6 - 2001

Cimatron E — новая система на российском рынке CAD/CAM

Алексей Пелипенко

В конце прошлого года компания Cimatron представила на мировом рынке новую систему — Cimatron E. Лозунг «CAD/CAM-решения для производства», под которым вышла эта система, указывает на широкий круг решаемых производственных задач: проектирование специального оборудования, сложной формообразующей оснастки и других средств технологического оснащения, разработка управляющих программ для оборудования с ЧПУ. Внимание Cimatron к сфере подготовки производства новых изделий чрезвычайно важно для отечественной промышленности. Огромные объемы технической документации, необходимость постоянного совершенствования изделий приводят к значительному увеличению количества инженерных изменений и сроков их проведения. Вследствие этого в ряде отраслей сроки проектирования и подготовки производства зачастую превышают срок жизни изделий.

Основным фактором ускорения подготовки производства является высокая производительность решения специалистами своих задач — от приема исходных данных до сдачи работы при одновременно высоком качестве предлагаемых решений. При этом главными требованиями специалистов, занятых в сфере проектирования и изготовления сложной оснастки, являются: возможность работы с недостаточно корректными (поврежденными) исходными данными, организация инженерных данных, наличие специализированных приложений для решения задач проектирования оснастки.

Несколько лет назад мировая инструментальная промышленность рассматривала использование систем твердотельного моделирования как лучший способ решения своих задач. Многие производители оснастки пытались использовать твердотельные системы, но большинство из них не добились успеха. Этот факт подтверждают высказывания авторитетных специалистов в зарубежных изданиях, в частности: «Даже лучший твердотельный моделировщик иногда не может завершить работу» (Mark Biasotti, IDEO/CAD Report Feb. 98); «Автомобиль — особый случай, и здесь не обойтись без поверхностей» (Robert Mills/CAE March 99); «Операции с поверхностями заменяют твердотельные операции. В чисто твердотельном пакете вы застрянете» (Jesse Luis, Ashlar/ CAE March 99).

Специалистам известны основные ограничения твердотельных продуктов:

  • необходимость полной замкнутости объектов — иногда даже простые твердотельные операции не выполняются из-за отсутствия полностью замкнутого объекта. Это является наиболее критичным при работе с импортированными данными;
  • отсутствие функциональности для создания поверхностей — некоторые продукты не предоставляют всех необходимых операций для работы с поверхностями;
  • ограниченные возможности модификации — в ряде продуктов отсутствуют базовые функции обрезки и редактирования поверхностей;
  • поверхности должны быть ассоциативными — ассоциативность каждой поверхности очень важна при работе с большими и сложными моделями.

Данные ограничения ведут к проблемам при использовании систем, основанных на чисто твердотельном проектировании. К тому же известны ограничения и чисто поверхностных пакетов:

  • невысокая производительность работы — в одних и тех же случаях использование твердотельных операций (если это возможно) более эффективно. Намного быстрее, например, производится создание оболочек с использованием твердотельных операций, чем поверхностных;
  • сложность в использовании — наибольшие проблемы возникают при работе со сложными моделями, когда число элементов поверхностной модели на порядок больше, чем число элементов аналогичной твердотельной модели. Многие пользователи имеют опыт работы с большими ассоциативными моделями и знают, что это крайне трудное занятие.

Сегодня известно значительное число как чисто твердотельных или поверхностных систем, так и гибридных, то есть обладающих и теми и другими возможностями в разных соотношениях. Cimatron E разрабатывалась как система, в равной мере сочетающая твердотельную и поверхностную функциональность. Ее архитектуру можно представить в виде иерархических уровней. Первый уровень образуют средства отображения графики, организации графического пользовательского интерфейса, внутрисистемного взаимодействия программных компонентов, хранения и управления данными. Ко второму уровню относятся базовые комплексы функций, обеспечивающие деятельность основных подсистем: работа с геометрией, линеаризация, 2D/3D-решатель, черчение, разработка программ для ЧПУ. К этому уровню напрямую обращаются модули обмена данными с другими системами. Далее идут наборы функций, образующие соответствующие среды работы специалистов: моделирование, черчение, ЧПУ. К каждой среде подключаются специализированные функции, например функции комплекса Quick Tooling — проектирование пресс-форм, штампов, электродов (эти модули рассматривались в статье «Производительность в подготовке производства: уникальные решения от компании Cimatron», «САПР и графика», № 1 и 2’2001).

Важным достоинством системы Cimatron E является то, что она, базируясь на лучших в своем классе компонентах (Microsoft/MFC, OpenGL, ODI/ObjectStore, Smart Solutions/SmarTeam, ACIS, D-Cubed/DCM, Cimatron IT), вобрала в себя знания специалистов компании Cimatron (20-летний опыт разработок, расширенное поверхностное моделирование, интеллектуальная генерация программ для ЧПУ, признанный во всем мире уровень разработок).

Разработчики выбрали коммерческое ядро твердотельного моделирования ACIS по следующим причинам. Во-первых, ACIS используют более 200 компаний, разрабатывающих системы по всему миру; к тому же значительно большее число конечных пользователей используют системы, разработанные на ACIS, а не на Parasolid. В связи с этим обеспечивается хорошая интеграция системы в мировую промышленность. Во-вторых (и это наиболее важно), Cimatron считает ACIS более открытым пакетом по сравнению с Parasolid — в первую очередь для интеграции своих алгоритмов работы с поверхностями, отработанных на практике. Вместе с тем разработчики Cimatron E оставляют за собой возможность в случае необходимости оперативно перенести систему на другую платформу.

Главными особенностями Cimatron E являются:

  • встроенная PDM-система, обеспечивающая управление инженерными данными, реализацию коллективной работы специалистов, организацию структур данных, поддержку ассоциативности не только атрибутной, но и геометрической информации, формирование технических документов;
  • эффективное сочетание методов твердотельного и поверхностного моделирования;
  • мощная среда сборки, производительное черчение и наличие подсистемы CAM, поддерживающей передовые промышленные технологии.

Система Cimatron E имеет четыре базовые конфигурации: Design Solution (решение для проектирования и черчения), Drafting Solution (решение для черчения), NC Solution (решение для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ), Master Solution (полное решение для проектирования, черчения и ЧПУ). К этим решениям могут добавляться модули расширения и изменения базовых конфигураций.

Подсистема Design Solution (рис. 1) обладает развитыми функциями поверхностного моделирования Cimatron IT, твердотельного моделирования и булевыми операциями ACIS, предлагает интегрированную среду моделирования твердых тел и поверхностей, гибкие средства ведения сборок и высокопроизводительные Quick-технологии (рис. 2). Необходимо также отметить такие функции, как создание и параметрическое изменение открытых объектов, полная ассоциативность поверхностей, наличие специальных возможностей для проектировщиков оснастки и инструмента (не только для создания линий и поверхностей разъема, но и для анализа, отслеживания изменений импортированных из других систем моделей, проектирование электродов и т.п.). При этом любые параметры всех геометрических объектов доступны для редактирования.

Для иллюстрации приведем пример работы в Design Solution. Сначала мы создадим несколько произвольных трехмерных сплайновых кривых и на их основе построим поверхности. Далее на базе этих поверхностей создадим несколько твердотельных элементов. В результате получаем гибридную модель. Теперь изменим наклон (параметр касательности) в конечных точках исходных кривых, сгладим их, задав ширину коридора, в котором будет произведено сглаживание, изменим наклон (касательность) на границах поверхностей и сгладим эти поверхности. После корректировки исходных кривых поверхности автоматически отслеживают изменения. После корректировки поверхностей будет ясно видно, что они перестали совпадать с базовыми кривыми. Если опять провести изменения кривых, то ассоциативность сохранится и все изменения станут отражаться не только в дереве построения, но и на построенной модели и всех смежных с изменяемыми поверхностях.

Документы, созданные в среде черчения (рис. 3), ассоциативны не только моделям Cimatron E. В случае когда мы получаем модель в каком-либо формате обмена данными (система имеет прямые интерфейсы с Cimatron IT, CATIA, Pro/Engineer, Unigraphics, DWG и стандартные: IGES, SAT, DXF, STEP, VDA, STL), то Cimatron E также автоматически создаст все необходимые чертежные виды. Если после этого исходные данные будут изменены, то все изменения будут не только выявлены, но и автоматически внесены в чертеж.

Управляющие программы для станков с ЧПУ, разрабатываемые в подсистеме NC Solution (рис. 4), также ассоциативны моделям, поэтому возможно отслеживание изменений на всех этапах работы. NC Solution полностью поддерживает все прогрессивные технологии, используемые в Cimatron IT: возможность 2,5-, 3-, 4- и 5-координатной обработки, разработку программ, основанную на знаниях, технологические библиотеки, сплайн-интерполяцию, оптимизацию обработки по пользовательским критериям, высокоскоростную резку (HSC) и др. Кроме того, система имеет удобные функции визуализации и верификации траекторий движения инструмента, поддерживает постпроцессоры, разработанные с использованием как генератора постпроцессоров Cimatron IT, так и генератора IMS Post (компания Intelligent Manufacturing Software, Inc.), что обеспечивает интеграцию с любым технологическим оборудованием.

Во всех подсистемах и модулях Cimatron E имеются удобные для пользователя инструментальные панели, функции немедленного доступа, контекстные меню, приглашения, подсказки, online-помощь, русифицированный интерфейс и русскоязычная документация, поддержка требований ЕСКД. Учебный центр компании «Би Питрон» организует курсы обучения по специально разработанным программам; система Cimatron E передается предприятиям для проведения опытно-промышленной эксплуатации.

Таким образом, система Cimatron E, являясь дальнейшим развитием CAD/CAM Cimatron IT, соединяет в себе простое в использовании решение для новых пользователей и высокофункциональное решение для опытных пользователей, ежедневно решающих сложные задачи. В настоящее время эта система является для компании Cimatron технологической основой последующих разработок, план и состав которых, как и выпуск новых версий, по мере развития системы обновляются. Одновременно продолжается и совершенствование Cimatron IT, что позволяет пользователям самим определить сроки перехода на новую систему и, следовательно, на новые технологии работы. На ежегодной конференции пользователей системы Cimatron IT в России, странах СНГ и Балтии, которая пройдет в Санкт-Петербурге с 4 по 6 июля 2001 года, компания «Би Питрон» представит CAD/CAM-систему Cimatron E v.3.0 и систему Cimatron IT v.12. Приглашаем специалистов принять участие в конференции и подробно ознакомиться с новыми перспективными разработками.

«САПР и графика» 6'2001