Моделирование сверху-вниз — как задействовать главные преимущества NX CAD

История

Содержанием работы инженера-конструктора является разработка геометрии будущего изделия. Длительное время эта задача могла быть решена только посредством создания плоского чертежа. Созданный по традиционной технологии чертеж является приближенным отображением геометрии, которая существует в воображении конструктора. Таким образом, задуманную форму геометрия обретает только в процессе изготовления готового изделия, или его макета. До недавнего времени традиционная технология разработки геометрии развивалась практически на безальтернативной основе. В результате в конструкторских организациях сложилась устойчивая привычка к ограничениям, которые однажды были наложены процессом черчения на бумаге.

Ограничение №1 — Неполнота

Форма поверхностей и взаимное расположение компонентов в сборках могут быть описаны только конечным числом видов и разрезов. С повышением сложности конструкции, это ограничение становится серьезным лимитирующим фактором и источником ошибок в последующих технологических процессах.

Ограничение №2 — Неассоциативность

Каждый чертежный лист, каждый отдельный вид, размер и символ на чертеже с момента своего создания являются полностью статичными. Таким образом, внесение любого изменения в конструкцию возможно только путем удаления части графической информации на чертежах и перечерчивания ее заново.

Ограничение №3 — Несогласованность

Сборочные чертежи, являющиеся источником концептуальной информации о взаимодействии компонентов, сами по себе не способны оказать влияния на правильность детальных чертежей.  Детали и узлы, которые должны находиться в геометрической связи между собой, находятся в ней только тогда, когда соответствующая графическая информация вручную нанесена на несвязанные между собой чертежи правильным образом.

3D-моделирование

Устоявшаяся привычка многих конструкторских организаций к традиционным ограничениям привела к тому, что при появлении трехмерных САПР, ожидания и требования к ним в ряде случаев оказались заниженными, и потенциал параметрического трехмерного моделирования не был распознан в полной мере. 3D-моделирование было тривиально встроено в устоявшиеся процессы и заняло место двумерного черчения, унаследовав присущие этой технологии ограничения.

Воспроизведение ограничения №1

Трехмерное моделирование позволяет предельно точно описывать форму изделий, однако привычная ориентированность на двумерный чертеж означает на практике стремление к упрощениям. В результате трехмерные модели, построенные конструкторами, оказываются непригодными для использования в расчетных и технологических подразделениях, которые вынуждены перестраивать их заново.

Воспроизведение ограничения №2

Недостаточное использование параметризации приводит к необходимости ручного внесения изменений в модели, что крайне снижает оперативность реакции на изменения, и затрудняет просмотр и анализ альтернативных решений. Также, трехмерные модели нередко используются только как источник получения плоских видов и разрезов, чертежи по которым далее делаются в двумерных САПР безо всякой ассоциативной связи с исходными моделями.

Воспроизведение ограничения №3

Изделия разрабатываются на основе так называемой «восходящей» конструкторской стратегии, при которой все трехмерные модели деталей создаются независимо друг от друга, и их увязка производится вручную только в контексте сборки в макете изделия. Ситуация усугубляется слабым использованием параметризации. Таким образом, в случае изменения геометрии, весь процесс увязки повторяется вручную.

Нисходящая стратегия

Эффективно побороть описанные недостатки позволяет комплексное внедрение трехмерного моделирования на основе нисходящей конструкторской стратегии. При данной стратегии разработка изделия ведется сверху-вниз: от концептуальных параметров к проработке общей компоновки изделия, и далее к проработке отдельных узлов и входящих в них деталей. Разработка изделия по традиционной технологии также ведется от общего к частному, но ключевое преимущество нисходящей стратегии заключается в том, что связи между параметрами верхнего уровня и деталировкой присутствуют не только в воображении конструктора, а создаются физически внутри макета. Геометрия создается увязанной между собой уже на стадии разработки, что устраняет необходимость дополнительного согласования и проверок, и радикально снижает вероятность появления ошибок собираемости. Параметризация макета дает возможность оперативного внесения изменений и быстрой оценки альтернативных вариантов решений по сценарию «что‐если».

Контрольная структура

Различные реализации нисходящей стратегии допускают разный состав ее элементов. Для NX CAD традиционным является наличие контрольной структуры, исходной, рабочей, и результирующей частей. Контрольной структурой называется служебная сборка, объединяющая все части между собой и служащая базой для создания устойчивых связей между ними.

Сверху-вниз

Контрольная структура

 

Исходная часть

Исходная часть — это концептуальная модель, которая включает в себя базовую геометрию и основные параметры, относящиеся ко всему изделию. Данные свойства ассоциативно применяются ко всем деталям изделия, которые должны им соответствовать. При изменении каких-либо параметров исходной части, изменяются и связанные с ними детали. Таким образом, все конструкторы получают единый источник ключевой информации, которую они используют напрямую, и которая всегда является актуальной.

Сверху-вниз

Исходная часть

 

Сверху-вниз

Выражения в исходной части

 

Рабочая часть

Рабочая часть — это служебная модель, в которой содержится необходимая обстановка. Деталь разрабатываются в контексте данной обстановки, и, таким образом, обеспечивается взаимная согласованность геометрии составляющих элементов изделия. При внесении изменений в геометрию деталей, входящих в обстановку, эти изменения ассоциативно отслеживаются в рабочей части, и отражаются на разрабатываемой детали.

Сверху-вниз

Рабочая часть

 

Результирующая часть

В результирующей части располагается электронный макет изделия. В силу того, что проработка геометрии производится в рабочей части, и там же находится основная часть ссылок на геометрию, макет изделия разгружается от излишней информации, и обладает корректными физическими характеристиками.

Сверху-вниз

Результирующая часть

 

Структура предприятия

Нисходящая стратегия органично вписывается в существующие структуры конструкторских организаций. Принятые стадии разработки проекта и разделение задач по отделам отражается в контрольной структуре, и устоявшиеся процессы не претерпевают изменений.

Реализация на базе NX CAD

Преимущества NX

NX позволяет максимально эффективно реализовывать нисходящую конструкторскую стратегию благодаря наличию следующих конкурентных преимуществ:

  • Единый формат файла PRT
  • Набор инструментов создания геометрических ссылок WAVE

Формат PRT

Универсальный формат файла PRT не делает различия между деталью и сборкой. Любая деталь после присоединения к ней другой детали становится сборкой, при этом не меняется ни режим работы программы, ни набор инструментов. Основным преимуществом единого формата файла PRT является отсутствие границ внутри сборки. C точки зрения копирования геометрии, дерево сборки NX полностью прозрачно. Это позволяет ассоциативно копировать геометрию между любыми уровнями вложенности, и в любом направлении.

WAVE

WAVE — это инструмент, позволяющий ассоциативно копировать геометрию из одного файла модели в другой. Копировать можно любые геометрические объекты — твердые и листовые тела, системы координат, вспомогательные оси и плоскости, эскизы, кривые и точки, а также числовые параметры. Все изменения в исходной геометрии по умолчанию отслеживаются во всех ее WAVE‐копиях. Допускается создавать WAVE‐копии геометрии на определенной стадии исходного дерева построения. При необходимости можно временно подавлять обновление WAVE‐копий геометрии, или создавать неассоциативные копии. Создание, поддержание и обновление WAVE‐ссылок в контрольных структурах находится под полным контролем конструкторов. Подавление обновления WAVE‐копий геометрии широко применяется для управления процессом. Изменения на верхних уровнях контрольной структуры применяются к деталировке только в строго определенный момент. 

Сверху-вниз

WAVE-ссылки

 

PRT+WAVE

Сочетание формата файла PRT и набора инструментов WAVE предоставляет максимальную гибкость при построении в NX контрольных структур и последующей работе с ними. Созданные в NX контрольные структуры с легкостью масштабируются под требования конкретных проектов, при этом не меняется ни методология, ни принципы управления связями. 

Устранение ограничений

Реализованная на базе NX нисходящая конструкторская стратегия позволяет эффективно побороть все упомянутые ограничения традиционных подходов к созданию конструкторских моделей и рабочей документации на изделия.

Устранение ограничения №1

Конструкторская трехмерная модель к контексте нисходящей стратегии является ключевым источником геометрической информации. Она создается в контексте обстановки, и сама служит обстановкой для других моделей. Информация, заложенная в модели, напрямую используется всеми подразделениями предприятия — CAM, CAE, и подобными. Нисходящая стратегия диктует необходимость максимальной достоверности закладываемой в модель геометрической информации, и предоставляет для этого все условия. Таким образом устраняется традиционное ограничение, связанное с неполнотой отображаемой на чертеже информации. Основным источником данных становится модель.

Устранение ограничения №2

Неассоциативность разрабатываемой документации устраняется посредством перевода процесса разработки чертежей на базу тех же трехмерных САПР, в которых разрабатывается геометрия.  Моделирование в контексте нисходящей стратегии стоится с максимально широким применением параметризации, геометрических связей, и элементов повторного использования. Параметризованные модели обновляются автоматически при изменении числовых параметров или геометрических ссылок, положенных в их основу. Таким образом, необходимость ручного внесения изменений в модель или чертежи сводится к минимуму.

Устранение ограничения №3

Созданные по нисходящей стратегии модели являются полностью согласованными в силу того, что все детали и сборки проектируются в контексте соответствующей обстановки, и под управлением контрольных структур. Все изменения, вносимые в какую-либо часть конструкции, управляемо распространяются на все прочие зависящие от нее части. Концептуальные параметры верхнего уровня, компоновочные схемы, сборочные модели узлов и т.д. непосредственно связываются с составляющими их компонентами посредством геометрических ссылок, и оказывают на них предсказуемое влияние. Таким образом, устраняется разрыв между параметрами верхнего уровня и деталировкой.

NX CAD

Потенциал параметрического трехмерного моделирования NX CAD, формата файла PRT и набора инструментов WAVE наиболее полно задействуется при реализации нисходящей конструкторской стратегии. Данная стратегия, в сочетании с внедрением NX CAE и NX CAM, способна значительно сократить время разработки продукта и снизить число ошибок на стадиях разработки и изготовления. Работа в контрольных структурах принципиально не отличается от повседневной деятельности опытных пользователей NX. Внедрение нисходящей стратегии вполне доступно любой конструкторской организации, освоившей NX CAD.

Видео

Пытались ли вы применить моделирование сверху-вниз для разработки своего продукта? Были ли у вас с этим проблемы? Каким образом эта стратегия смогла улучшить ваши процессы конструирования?

Добавить комментарий