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.

Промышленный дизайн

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.

Проектирование, выпуск технической документации

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).

Производство

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.

Все основные операции токарной обработки объединены в специальном модуле, что предоставляет технологу мощные функциональные возможности черновой и чистовой обработки, проточки канавок, нарезания резьб и сверления на токарном станке. Автоматическое определение области обработки для черновых и чистовых операций позволяет быстрее получить результат – особенно при последовательных операциях. Очень информативна анимация процесса обработки: на экран выводится трехмерная заготовка, в процессе воспроизведения операции отображается удаление материала. Инструмент, используемый для всех типов токарной обработки, легко определить самостоятельно при помощи набора параметров либо взять из заранее сформированной на предприятии библиотеки инструмента.

Для фрезерной обработки рабочее место технолога в зависимости от сложности решаемых задач может оснащаться различным набором имеющихся в CAM-модулях инструментов. Такой подход позволяет получить решение, оптимальное по критерию стоимость/эффективность, дать инженеру возможность формировать такие траектории инструмента, которые могут быть реализованы на имеющемся станочном парке предприятия.

На этапе черновой обработки имеется возможность создать необходимую траекторию на элементах самой сложной формы. Если обрабатываемая геометрия была создана в других системах и после передачи обнаружилось множество перекрытий и разрывов между поверхностями, инструмент системы позволит либо их скорректировать, либо обработать с заданной точностью. Таким образом процесс черновой обработки практически полностью автоматизирован.

На этапе чистовой обработки инженеру предлагается большой выбор средств получения траекторий инструмента как для трехосевой обработки, так и для пятиосевой, когда обеспечивается полная свобода пространственной ориентации оси фрезы. Система имеет интеллектуальные функции выбора области обработки, обеспечивает использование множества методов и шаблонов обработки, включая обработку по границам, радиальную, по концентрическим окружностям, зигзагом вдоль заданной траектории, спиральную и произвольную обработку. Кроме того, имеются методы контроля режимов резания при перемещении инструмента вверх и вниз, а также по спирали. Можно определить и сохранить границы необработанных областей.

При пятикоординатной обработке предусмотрена возможность задания оси инструмента с использованием параметров поверхности, дополнительной геометрии, а также геометрии, задающей траекторию резания. Обеспечивается высокое качество обработки поверхности детали.

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.

Специальный модуль обеспечивает электроэрозионную обработку деталей в режиме двух и четырех осей, с использованием моделей в проволочной геометрии или твердом теле. При редактировании и обновлении модели все операции сохраняют ассоциативность. Предлагаются различные виды операций – например, наружная и внутренняя обработка с множеством проходов и обработка с полным сжиганием материала. Также поддерживаются траектории, учитывающие расположение прижимов на заготовке, различные типы проволоки и режимы работы генератора. Как и при фрезерных операциях, впоследствии применяется инвариантный постпроцессор для подготовки данных под конкретный станок. Поддерживаются популярные электроэрозионные станки: AGIE, Charmilles и другие.

Инженерный анализ

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.

Создание механизма включает в себя следующие этапы:

• определение звеньев механизма в виде набора любых геометрических элементов: твердых тел, поверхностей, кривых, точек;
• задание кинематических связей между звеньями: вращение в плоскости, линейное перемещение, вращение с перемещением вдоль оси вращения, винтовая пара, ременная передача, кардан, сферический шарнир, двухосевое перемещение в плоскости, зубчатая рейка, зубчатая передача, движение точки по кривой и «обкатка» кривой по кривой;
• определение пружин (вращательного и поступательного движения), демпфирующих элементов и элементов смешанного типа;
• задание приложенных сил и крутящих моментов, а также различных случаев, являющихся результатом взаимодействия двух тел;
• задание закона движения в виде стандартной линейной функции, гармонической функции, некоей функции движения общего вида.

По завершении этих этапов задается временной интервал, осуществляется имитация движения.
Чтобы добиться оптимального результата, требуемых показателей работы механизма, необходимо порой создать и рассчитать различные «сценарии» (или, иначе говоря, варианты) поведения изделия. В этом поможет навигатор дерева «сценариев». Новый «сценарий» работы механизма можно получить на основе существующего: его копированием с последующим внесением изменений. Такая функция не требует повторного определения механизма. Быстрый прямой выход на внесение изменений в геометрию деталей, определенных в качестве звеньев, упрощает проверку различных вариантов размещения и работы механизма.

Для проведения исследований различных вариантов конструкции (которые могут отличаться друг от друга геометрическими размерами, наличием или отсутствием конструктивных элементов, материалом, условиями нагружения, закреплением и т.д.), как и в случае работы с механическими системами, назначаются «сценарии». Чтобы исключить необходимость повторного определения некоторых данных, новый «сценарий» можно получить на основе ранее созданного, данные которого будут унаследованы автоматически.

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.

Специальные приложения

Среди технологических приложений системы Unigraphics следует отметить область проектирования и изготовления деталей из листовых материалов. Здесь инженеру также предоставлены большие возможности. Процесс создания модели близок к процессу изготовления детали. Каждый шаг построения модели может рассматриваться как стадия обработки, то есть превращения плоского листа в требуемую деталь.

Помимо общих задач проектирования, конструирования и выпуска технической документации зачастую требуется решать достаточно специальные задачи проектирования.

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.

Развертки различных деталей в любом количестве можно использовать для оптимальной раскладки на листовую заготовку. Выбираются детали, которые следует раскладывать, количество копий и тип используемой заготовки. «Автоматическая раскладка» позволяет выбирать между альтернативными стратегиями, контролируя размещение раскладываемых деталей. Программа оптимизирует смену инструмента и вырубку деталей для минимизации перемещения листа.

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.

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.

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.