Solid Edge версии 8: новые возможности меняют подход к проектированию сборок

Виктор Абакумов

Ассоциативная связь деталей в сборке

Система контроля заданных параметров сборки

Интеллектуальное размещение деталей в сборке

Проектирование механизмов

Проектирование трубопроводов

Моделирование на базе Parasolid

Взаимодействие Solid Edge, Unigraphics

После перехода системы Solid Edge в собственность компании Unigraphics Solutions и выпуска трех новых версий (6-й в конце 1998 года, 7-й в июне 1999 года и 8-й в марте 2000 года) система Solid Edge не только сохранила, но и укрепила свои позиции в качестве самой производительной САПР среднего уровня. Каждая новая версия содержит технологические инициативы, направленные на повышение производительности труда конструктора и на расширение круга решаемых задач. Компания Unigraphics постоянно развивает функциональные возможности системы, чтобы дать своим пользователям наиболее современный инструмент проектирования. Особое внимание уделяется повышению производительности труда при моделировании и обеспечению работы с моделями сборок большого объема.

Пользователи Solid Edge уже привыкли к тому, что c каждой версией система не только приобретает новые функции — развивается и идеология работы в интегрированной среде Solid Edge. В момент появления на рынке Solid Edge была единственной системой, в которой моделирование деталей и сборок производилось в одной среде. Пользователю не приходилось сначала моделировать детали, а затем открывать новое приложение и моделировать сборку. Уже в версии 1 впервые была использована технология структурированного (раздельного) хранения информации о сборке, что позволило оптимизировать использование памяти. Вместе с технологией частичной (облегченной) загрузки компонентов, введенной в версии 5, это создало реальную возможность работать со сборками, размер которых превышает 10 тыс. уникальных компонентов. В версии 8 сделан следующий шаг — применение новой технологии, получившей название Cognitive Assembly Design. Подобно автоматизации часто используемых операций моделирования деталей (известной как технология Stream Technology), Cognitive Assembly Design представляет собой комплекс средств, объединенных общим названием, которые предназначены для упрощения и ускорения процесса проектирования сборки. Новая технология помогает конструктору решить проблемы моделирования, известные как проблемы «собрать», «изменить», «переместить». Эта технология позволяет также следить за тем, насколько сборка удовлетворяет поставленным целям и соответствует заданным правилам. Новые функции делают процесс сборки более интеллектуальным, освобождая конструктора от рутинных операций и позволяя выполнить высококачественный проект в более короткий срок. Основные составляющие новой технологии:

• ассоциативная связь деталей в сборке;
• система сенсорных указателей;
• интеллектуальное размещение деталей в сборке;
• встроенный модуль анализа кинематики.

Ассоциативная связь деталей в сборке

Solid Edge v8 поддерживает ассоциативность между геометрией деталей при проектировании в контексте сборки. При моделировании детали, входящей в сборку, пользователь может использовать поверхности, ребра и другие элементы любой детали сборки в своих построениях. Дополнительные удобства представляет возможность копировать ребра с автоматическим добавлением эквидистанты и устанавливать опцию включения/отключения копирования внутренних контуров на грани. Сделанные впоследствии изменения деталей сборки, как размерные, так и топологические, приводят к автоматическому обновлению создаваемой детали. На рис. 1 показан пример проектирования крышки редуктора по геометрии фланца. После изменения геометрии фланца крышка обновляется автоматически.

Как следствие появившейся возможности устанавливать прямую связь между частями сборки, теперь сняты ограничения на выполнение выреза по многим деталям в контексте сборки. Теперь детали, обрезаемые таким способом, не обязаны иметь фиксированную привязку в координатной системе модели, а профиль обрезки не должен обязательно создаваться на верхнем уровне сборки. Система хранит информацию обо всех ассоциативных связях и дает возможность контролировать процесс обновления с помощью специального менеджера ассоциативных связей (рис. 2). Новые возможности ассоциативного моделирования в контексте сборки дополняют уже имевшиеся функции: ассоциативный концептуальный эскиз на верхнем уровне сборки (v5) и ассоциативное копирование целого тела с отдельно выполняемыми булевыми операциями (v7). Все это вместе делает Solid Edge идеальным инструментом для решения различных конструкторских задач — от концептуального дизайна до моделирования технологической оснастки, — близким по возможностям к технологии WAVE/Unigrpahics.

Система контроля заданных параметров сборки

В Solid Edge v8 имеется набор сенсорных функций, осуществляющих непрерывный мониторинг заданных параметров сборки или отдельной детали. Конструктор может задать параметр контроля в форме допуска с минимальным и максимальным значением. Каждый раз, когда вы вносите в модель изменения, система автоматически проверяет все сенсоры и для тех из них, которые выходят за границы заданного диапазона, выдает соответствующие предупреждения. Одновременно в графической форме показывается, где находится истинное значение остальных параметров по отношению к допустимому диапазону (рис. 2).

Используются следующие типы сенсоров:

• Сенсор минимального расстояния, который меряет дистанцию между двумя объектами. Он может использоваться для измерения расстояния между двумя деталями в сборке и для измерения расстояний между отдельными ребрами или гранями на отдельной детали.
• Сенсор построения на листовой детали. Эта функция способна измерять расстояние от элемента на листовой детали краем листа. Этот сенсор гарантирует правильное проектирование листовых деталей с ограничениями, накладываемыми технологиями их изготовления.
• Обобщенный сенсор. В качестве обобщенного сенсора используется произвольная функция, контролирующая любые параметры из таблицы выражений детали. Кроме того, в качестве сенсорной функции может использоваться программа, написанная на Visual Basic.

Используя сенсоры, пользователь может установить правила для сборки или детали. Это освободит его от постоянного контроля над тем, как вносимые изменения влияют на работоспособность конструкции, на ее соответствие технологическим ограничениям. В модель сборки вносятся данные, которые дают пользователю большую свободу в процессе проектирования, обеспечивая его в любой момент необходимой полезной информацией.

Интеллектуальное размещение деталей в сборке

Стандартная процедура размещения деталей в сборке, требующая задания пар смежных граней на обеих деталях, — процесс трудоемкий. Ускорить его — значит существенно сократить время, которое тратит конструктор на создание сборки. В версии 8 Solid Edge предлагает новый подход, основанный на способности системы делать вывод о способе размещения в контексте выбранной геометрии. Система автоматически распознает связи, применимые к выбранной пользователем грани детали, и предлагает различные варианты размещения по мере движения курсора. Так, детали крепежа (болты, шайбы и т.п.) по новой технологии размещаются одним нажатием кнопки мыши при указании окружности, задающей их положение. Такая логика выбора очень похожа на уже привычное средство «Быстрый выбор», применяющееся при указании одного из близко расположенных геометрических объектов. Интеллектуальность здесь проявляется в автоматическом подборе типа и параметров связи в зависимости от окружающей геометрии.

Кроме того, система способна запоминать порядок размещения детали. При последующем размещении аналогичной детали система использует полученные сведения для ускорения размещения. Особенно удобным стало размещение однотипных деталей в нерегулярной структуре посадочных мест. Вообще среда сборки стала гораздо «общительнее». Подсказки, появляющиеся прямо в окне сборки, облегчают пользователю ориентирование в модели, выбор деталей, граней и даже переменных, отображающих параметры связей.

На рис. 3 показана типовая диаграмма действий, необходимых для установки детали обычным способом и с помощью интеллектуального размещения. Экономия составляет ровно 50% для задания одного условия размещения. Обычно для размещения детали в сборке требуется задание трех условий стыковки. Учитывая это, для деталей крепежа, требующих при интеллектуальном размещении указания только одной пары граней, экономия в действиях составляет 87%! Когда вы создаете сборку, состоящую из нескольких тысяч деталей, такая экономия приводит к существенному сокращению времени, требуемого на создание сборки.

Проектирование механизмов

Большинство проектируемых сборок является механизмами, в которых части сборки перемещаются друг относительно друга. Включение в среду сборок функций моделирования и анализа поведения механизма — естественное развитие системы, направленное на реальное повышение производительности труда проектировщика. В Solid Edge v8 в среде сборки появилась новая возможность моделирования кинематики механизма (рис. 4).

Модуль простого движения (Simply Motion) полностью интегрирован в среду сборок и дает возможность эмулировать работу механизма непосредственно в среде сборки.

На основе связей, наложенных при построении сборки, система автоматически распознает и строит кинематические связи, позволяя пользователю задавать необходимые параметры этих связей. Кроме того, как и предполагает анализ кинематики, пользователь может указать пружины, демпферы, описать закон движения для элементов, определяющих работу механизма. После этого система способна правильно эмулировать кинематику механизма и определять возможные столкновения и пересечения деталей во время движения. Интегрированный в Solid Edge модуль кинематики является частью системы кинематического и динамического анализа механизмов компании Mechanical Dynamics (MDI). Обычно такая дополнительная функциональность появляется в виде добавочного модуля, стоящего отдельных денег, однако в этом случае компания Unigraphics Solutions приняла беспрецедентное решение, добавив кинематический анализ в базовый модуль сборки без дополнительной оплаты.

Проектирование трубопроводов

В 7-й версии Solid Edge в среде сборок появилось специальное приложение, предназначенное для проектирования элементов трубопроводов для подвода топлива, охлаждающей жидкости, воздуха и т.п. (рис. 5). Модуль содержит набор функций, необходимых для прокладки пространственных трасс в контексте сборки. Вы можете строить траекторию как кратчайшее расстояние между точками, трехосевой сегмент с разным порядком построения по осям X, Y, Z, использовать при построении трассы ограничения соединения, касания, параллельности и коллинеарности. Трасса может состоять из прямоугольных отрезков и дуг окружности. Построенная траектория полностью ассоциативна по отношению к геометрии сборки, которая использовалась при ее создании.

После прокладки трасс и определения физических параметров трубы система автоматически создает деталь трубопровода, добавляя необходимые сгибы заданных радиусов. При построении модели трубы система автоматически строит выбранный тип фланца. Для созданной трубы система создает таблицу сгибов, необходимую для последующего изготовления трубы. Позднее пользователь может легко модифицировать как размеры трубы, так и ее трассу. Труба является специальным типом детали в сборке. Она моделируется в контексте сборки и полностью с ней ассоциативна. Это означает, например, что изменение положения элементов арматуры приведет к изменению конфигурации трассы и самой трубы. Такая ассоциативность особенно важна при проведении компоновочных работ, когда конструктору приходится постоянно менять положение тех или иных агрегатов, а затем корректировать подходящие к ним трубопроводы. Solid Edge является первой системой среднего САПР, который предлагает модуль проектирования трубопроводов как «родное», полностью интегрированное в среду сборки решение, а не дополнительный продукт. Такой подход гарантирует 100%-ную совместимость всех функций моделирования и сборки с функциями построения трубопроводов как по ассоциативности, так и по совместимости при обновлении версий системы.

Моделирование на базе Parasolid

Многие системы используют в качестве средства геометрического моделирования ядро Parasolid от компании Unigraphics Solutions, которое стало де-факто промышленным стандартом. В такой ситуации возможности моделирования систем, использующих общее ядро, в плане функциональности построения, точности и надежности становятся приблизительно одинаковыми. На первое место выходит фактор скорости моделирования. Тщательно подобранный, оптимизированный набор операций построения дает Solid Edge преимущество в скорости построения и удобстве редактирования. Кроме того, Solid Edge в полной мере использует преимущества владения ядром Parasolid. В этой системе раньше, чем в других продуктах на базе Parasolid, использованы новые, наиболее сложные и полезные функции твердотельного моделирования. К таким функциям на данный момент относятся: построение тонкостенной области для части тела, скругление переменного радиуса, эстетическое скругление угла и др. Solid Edge имеет уникальный набор функций, специально предназначенных для проектирования деталей из листового материала и пластмассы.

Проектирование листовой детали (рис. 6) как специального класса построений является большим преимуществом Solid Edge перед системами, не имеющими таких возможностей и заменяющими построения листовых деталей обычными операциями построения твердого тела. В v7 были добавлены функции построения выреза по нормали к поверхности, ребра жесткости произвольного профиля, фланец на части ребра, подсечка с S-образным переходом, автоматическое построение ослабления угла при построении фланца на цепочке ребер, развертка импортированной геометрии. На рис. 6 представлен типовой пример листовой детали, которая быстро и эффективно строится в Solid Edge.

Взаимодействие Solid Edge, Unigraphics

Компания Unigraphics Solutions имеет уникальную для отрасли степень интеграции между своими продуктами САПР среднего уровня Solid Edge, САПР верхнего уровня Unigraphics и системой введения проекта iMAN. В то время как другие системы могут предложить только передачу геометрических моделей, Unigraphics обеспечивает сохранение ассоциативности и возможности автоматического обновления деталей и сборок в обоих направлениях. Для того чтобы это стало возможно, системы должны иметь общими не только геометрическое ядро (Parasolid), но и систему именования топологии и систему идентификации изменения топологии.

Работая в связке Unigraphics и Solid Edge, пользователь может применять детали или сборочные узлы одной системы в другой и быть уверенным, что изменение детали автоматически отразится на сборке, созданной в другой системе (рис. 7). Так, можно создать модель в Unigraphics и оформить чертеж в Solid Edge. Изменения в модели Unigraphics автоматически приведут к обновлению чертежа, созданного в Solid Edge. Возможна и обратная ситуация. Вы можете создать модель Solid Edge и использовать Unigraphics для программирования обработки на станке с ЧПУ. Впоследствии изменение модели в Solid Edge приведет к автоматическому обновлению программы обработки. Обе системы, Solid Edge и Unigraphics, полностью интегрированы с системой iMAN. Эта интеграция обеспечивает доступ ко всем необходимым функциям iMAN прямо из Solid Edge и Unigraphics и синхронное управление спецификацией изделия.

***

Растущая популярность системы Solid Edge в России не в последнюю очередь объясняется полной локализацией продукта, включающей не только перевод интерфейса, справочной системы, обучающих программ на русский язык, но и настройку среды построения чертежей на ГОСТы, а также отлаженной системой обучения. Высокопрофессиональная команда партнеров Unigraphics, имеющих за плечами многолетний опыт работы с различными системами САПР, создала сообщество пользователей Solid Edge. В этом году также появились первые отечественные программные продукты, расширяющие возможности Solid Edge. Уже сейчас Solid Edge приобрела систему управления базами данных стандартных элементов, предназначенную для эффективного использования как стандартных деталей, описанных ГОСТами, так и собственных наработок предприятия. Только в 1999 и первой половине 2000 года пользователями Solid Edge стали 23 российских предприятия, среди которых Комсомольское-на-Амуре авиационное предприятие, Уральский оптико-механический завод, СКБМ (г.Курган), ЕЛАЗ и многие другие.

В версии 8 Solid Edge меняется подход к моделированию сборочных узлов. Так же как ранее в моделировании деталей набор базовых конструктивных элементов автоматизировал основные задачи построения твердых тел, в среде сборки автоматизируются задачи размещения деталей и вложенных сборок, а также задачи создания новых элементов в контексте сборки. Сквозная ассоциативность и дружественный интерфейс пользователя позволяют существенно упростить работу конструктора.

«САПР и графика» 6'2000