование CAD-систем способствует дальнейшему прогрессу в этой сфере. Принципиально новые машины теперь могут создаваться в небывало короткие сроки. Мощное программное обеспечение позволяет находить решения, полностью соответствующие потребностям заказчика. Благодаря применению новых методов качество и надежность продуктов повышаются, а расходы (как на проектирование, так и на производство) снижаются.
От правильности выбора CAD-решения зависит конкурентоспособность предприятия в дальнейшем. В настоящей статье рассматриваются некоторые принципиально важные задачи, которые приходится решать при проектировании механизмов и машин, и дается обзор предлагаемых Autodesk решений.

2D- и/или 3D-проектирование?

Большинство проектировщиков, занятых в проектировании механизмов и машин, до сих пор используют традиционные методы двумерного черчения. Объемное проектирование имеет определенные преимущества, но в некоторых случаях 2D-подход остается более быстрым и экономичным решением. Типичный случай, когда использование 2D-подхода по-прежнему весьма эффективно, — это создание плоских схем, подобных тем, что применяются в электротехнике, гидравлике, системном проектировании. Кроме того, 2D-проектирование может оказаться более оптимальным вариантом при решении таких задач, как размещение оборудования в цехе.

Особенно удобен 2D-подход при использовании ранее накопленных данных. Многие предприятия годами применяли CAD и хранят сейчас множество чертежей. Часто имеет смысл обрабатывать это наследие в двумерном режиме, оставив 3D для новых проектных разработок.

На рынке есть одна система, дающая проектировщику возможность выбора между 2D- и 3D-проектированием: Autodesk Inventor Series содержит систему 3D-проектирования Autodesk Inventor и основанный на AutoCAD пакет AutoCAD Mechanical, разработанный специально для 2D-проектирования. В отличие от некоторых других CAD-систем, преимуществом Autodesk Inventor Series является то, что он позволяет работать и в 2D, и в 3D. При этом переходить с 2D на 3D можно в любой момент.

Проектирование больших сборочных узлов в 3D

Великолепная производительность даже при проектировании сложных сборочных узлов

Среднестатистическая машина состоит из сотен или нескольких тысяч деталей. CAD-cистема должна уметь обрабатывать такие сложные сборки, сохраняя высочайшую производительность. В противном случае машину приходится проектировать по частям, теряя преимущества 3D-проектирования.

Autodesk Inventor использует совершенно новую технологию — сегментную базу данных, позволяющую хранить в системной памяти только реально применяемые детали. Благодаря этому система обеспечивает быстродействие даже при работе с очень сложными изделиями.

Точный контроль конфликтов наложения и раннее обнаружение ошибок

При проектировании крупных узлов пользователю нужны надежные инструменты визуализации для эффективного отображения проекта. Кроме того, на ранней стадии необходим контроль конфликтов, вызванных наложением, часто обусловленным тем, что пространство сборки ограничено в целях компактности изделия. В Autodesk Inventor проектировщик может автоматически проверить компоненты и узлы на предмет наложений. Процесс может идти параллельно с выполнением других операций. Autodesk Inventor выделяет конфликтующие компоненты и отображает наложения всюду, где они могут быть.

Встроенное ПО для кинематического моделирования

Во многих машинах имеют место сложные кинематические процессы, поэтому CAD-системы должны осуществлять кинематический анализ. В Autodesk Inventor проектировщик может двигать отдельные детали в соответствии с их степенями свободы и сразу же видеть, как это влияет на сопряженные детали. На практике такое моделирование возможно и в 2D-, и в 3D-геометрии. Поэтому для анализа сложных движений могут использоваться даже 2D-эскизы.

Связи между деталями

Отдельные детали машины должны работать совместно. Так, если у фланца шесть отверстий, сопряженные детали должны иметь столько же. В Autodesk Inventor эти соотношения запоминаются на случай последующих изменений. Например, если две половины корпуса объявлены связанными и в одной из них производятся изменения, вторая автоматически изменяется в соответствии с первой.

Autodesk Inventor выполняет параметрическое моделирование, но благодаря своей «адаптивной технологии» способен делать гораздо больше. В нем можно легко определить связи между деталями на уровне геометрий, не прибегая к заданию уравнений. Проектировщик просто задает, каким образом детали должны быть увязаны, и в дальнейшем они автоматически меняют размеры и ставятся в правильное положение.

Такая технология упрощает внесение изменений в узлы. Отдельные части можно изменять независимо от порядка, в котором они разрабатывались. В целом адаптивная технология по простоте и гибкости превосходит традиционные параметрические методы.

Проектирование узлов сверху вниз или снизу вверх

Работа в Autodesk Inventor происходит независимо от применяемого подхода, будь то проектирование новой машины сверху вниз, когда деталировка откладывается на позднюю стадию, или создание ее снизу вверх на основе существующих деталей. Благодаря ассоциативности непременно сойдется все: сборка, отдельные детали, а также чертежи вместе со спецификациями на расход материалов.

Параллельное проектирование

Autodesk Inventor поддерживает параллельное проектирование, то есть позволяет нескольким проектировщикам работать одновременно над разными частями сборки, что существенно сокращает сроки проектирования. В Autodesk Inventor пользователи могут одновременно открыть свои части сборки и видеть текущее состояние всей сборки. Механизм безопасности дает право на запись в каждый конкретный момент только одному из участников, благодаря чему коллеги не могут случайно стереть работу друг друга.

Управление различными конфигурациями

Машины часто выпускаются в разных конфигурациях. Часто при этом меняются лишь отдельные размеры или детали. В Autodesk Inventor можно генерировать геометрические варианты прямо из рабочей таблицы, связанной с документом Microsoft Excel.

Трехмерное отображение

Основное достоинство 3D-проектирования — возможность видеть проект в объеме. Элементарная предпосылка — быстрый графический 3D-движок. В Autodesk Inventor достигнута очень высокая скорость графики. Специальный движок OpenGL обеспечивает прекрасную производительность благодаря оптимизации количества информации, выводимой на экран:

мгновенный процесс упрощения увеличивает или уменьшает количество полигонов на основе масштаба. Слишком маленькие детали просто не отображаются;
во время интерактивных движений (вращение, изменение масштаба) детали отображаются в уменьшенном виде.

Проект может быть показан в разрезе для получения детального вида «внутренностей» сборки.

Интуитивные операции

Одной лишь технологией обойтись невозможно. Что толку от высокотехнологичной системы, если трудность работы с ней препятствует ее эффективному практическому применению? Чтобы сделать технологию производительной, нужно обеспечить ее доступность максимально возможному числу пользователей. Важным фактором успешного использования CAD-системы являются простота и интуитивная понятность при работе. Именно здесь Autodesk Inventor выходит на новый уровень — посмотрите и убедитесь сами.

Использование стандартов

Проектирование с учетом стандартов — необходимое условие для производства изделия и возможности контактов с поставщиками. Размеры, отделка поверхностей и допуски содержат информацию, необходимую для изготовления и взаимодействия с поставщиками. Чертежи, полученные из 3D-моделей, должны быть точными и надежными.

В Autodesk Inventor генерация производственных чертежей и общих видов происходит автоматически. Для простановки размеров имеются многочисленные автоматические функции, облегчающие работу и экономящие время: получение параметрических размеров из моделей, автоматическое приведение к базовой линии, таблицы отверстий и т.д. Простановка размеров полностью ассоциативна: изменения, внесенные в модель, автоматически отражаются в чертежах, а изменения в чертежах приводят к изменению модели.

Выпадающие виды или видео также весьма полезны. С их помощью можно продемонстрировать работу машины даже людям, не имеющим технического образования. Это свойство предоставляет уникальные возможности для изготовления инструкций по сборке или эксплуатации.

Autodesk Streamline — средство для электронного общения с партнерами и поставщиками. Оно обеспечивает всем участникам разработки, включая работающих в других организациях, доступ к текущим проектным данным, в том числе 3D-моделям и 2D-чертежам, через Интернет. Доступ к текущей информации не зависит от времени и места, что предотвращает недоразумения, помогает экономить время и средства.

Информация из прежних разработок

Многие проектировщики машин и механизмов продолжают работать в 2D-системах CAD. В этих разработках материализованы значительные средства: в первую очередь чертежи, а кроме того, знания проектировщиков и интеграция CAD-систем в производство. Вот почему большинство компаний воздерживается от радикального перехода с 2D на 3D. Они опасаются, что не смогут эффективно использовать прежнюю проектную документацию, что потребуются большие затраты не переучивание, что придется пересмотреть все процессы, ранее связанные с 2D-чертежами. Хотя в долгосрочном плане преимущества 3D очевидны, существуют опасения, что переход на 3D потребует слишком больших усилий.

Если проблема именно в этом, Autodesk Inventor Series предоставляет вам несомненные преимущества.

Во-первых, важно то, то ваши прежние 2D-наработки будут оптимально использованы в 3D-среде. В Autodesk Inventor чертежи из AutoCAD импортируются гораздо лучше, чем в других системах. Причина очевидна: обе системы разработаны фирмой Autodesk, которая и ввела формат DWG. В результате Autodesk Inventor содержит идеальные возможности чтения чертежей в DWG. Например, можно добавить к существующей «статичной» 2D-геометрии параметры либо просто изменить ее; или же перевести существующую 2D-геометрию в 3D и сделать ее отправным пунктом для новых проектов.

Во-вторых, 2D-чертежи можно получить из проектов, выполненных в Autodesk Inventor. Это можно сделать как в формате Inventor, так и посредством экспорта в формате AutoCAD.

Можно также получить чертежи в формате AutoCAD Mechanical, при этом все соглашения о слоях и пр. будут соблюдены.

Таким образом, интеграция вашего существующего двумерного мира в новую 3D-среду пройдет просто. От вас не требуется полное переключение на работу в 3D. Наоборот, вы сможете продолжать работу в привычной 2D-среде, используя преимущества 3D по желанию.

«Умные» инструменты

Autodesk Inventor предоставляет ряд возможностей, позволяющих еще более упростить процесс проектирования: iFeatures, iParts и iMates.

Используя iFeatures (intelligent Features), каждый пользователь может вводить в проект элементы, не программируя ни единой линии. Суть в том, что детали, специфичные для компании, можно сохранить в виде своего рода «библиотеки знаний». Повторное использование таких элементов экономит время и повышает степень стандартизации проектов.

Сборка отдельных деталей облегчается благодаря iMates («умному описанию сочленений»). Геометрические соотношения хранятся в данных конкретной детали. При включении в сборку детали сами находят свою правильную позицию.

С помощью iParts пользователь может создать библиотеку часто применяемых деталей. Параметры можно модифицировать, что делает iParts идеальным инструментом для создания семейств деталей.

Кроме того, Autodesk Inventor включает большую библиотеку стандартных деталей, в том числе крепежных (винты, болты), а также шайб и подшипников.

Встроенные приложения

Детали из листового металла играют значительную роль во многих машинах. Поэтому в Autodesk Inventor встроены средства для работы с ними. Программное средство, в свою очередь, имеет встроенные модули для проектирования деталей из металлического листа. Все подобные детали могут создаваться в Autodesk Inventor.

Autodesk Inventor с самого начала строилась как открытая система. При ее разработке учитывалось, что ни одна компания не сможет создать всеобъемлющую систему «для всех и для каждого». Auodesk всегда полагалась на тесное сотрудничество с внешними партнерами, которые расширили Autodesk Inventor, добавив свои функции.

Главный результат такой стратегии — Autodesk Inventor Certified Applications Program. Партнеры AICAP работают в разных областях: расчеты, сложное проектирование из листовых материалов, обработка данных, управление производством. Приложения AICAP ассоциативны с Autodesk Inventor, при внесении изменений в 3D-модель входящие в нее детали пересчитываются.

В дополнение к интерфейсам SAT, IGES и STEP, поддерживаемым Autodesk Inventor, партнерские компании предлагают дополнительные интерфейсы к другим CAD-системам: CATIA, Unigraphics и т.д.

Autodesk Inventor предлагает также интерфейсы к различным системам EDM/PDM и ERP, например SAP.

Прочие важные критерии при выборе CAD-системы

При выборе CAD-системы имеет смысл учитывать не только функциональность программы, но и стратегические аспекты. Важнее всего то, что стоит за программным обеспечением: мощь, опыт и будущее разработавшей его фирмы!

У Autodesk более 5 млн. пользователей во всем мире. Такая огромная пользовательская база гарантирует непрерывный процесс совершенствования программных средств Autodesk.

Это подтверждается хотя бы тем, что компания Autodesk инвестирует значительную часть своих доходов в исследования и развитие производства.

Autodesk Inventor Series — правильный выбор для проектировщика машин и механизмов

Ввиду быстрого технологического прогресса сравнения только по отдельным показателям и свойствам не достаточно. Есть еще несколько аспектов, по которым Autodesk Inventor Series имеет определенные преимущества перед другими системами. Кратко упомянем о них:

гибкий производственный процесс: Autodesk Inventor Series поддерживает и 2D, и 3D;
легкость в изучении, внедрении и использовании системы;
адаптивное моделирование предоставляет больше возможностей, чем параметрическое;
оптимальная работа с крупными сборками;
мощные средства создания чертежей;
встроенные средства AutoCAD Mechanical и AutoCAD;
оптимальное общение внутри компании пользователя, а также с партнерами и поставщиками.

«САПР и графика» 3'2003

Оптимальное CAD-решение для проектирования машин и механизмов