Система Автоматизации Проектных Работ - Unigraphics NX.

CAD/CAE/CAM Unigraphics — система высокого уровня, предназначенная для решения всего комплекса задач, стоящих перед инженерами на всех этапах создания сложных технических изделий (предварительное проектирование, этап инженерного анализа и оптимизации конструкции, изготовление). По всему миру Unigraphics широко используется в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, общем машиностроении, производстве бытовой техники, игрушек, медицинских инструментов. Рабочее место представляет собой набор модулей, каждый из которых отвечает за определенные функции. Это позволяет составить оптимальный набор для решения задач дизайнера, конструктора, прочниста, технолога.

Unigraphics.

Unigraphics Studio for Design.

Unigraphics.

Unigraphics.

История создания Unigraphics NX.

Первоначально САПР система NX носила название Unigraphics. ПО Unigraphics было разработано компанией United Computing. В 1976 компания McDonnell Douglas (сегодня Boeing) приобрела United Computing и впоследствии была образована McDonnell Douglas Automation Unigraphics Group. Компания EDS приобрела данный бизнес в 1991. После приобретения EDS компании Structural Dynamics Research Corporation (SDRC) в 2001, продукт Unigraphics был объединен с САПР системой I-DEAS, разработанной SDRC. Постепенное добавление функциональных возможностей I-DEAS в основной код системы Unigraphics стало основой существующей линейки продуктов NX.

Сегодня NX — флагманская CAD/CAM/CAE-система от компании Siemens PLM Software (до 1-го октября 2007 года UGS PLM Software, подразделение Siemens Automation & Drives). NX широко используется в машиностроении, особенно в отраслях выпускающиех изделия с высокой плотностью компоновки и большим числом деталей (энергомашиностроение, газотурбинные двигатели, транспортное машиностроение и т.п.) и/или изготавливающих изделия со сложными формами (авиационная, автомобильная и т.п.). NX поддерживает широкий спектр операционных систем, включая Windows, UNIX и Linux, с возможностью одновременного использования нескольких ОС.

В версии NX 6, выпуск которой состоялся 30 июня 2008 г., реализована синхронная технология моделирования. Данная технология позволяет применять два основных подхода к моделированию параметрическое проектирование и прямое редактирование. Благодаря синхронной технологии расширены возможности функции Design Freedom, которая впервые появилась в предыдущей версии NX 5. Она определяет функции конструктивных элементов, не требуя описания элементов и их ограничений вручную. Новые методы выбора объектов автоматически распознают логические и внутриэлементные взаимосвязи даже на моделях, импортированных из других САПР, что способствует многократному использованию проектных данных.

Последняя версия NX 7 вышла в 2009 году. Это примерно 25-я версия программы, впервые представленной публике в 1973 году. Программа использует ядро геометрического моделирования Parasolid. Основными конкурентами программы являются CATIA от Dassault Systеmes и Pro/ENGINEER от Parametric Technology Corporation.

Промышленный дизайн.

Средства промышленного дизайна в NX предназначены для: моделирования поверхностей свободной формы, визуализации, автомобильного дизайна, решения задач обратного инжиниринга, интеграции с конструкторскими САПР (CAD), средствами инженерного анализа (CAE) и технологическими САПР (CAM).

• Unigraphics Studio for Design — это возможность быстрого и точного отображения различных вариантов, не ограничивающая свободы действий дизайнера, это соединение промышленного дизайна и современных средств инженерного анализа в одном интегрированном пакете. Такое решение снимает вопросы совместимости и потери данных, не требует обучать будущих пользователей множеству прикладных программ. На внешний вид изделия влияют не только эстетические или инженерные соображения, но и ограничения компоновки и изготовления. Поэтому промышленный дизайнер, который в конечном счете отвечает за эстетику и удобство изделия, должен иметь возможность корректировать форму изделия на всех этапах разработки. Разработчики Unigraphics это учли: дизайнер и конструктор работают в одной системе, модель строится только один раз, ассоциативность позволяет отражать изменения внешнего вида изделия на всех этапах его проектирования. Unigraphics предлагает решение Studio for design: набор инструментов для решения задач промышленного дизайна. Предоставляемые возможности ни в чем не уступают возможностям специализированных программ.

  Дизайнеру предлагаются инструменты создания и управления внешним видом поверхностей, позволяющие с точностью до микрона строить модели очень сложных форм. Поверхности свободной формы растягиваются, сжимаются и сдвигаются перемещением ползунка в диалоговом окне. Для динамического анализа качества поверхности используется специальный инструмент, посредством которого можно оценивать ее форму. (Насколько это важно — известно каждому специалисту. Например, нарушение непрерывности второй производной на поверхности автомобиля означает различимый глазом блик, в аэро- и гидродинамике — местное изменение условий обтекания.) Результаты анализа могут быть получены как в графической, так и в численной форме. Инструменты визуализации позволяют дизайнеру подготовить наглядные презентации без изготовления дорогостоящих макетов. Доступны функции наложения различных текстур и материалов, что обеспечивает требуемую реалистичность без моделирования сложных рельефов поверхности. Дизайнер также может создавать спецэффекты и вставлять растровые изображения. Для достижения искомого результата можно менять источники света, цвет, тени, фоновое изображение. Возможно динамическое построение фотоизображений на одном либо нескольких видах и даже на фрагменте вида модели.

• NX Mach Series Industrial Design Styling — средства для автоматизированного промышленного и автомобильного дизайна;

• NX Render и NX Visualize — создание фотореалистичных изображений изделий.

Проектирование, выпуск технической документации.

В системе Unigraphics реализована разработка сборок большого размера, причем обеспечивается создание сборочной модели как сверху вниз, так и снизу вверх. Иначе говоря, либо из готовых деталей формируется сборка, либо в одном файле создаются модели разных деталей, а затем они определяются как компоненты, составляющие данную сборку. Заранее определять файл как сборочный не обязательно, при необходимости он будет определен в этом качестве де-факто, по ходу работы над проектом. Можно создавать сборку любой глубины вложенности, состоящую из неограниченного количества компонент.

Многократно увеличивает возможности системы Unigraphics применение технологии wave. По этой технологии все управление проектом организуется в виде так называемой управляющей структуры, которая состоит из нескольких наиболее важных параметров, задающих функциональные характеристики изделия и связанных со всей моделью посредством многоуровневых управляемых ассоциативных связей. Это дает возможность быстро создавать новые изделия на основе общей архитектуры продукта, а также строить описание продукта в терминах прикладного значения. Ассоциативная связь управляющей структуры с последующими детальными проработками позволяет автоматически распространить изменения в структуре проекта на все лежащие ниже более детализированные представления изделия. Таким образом обеспечивается наиболее рациональный и экономически эффективный способ создания, сопровождения и оценки новых продуктов, содержащих новые концептуальные решения.

Unigraphics — это система трехмерного твердотельного гибридного моделирования, предоставляющая инженеру все необходимое для работы с твердым телом, поверхностью и каркасной моделью. Все функции работы с твердым телом и поверхностью отражены в полностью ассоциативном, параметрическом дереве построения. Навигатор наглядно представляет элементы модели и порядок ее построения, позволяет выбрать конструктивные элементы, оперативно менять их и связи между ними. Историю построения модели можно просмотреть пошагово, конструктивные элементы допускается копировать и вставлять в модель. Количество элементов, из которых строится деталь, не ограничено. Используя методы геометрического конструирования, вы можете вносить необходимые изменения как в параметризованную, так и непараметризованную модель, а также преобразовывать поверхности и твердые тела в типовые элементы и вносить их в конструкторскую базу данных.

Полнофункциональные электронные таблицы позволяют задавать не только сложные системы уравнений, но и геометрические выражения. Вы можете создавать семейства деталей и управлять ими, проводить итерационный анализ по заданным критериям, составить библиотеку стандартных изделий, используемых на вашем предприятии.

Контекстный поиск, управление изменениями, обнаружение пересечений, мощные средства визуализации, управление данными — все это гарантирует сохранение целостности данных на протяжении процесса проектирования. При моделировании сборок согласованная работа всего коллектива разработчиков осуществляется в рамках единой концепции и единых требований к разрабатываемому изделию. В зависимости от текущих задач разработчик может оперативно настроить рабочую среду сборки, а при открытии сборки контролировать загрузку компонент. Использование фильтров по атрибутам, именам компонент и их пространственному положению позволяет определить и затем загрузить в сборку только те детали, которые находятся в определенной области, либо детали с определенными атрибутами. Таким образом входящие в сборку детали создаются и изменяются в контексте данной сборки. Это позволяет уже на ранних этапах проектирования обнаружить и устранить ошибки, оперативно провести необходимые изменения и снизить стоимость таких изменений. Значительно упрощает работу наличие ассоциативной связи между деталями: при изменении одной детали все связанные с ней автоматически перемещаются или даже меняют свою геометрию.

Существует возможность упрощать точные модели, заменяя их условными телами, что особенно удобно при анализе вариантов, когда важны лишь примерные очертания объекта, обозначающие место его расположения. Большую помощь при работе со сборкой окажет графический навигатор, который поможет быстро найти нужную компоненту, изменить способ изображения компоненты в сборке. Система моделирования сборок располагает собственными средствами контроля пересечений деталей и расчета массово-инерционных характеристик сборочных узлов. Эти средства оптимизированы для работы в сборке с большим количеством деталей. Такие расчеты вы можете итеративно проводить по ходу проектирования изделия. Трехмерная модель большой сборки позволяет разработчику оценить возможность монтажа и демонтажа различных агрегатов проектируемого изделия, удобство доступа к ним. Создавать сложные полноразмерные макеты больше не требуется. Все это вместе с ранним обнаружением взаимных пересечений деталей позволяет не только повысить качество проекта, сократить время его создания и уменьшить затраты, но и исключить целые этапы разработки.

Среда подготовки чертежной документации включает набор средств, с помощью которых на базе существующей трехмерной геометрической модели твердого тела, проволочной модели и эскизов можно создать любой чертеж. Вы можете создать чертеж любой сложности и по любым стандартам. Полная ассоциативная связь чертежа с геометрической моделью позволяет в любой момент получить чертеж, точно соответствующий геометрической модели.

Основные функциональные возможности при работе с чертежами: графический интерфейс с широким использованием пиктограмм; интерактивная настройка графических атрибутов; наследование свойств существующих графических элементов чертежа; автоматическое построение ортогональных и дополнительных видов с удалением невидимых линий; автоматическая простановка размеров на геометрии, построенной по эскизам; ассоциированные с геометрией спецсимволы (сварка, чистота поверхности, допуски на геометрические отклонения); автоматическое создание спецификаций состава изделия; удобные функции задания и редактирования текста. Есть возможность управлять изображением, скрывая или показывая отдельные чертежные объекты согласно заданным условиям. Кроме того, вы можете указать, следует ли сечь ту или иную деталь, пересекаемую секущей плоскостью (в некоторых случаях, например, не показываются разрезы болтов и валов).

Инженерный анализ

Пакет средств инженерного анализа NX Digital Lifecycle Simulation — основа системы анализа в NX, работающей под управлением Teamcenter. Данный пакет интегрирован с приложением NX Design и использует возможности и ресурсы как NX, так и Teamcenter. NX Nastran является инструментом для проведения компьютерного инженерного анализа (CAE) проектируемых изделий, который позволяет решать большинство расчетных задач при создании изделия. NX Nastran обеспечивает анализ напряжений и разрушений, вибраций, усталости и долговечности, передачи тепла, шума/акустики и аэроупругости. Система обеспечивает интеграцию с большим числом CAE приложений. В системе Unigraphics реализована возможность создания и анализа сложных механических систем с большими относительными перемещениями. Имеющиеся средства позволяют осуществлять статический, кинематический и динамический анализ механических систем.

Имитация движения механизма позволяет непосредственно увидеть движение его частей. Это важно, но зачастую этого бывает недостаточно. Unigraphics предоставляет в распоряжение инженера инструмент постановки задач анализа пересечений, минимальных зазоров и трассировки двигающихся деталей. При последующей имитации движения можно поставить разные условия: остановить движение при соприкосновении или уменьшении зазора между деталями, создать тело в пересечении указанных звеньев, дать сообщение о нарушении условия и продолжить движение. Анализ работы механизма включает в себя также возможность определения и представления в табличном или графическом виде полей перемещений, скоростей и ускорений интересующих точек. Анализируются силы реакций, которые могут быть использованы для расчета на прочность данных деталей.

Для решения задач моделирования механических нагрузок и процессов теплопередачи, прочностного анализа проектируемой конструкции используется специальный инструмент, который, как и все предыдущие, глубоко интегрирован и ассоциативно связан с базой данных системы. Определить механизм можно как на основе простого набора отдельных моделей в одной части (файле), так и на уровне сборки. Последний вариант удобнее: он позволяет преобразовать заданные сборочные ограничения (условия стыковки) в кинематические связи. Здесь реализуется еще один базовый принцип unigraphics: единожды введенная информация используется в работе остальных модулей при решении самых разных задач.

В системе Unigraphics предусмотрены специальные средства, позволяющие построить сетку конечных элементов на основе существующей геометрии. Поддерживаются такие элементы, как оболочки (треугольники и четырехугольники) для листовых изделий, тетраэдры для твердых тел, а также различные линейные элементы, включая балки, гибкие связи, пружины. Прямо на модели можно задавать местную и общую плотность сетки. Все выполненные построения ассоциативно связаны с моделью детали, а потому при изменении параметров детали меняются автоматически. Данные об узлах и элементах можно отображать различными способами.

Когда модель конечных элементов построена, происходит передача данных в указанное расчетное приложение. Собственный инструмент Unigraphics предлагает широкий выбор методов расчета, включая линейную статику, собственные колебания, потерю устойчивости, поддержку контактных элементов и расчет стационарных тепловых потоков. Поддерживаются изотропные, ортотропные и анизотропные модели материалов; также могут быть учтены температурные изменения материала. Результаты анализа напряженно-деформируемого состояния изделия представляются в интуитивно понятном цветном графическом виде, облегчающем их интерпретацию. Они могут быть показаны в виде мультипликации, а данные различных «сценариев» (случаев нагружения) можно сравнивать в одном и том же окне результатов.

Такой подход, основанный на назначении и анализе «сценариев», позволяет еще на ранних стадиях проекта манипулировать различными вариантами изделия и находить оптимальное конструкторское решение. Для моделирования литья пластмасс создан специальный модуль, имеющий препроцессор, средства анализа как такового и постпроцессор. Задав расчетную модель, ассоциативно связанную с геометрией детали, можно проанализировать процесс литья по времени заливки, по вероятности образования пузырьков воздуха, линий спая потоков и вероятности получения полной отливки. При расчете используется библиотека типовых материалов. Имеются средства наглядной эмуляции процесса на закрашенной или каркасной геометрии. Результаты анализа включают анимацию движения фронта отливки, время заполнения, расположение линий стыка, степень заполнения и изменение температур в процессе отливки. Все это позволяет оценить пригодность созданной модели и при необходимости внести в нее изменения.

Проектирование оснастки и Подготовка производства.

CAM (Computer Aided Manufacturing) модули системы Unigraphics являются одними из лучших в мире. Генератор ЧПУ программ выполнен на основе хорошо себя зарекомендовавших процессов обработки. Он включает правила обработки, предназначенные для создания программ при минимальном участии инженера. Распределение данных между модулем проектирования и остальными модулями Unigraphics (в том числе и модулями cam) строится на основе концепции мастер-модели. Набор операций, при помощи которых был смоделирован ваш объект, гарантирует, что конструкция, которую удалось спроектировать, может быть изготовлена. Ассоциативная связь между исходной параметрической моделью и сформированной траекторией инструмента делает процесс обновления последней быстрым и легким.

Чтобы запустить программу на определенном станке, ее необходимо переписать в машинных кодах этого станка. В систему Unigraphics включен специальный модуль определения постпроцессоров для любых управляющих стоек и станков с ЧПУ. Программа постпроцессора создается в виде исходного текста на языке tcl, что открывает широкие возможности внесения в постпроцессор любых уникальных изменений.

Огромную экономию времени при предварительной или окончательной обработке изделия гарантирует специальная функция, которая анализирует всю геометрию детали и находит точки двойного контакта. Иначе говоря, определяет угловые сопряжения поверхностей. Процессор автоматически генерирует однократные или многократные проходы инструмента для удаления материала в этих областях. В ситуациях, когда инженеру требуется контролировать каждый шаг создания траектории инструмента, на помощь ему придет функция, которая позволяет в интерактивном режиме создавать траекторию инструмента по частям, сохраняя полный контроль на каждом шаге. При этом предоставляется возможность генерировать множество проходов по поверхности, определив полный припуск для обеих поверхностей.

Специальные приложения

• Осуществить разводку сложных подсистем коммуникаций (проводов, трубопроводов, кабельных каналов, металлоконструкций) в сборке помогут специальные приложения, различающиеся характером сечений трасс, с которыми они работают. Без использования этих возможностей при разработке сложных изделий до 80% всех трубопроводов приходится корректировать на макетах либо первых образцах и выпускать чертежи на них только после получения шаблонов труб.

• В гидравлических, пневматических трассах и электрических жгутах используются круглые сечения, для металлоконструкций систем отопления и вентиляции применяются сечения произвольной формы. Каждое приложение имеет свою библиотеку стандартных элементов: наборы разъемов, фитингов и крепежных элементов. Для построения сложных пространственных трасс в уже созданной сборке предназначены специальные инструменты. Результаты работы включают точный расчет длин кабелей, таблицы сгибов труб, расчет диаметров жгутов кабелей, автоматизированное построение схем разводки и значительно упрощенную процедуру построения спецификаций.

• Выполнить трехмерную прототип-модель раскладки электропроводки поможет еще один специальный модуль системы Unigraphics. Исходной информацией для прокладки кабелей является таблица соединений, которая может быть получена из своей программы. Работая в трехмерном пространстве, конструктор намечает расположение осевых линий будущей проводки и электронных блоков. Далее система проверяет наличие всех необходимых соединений, заменяет осевые линии твердотельными моделями жгутов, контролируя минимальный радиус изгиба, и выпускает спецификацию.

• Набор конструктивных элементов для создания листовых изделий включает сгибы, фланцы, врезные фланцы, фланцы общего вида, скобы, буртики, штамповку, отверстия, прорези и вырезы. Каждый конструктивный элемент полностью параметризован и создает такую геометрию, которая может быть корректно построена в условиях сложной топологии; каждый конструктивный элемент использует информацию о деформациях материала при изгибе; с каждым элементом ассоциированы изменяемые формулы, характеризующие сгиб, а также стандартные свойства материала. Для сокращения времени обучения и увеличения производительности при построении сложных скоб, уголков и гофров существует специальный советник процесса. Средства построения развертки позволяют получить конфигурацию заготовки и вычислить критичные размеры для сгибов и других элементов. Развертка полностью ассоциативна с пространственной моделью.

• Для проектирования штампов листовых деталей создан специальный модуль, который дает возможность получить полностью готовый к производству штамп (производится определение линий разъема штампа, назначение и установка последовательности технологических операций, проектирование вспомогательных и связующих поверхностей и т.д.). Автоматизировано построение переходной и прижимной поверхностей, создание структуры сборки штампа со всеми стандартными деталями (заготовки для матрицы, пуансона, прижима, плиты крепления, колонки, втулки, крепеж и т.д.). Определение положения детали в штампе по различным критериям также выполняется автоматически. Еще одна важная функция — учет эффекта пружинения металла в штампе. Использование этой функции позволяет исключить так называемые лицевые дефекты на корпусных деталях автомобиля.

• Модуль проектирования прессформ для деталей, изготавливаемых из пластмасс, позволяет автоматизировать процесс конструирования и экономит немало времени. Модуль помогает пользователю выполнить последовательный набор операций проектирования прессформ. Автоматизированы следующие процессы: импорт данных и создание отдельного проекта для прессформы, создание семейства прессформ и расчет усадки. Полностью автоматизирована функция определения полостей штампа, включая определение линий разъема штампа.

• Автоматизировать процесс проектирования и моделирования, оптимизировать конструкцию зубчатых передач и редукторов поможет модуль проектирования зубчатых передач. Используя заложенную в нем методологию, конструктор создает зубчатые механизмы, подшипники, шпоночные соединения и т.д. Набор конструкторских шаблонов может использоваться для создания различных трансмиссионных схем. Создаются точные геометрические модели отдельных деталей. Конструктор может определять параметры зубьев, проектировать редукторы и производить расчет конструкции на прочность.

• Еще один модуль позволяет проектировать сварные соединения с использованием наиболее широко применяемых в промышленности методов сварки. Конструктор может спроектировать точечную сварку, роликовый сварной шов и дуговую сварку различной формы (проточки, пазы, ребра и т.д.). После создания модели автоматически создаются чертеж и сопровождающая документация. Модуль поддерживает также создание клеевых соединений.

Внимание!!! --- Предлагаем вам обсудить и дополнить данную статью. --- Внимание!!!

Ссылки:

• Об аторе статьи
• Программное обеспечение: unigraphics-nx