В области машиностроительного проектирования и конструирования в настоящее время наблюдаются положительные изменения. Существующие системы автоматизированного проектирования позволяют значительно ускорить процессы разработки и конструирования. Самые современные механизмы разрабатываются сегодня с такой высокой скоростью, которую прежде невозможно было представить, а мощные программные средства предоставляют готовые решения, отвечающие персональным требованиям заказчиков. Новые технологии позволяют повышать надежность и качество продукции, снижая одновременно стоимость затрат на проектирование и производство.

Выбор оптимальной системы автоматизированного проектирования играет ключевую роль в обеспечении дальнейшей конкурентоспособности предприятия. В данной статье описываются наиболее распространенные на сегодняшний день проблемы, с которыми приходится сталкиваться разработчикам машиностроительной отрасли, и предлагаются их решения на основе комплекса программных продуктов Autodesk Inventor Series.

2D- или 3D-моделирование — либо и то и другое?

Большинство конструкторов в машиностроительной отрасли до сих пор по привычке работает в двумерном пространстве. 3D-моделирование имеет очевидные преимущества, но в некоторых случаях оказывается менее быстрым и более дорогостоящим решением. Типичными приложениями эффективного двумерного проектирования остаются задачи электротехники, системотехники и гидравлики. 2D-проекты, возможно, более эффективны и при внедрении в производство.

Плоские модели необходимы для совместимости с разработками в старых форматах. За годы использования САПР на многих предприятиях накоплены богатые архивы проектов. Материалы таких архивов весьма ценны и должны активно использоваться. Многие разработки представляют собой модернизированные варианты старых моделей. В этом случае переработка всей модели заведомо нерациональна — более выгодным представляется использование данных в старых 2D-форматах для разработок современных трехмерных проектов.

Autodesk Inventor Series позволяет свободно работать как с плоскими, так и с пространственными моделями. AutoCAD Mechanical, входящий в состав Autodesk Inventor Series, является одним из наиболее мощных программных продуктов на современном рынке, специально разработанных для 2D-моделирования.

Возможность работать и с плоскими, и с пространственными моделями — вот качество, выгодно отличающее Autodesk Inventor Series от прочих САПР. Переход от плоской модели к трехмерной возможен на любой стадии разработки.

Разработка сложных 3D-проектов

Отличная производительность — независимо от сложности проекта

В машиностроении изделия могут состоять из сотен и тысяч деталей. Передовые САПР должны обеспечивать моделирование таких изделий с высокой производительностью. Если система не справляется с разработкой сложных систем и механизмов, то становится невозможным использование преимуществ объемного моделирования.

Autodesk Inventor представляет абсолютно новую технологию фирмы Autodesk, построенную по принципу сегментированной базы данных. Главным преимуществом этой технологии является загрузка системной памяти только теми данными, которые должны обрабатываться в данный момент. Таким образом, технология сегментированной базы данных позволяет разрабатывать исключительно сложные изделия, демонстрируя максимальную производительность.

Контроль за пересечением деталей

При работе над сложными изделиями разработчику необходимы средства отчетливой визуализации проекта, а также методы оптимизации размещения деталей в строго ограниченном пространстве сложных изделий.

Autodesk Inventor позволяет разработчикам автоматизированно отслеживать столкновения и пересечения деталей. Предусмотрена также опция контроля столкновения деталей, движущихся в процессе работы изделия. Autodesk Inventor помечает пересекающиеся компоненты и указывает величину пересечения.

Встроенные средства эмуляции кинематических процессов

Во многих машинах и механизмах происходят сложные кинематические процессы, поэтому системы проектирования должны включать функцию кинематического анализа моделируемых изделий. В Autodesk Inventor разработчик может двигать отдельные детали в пределах их степеней свободы и наблюдать, как изменяется положение соединенных частей изделия. Преимуществом Autodesk Inventor является возможность кинематического анализа как 2D-, так и 3D-моделей. Практически это означает, что даже в плоских 2D-эскизах можно анализировать сложные кинематические процессы.

Взаимосвязь узлов изделий

Отдельные узлы механизма функционируют взаимосвязанно; например, если во фланце шесть отверстий, то и в ответной части их должно быть столько же. Autodesk Inventor автоматически контролирует соответствие взаимосвязанных узлов друг другу. Например, при изменении формы одной половины корпуса другая половина автоматически подстраивается соответствующим образом.

В Autodesk Inventor реализовано мощное параметрическое моделирование, а новая адаптивная технология предоставляет множество преимуществ. Например, очень просто задаются связи между отдельными деталями: разработчик лишь указывает, как детали должны соединяться между собой, а подбор их размеров и расположение на чертеже происходят автоматически.

Адаптивность позволяет также упростить вносимые в изделие изменения. Отдельные детали можно изменять независимо от порядка их создания. Одним словом, адаптивная технология более проста и эффективна по сравнению с традиционными параметрическими методами.

Разработка изделия — сверху вниз и снизу вверх

Autodesk Inventor поддерживает оба подхода к проектированию: и сверху вниз — с подробной проработкой всех деталей изделия, и снизу вверх — когда изделие собирается из существующих компонентов. Технология ассоциативных связей Autodesk Inventor обеспечивает полную стыковку всех составляющих проекта: изделия, отдельных деталей и чертежей с таблицами составных частей.

Параллельное проектирование

Autodesk Inventor поддерживает параллельное проектирование, позволяющее нескольким инженерам одновременно работать над разными деталями одного изделия, что существенно ускоряет процесс его разработки. Каждый разработчик может в любой момент наблюдать текущее состояние совместного проекта. Специальный механизм предусматривает разделение прав на составные части проекта, что исключает возможность редактирования одной детали двумя разработчиками.

Создание различных конфигураций изделия

Нередко изделия выпускаются в различных конфигурациях. При этом модели могут различаться несколькими деталями или размерами. Autodesk Inventor позволяет создавать различные конфигурации изделия, изменяя размеры в связанной с чертежом таблице Microsoft Excel.

3D-визуализация

Основным преимуществом трехмерного проектирования является возможность пространственного моделирования объектов; при этом необходимым условием является наличие графической машины. Скорость вывода графической информации в Autodesk Inventor поистине впечатляет. Специально оптимизированный OpenGL-механизм построения графических изображений демонстрирует высокую производительность в сложных графических задачах:

процесс упрощенного построения изображений может мгновенно увеличивать или уменьшать количество полигонов в зависимости от масштаба объекта. Самые мелкие детали вообще не отображаются;
во время интерактивного вращения или зумирования детали объекта отображаются упрощенно.

И наконец, разрабатываемые объекты могут содержать сечения и разрезы, показывающие внутреннее устройство изделия.

Интуитивный процесс проектирования

Одних технологий иногда бывает недостаточно. Высокотехнологичные системы порой становятся настолько сложными, что адекватно использовать их на практике довольно трудно. Для того чтобы продуктивно применять технологию, она должна быть доступна максимальному числу пользователей. Следовательно, простой, интуитивно понятный процесс проектирования является залогом успешного внедрения САПР. И здесь Autodesk Inventor устанавливает новые стандарты — в этом легко убедиться в процессе работы с ним.

Соответствие стандартам

Выпуск конструкторской документации, строго соответствующей стандартам, является обязательным условием успешного внедрения разработок в производство. Размеры, шероховатости и допуски содержат технологическую информацию, необходимую для изготовления продукции. Чертежи, полученные из 3D-моделей, должны быть точными.

Autodesk Inventor обладает всеми необходимыми функциями для автоматизированной разработки машиностроительных чертежей, а именно: создание видов (основных, местных и раскрашенных), разрезов и сечений. Имеются многочисленные возможности для автоматизированного нанесения размеров, которые упрощают рутинную работу и экономят время — например автоматическое нанесение параметрических размеров модели, автоматическое нанесение размеров из общей базы, формирование таблиц отверстий и т.д. В Autodesk Inventor реализовано ассоциативное нанесение размеров, то есть все изменения, вносимые в модель, автоматически переносятся на чертежи. Более того, модель можно редактировать, внося изменения в чертеж.

Весьма удобны также схемы сборки-разборки, по которым даже неспециалист способен понять, как устроено изделие. Данная функция может применяться для инструкций по техническому обслуживанию изделия.

Система Autodesk Streamline позволяет централизованно обмениваться данными с участниками проектного коллектива и партнерами. На узле этой Web-службы можно размещать все проектные данные, в том числе 3D-модели и чертежи. Благодаря этому все участники проекта, независимо от своего местонахождения, в режиме реального времени имеют доступ к самым последним данным, что значительно экономит время и сокращает финансовые затраты.

Совместимость с предыдущими версиями

В настоящее время многие инженеры-конструкторы используют в работе двумерные САПР. Это обусловлено несколькими причинами, и прежде всего — огромными накоплениями архивных чертежей, а также навыками разработчиков и интеграцией САПР с производственными процессами. В связи с этим множество предприятий отказывается от полного перехода на 3D-системы. Такой переход, нам кажется, вызовет трудности в использовании старой документации, повлечет за собой затраты на обучение новым технологиям, приведет к необходимости изменения производственных процессов. Несмотря на очевидные преимущества внедрения трехмерных САПР, у многих остается предубеждение, что это невероятно сложно.

Решить подобную проблему поможет Autodesk Inventor Series.

Во-первых, существующие 2D-чертежи столь же эффективно можно использовать в 3D-среде разработки. Autodesk Inventor лучше других систем умеет импортировать файлы AutoCAD. Объяснение очевидно: обе системы — продукты компании Autodesk. Формат файлов DWG также разработан компанией Autodesk, поэтому Autodesk Inventor не испытывает никаких проблем с чтением рисунков в этом формате. Например, к имеющейся 2D-графике можно добавлять необходимые параметры. Кроме того, 2D-графику можно перенести в 3D-проект и использовать в качестве базового материала для новой разработки.

Во-вторых, Autodesk Inventor позволяет разрабатывать традиционные 2D-чертежи, которые можно хранить как в формате Inventor, так и экспортировать в форматы AutoCAD.

Чертежи также можно разрабатывать в формате AutoCAD Mechanical, при этом учитываются все особенности работы со слоями.

Все это сближает привычную работу с новой 3D-средой разработки. Autodesk Inventor не заставляет полностью переходить на 3D-проектирование, а наоборот — позволяет продолжать работу в привычном ключе, используя имеющиеся преимущества 3D-моделирования.

Интеллектуальные средства разработки

Autodesk Inventor содержит ряд сервисных функций, упрощающих процесс разработки: параметрические элементы, параметрические ряды и конструктивные пары.

Механизм параметрических элементов дает возможность каждому пользователю без особых усилий создавать собственные конструктивные элементы, из которых можно формировать библиотеки для предприятия. Повторное использование созданных элементов экономит время и способствует стандартизации.

Конструктивные пары удобно применять для компоновки составных изделий; кроме того, они позволяют задавать геометрические зависимости, сохраняемые вместе с деталью и в дальнейшем используемые для быстрого позиционирования деталей внутри изделия.

С помощью параметрических рядов каждый пользователь может создавать библиотеки часто используемых деталей, в результате чего формируются семейства деталей с определенными параметрами.

Помимо этого в Autodesk Inventor имеется исчерпывающая библиотека стандартных деталей: винтов, болтов, шайб, подшипников и т.д.

Интегрированные приложения сторонних производителей

В Autodesk Inventor встроены функции разработки деталей из листового материала, применяемых во многих изделиях машиностроительной отрасли. Программное обеспечение включает настраиваемые инструменты для формирования разверток.

Autodesk Inventor с самого начала разрабатывался как открытая система. Компания Autodesk не стремится к созданию универсальной системы, а всегда работает в сотрудничестве со своими партнерами, программное обеспечение от которых дополняет Autodesk Inventor специальными возможностями.

Результатом такого сотрудничества явилась учрежденная Autodesk группа производителей Mechanical Applications Initiative (MAI). Партнеры поставляют в основном приложения для анализа и управления проектными данными, а также для анализа данных с последующим изготовлением продукции. В MAI входят ведущие производители программного обеспечения в области машиностроения. Инженерным анализом и обработкой данных занимаются компании MSC.Software, ANSYS, SRAC и MDI. Партнерами в сфере производства являются компании OPEN MIND, NC Microproducts и Pathtrace. MAI-приложения взаимодействуют с Autodesk Inventor и между собой, поэтому изменения, вносимые в модель, учитываются в вычислениях и расчетах.

В дополнение к SAT, IGES и STEP партнеры предлагают другие интерфейсы САПР, например CATIA, Unigraphics и др.

Autodesk Inventor также поддерживает интерфейсы различных систем планирования и управления ресурсами предприятий и EDM/PDM-систем, например SAP.

Критерии выбора САПР

При выборе САПР имеет смысл не только руководствоваться функциональностью программного обеспечения, но и принимать во внимание стратегический аспект проблемы. Одним из основополагающих критериев выбора является репутация компании — производителя системы проектирования.

Компания Autodesk является признанным лидером рынка САПР в мире. В различных странах установлено свыше 2,6 млн. лицензионных экземпляров продуктов Autodesk. Столь широкое распространение гарантирует дальнейшее развитие систем автоматизированного проектирования от Autodesk.

Значительная часть прибыли компании Autodesk вкладывается в развитие. Результаты впечатляют: всего за два года было создано пять версий Autodesk Inventor.

Autodesk Inventor — это новый стандарт трехмерного проектирования.

Преимущества Autodesk Inventor Series

Учитывая стремительное развитие современных технологий, было бы неверно сравнивать лишь отдельные возможности систем. По многим критериям Autodesk Inventor имеет неоспоримые преимущества перед аналогичными системами:

возможность выбора — Autodesk Inventor Series поддерживает как 2D-, так и 3D-проектирование;
Autodesk Inventor прост в освоении и удобен в работе;
адаптивное моделирование, реализованное в Inventor, включает не только параметрику;
оптимальная производительность в масштабных проектах;
мощный инструментарий разработки чертежей;
уникальная система взаимодействия в масштабах предприятия.

«САПР и графика» 10'2002

Выбор оптимальной САПР для задач машиностроения