Галина Садчикова, к.т.н., доцент кафедры атомной энергетики, Балаковский инженерно-технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета Московского инженерно-физического института

В данной статье рассматриваются результаты внедрения системы автоматизированного проектирования NX фирмы Siemens Plm Software в учебный процесс в высшем учебном заведении. Дано обоснование необходимости применения современных информационных технологий при обучении студентов машиностроительного профиля и выбора программного продукта. Автор дает описание этапов изучения модулей программы в привязке к конкретным курсам, рассматривает особенности программы NX, требующие создания баз стандартных и унифицированных изделий. В статье также приведены примеры разработок, выполненных студентами в различных модулях программы.

Введение

Продукция современных машиностроительных предприятий характеризуется высокой сложностью и точностью. Кроме того, для производства конкурентоспособных изделий необходимо обеспечить малые сроки проектирования и внедрения как новых изделий, так и модификаций уже выпускаемых. Подобную задачу невозможно решить без применения современных программных продуктов как для конструкторской и технологической подготовки производства, так и для инженерного анализа, то есть CAD/CAM/CAE­систем.

Такая ситуация в промышленности, а также необходимость повышения качества обучения студентов для их востребованности на современном рынке труда требует соответствующей подготовки выпускников высших учебных заведений по направлениям и специальностям, связанным с машиностроением.

В Балаковском инженерно­технологическом институте - филиале Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (БИТИ НИЯУ МИФИ) с 2007 года ведется обучение студентов по направлению «Конструкторско­технологическая подготовка машиностроительных производств» (КТОП) и специальности «Технология машиностроения» (ТМС) в системе автоматизированного проектирования NX фирмы Siemens PLM Software.

Программа NX наряду с программами СATIA и Pro/E относится к «тяжелым» системам автоматизированного проектирования и характеризуется большими функциональными возможностями, высокой производительностью и стабильностью работы. Программа NX поддерживает разработку и изготовление изделия на всех этапах жизненного цикла - от создания трехмерных моделей деталей, сборок и чертежей до формирования программы для изготовления детали на станке с ЧПУ и проектирования цехов. Кроме того, программа использует графическое ядро Parasolid (собственная разработка), которое является стандартом для многих систем автоматизированного проектирования различного уровня, что обеспечивает возможность обмена данными между этими системами и программой NX.

Фирма Siemens PLM Software предоставляет высшим учебным заведениям полнофункциональные бесплатные университетские лицензии, что очень важно для бюджетного учреждения. Это во многом и определило выбор данной программы для изучения в нашем институте.

Этапы изучения NX

До внедрения NX в учебный процесс преподаватели кафедры машиноведения прошли обучение на базе представительств фирмы Siemens в Москве и Нижнем Новгороде. Обучение проведено по модулям «Моделирование», «Сборка» и «Обработка». По результатам обучения получены сертификаты. Следует отметить, что обучение по модулю «Моделирование» (базовый курс) проведено в Московском представительстве компании для преподавателей вузов, работающих с данной программой, бесплатно, на остальные курсы даны значительные скидки.

Студенты начинают изучать NX на третьем курсе в рамках дисциплины «Интегрированные компьютерные технологии проектирования и производства (CAD/CAM­системы)», которая рассчитана на два семестра. В первом семестре на обзорных лекциях студенты знакомятся с существующими системами автоматизированного проектирования, применяемыми в машиностроении, - от простейших до полнофункциональных. Затем подробно рассматриваются структура, функциональные возможности и особенности работы в программе NX. На практических занятиях изучение программы начинается с базовых понятий, таких как настройка интерфейса, системы координат, работа со слоями, методы закраски, масштабирование, просмотр изображения.

Важным этапом изучения программы является работа в разделе «Эскиз». На этом этапе студенты разрабатывают эскизы моделей с учетом размеров, ограничений и других инструментов раздела. Далее на базе эскизов и средств раздела «Моделирование» разрабатываются трехмерные модели - сначала по готовым примерам, затем по производственным чертежам.

Трехмерное моделирование имеет огромные преимущества. Трехмерные системы позволяют смоделировать изделие с последующим созданием чертежей. Модель можно изучать с любой точки, меняя масштаб изображения. При этом можно найти ошибки в проекте, а также выполнить проверку изделия на собираемость, что необходимо для последующего изготовления. Трехмерные модели являются основой для инженерных расчетов, анализа изделий на функциональность, прочность, долговечность, устойчивость к нагрузкам. По трехмерным моделям рассчитываются масс­инерционные характеристики, объем и другие важные физические параметры деталей и сборок. По трехмерным моделям автоматически формируются программы для станков с ЧПУ.

Единожды разработанную трехмерную модель можно многократно использовать для создания семейства аналогичных объектов. Очень важно, что наглядность при трехмерном моделировании повышает интерес студентов к процессу проектирования.

Следует отметить хорошую методическую поддержку со стороны разработчика. На сайте Siemens в свободном доступе находятся учебники по разделам конструкторской подготовки, технологической подготовки и инженерному анализу. Также можно пользоваться готовыми файлами­заготовками, работа с которыми описана в учебниках , , .

На производственной практике после третьего курса студенты закрепляют полученные знания. Конечно, студенты работают на предприятиях не только с программой NX, но освоение других программ проходит быстрее, так как разработчики систем автоматизированного проектирования стремятся к унификации интерфейса. Многие студенты на производственной и преддипломной практике работают в программе Сatia, и, по их мнению, изучение NX облегчает освоение этой программы.

Во втором семестре четвертого курса студенты изучают модуль «Обработка», в котором составляют программы для токарной, сверлильной и фрезерной обработки деталей.

Без систем автоматизированного проектирования далеко не всегда студенты могут опробовать разработанную программу на выбранном станке, так как станочный парк института ограничен. Модуль «Обработка» позволяет на базе трехмерной модели детали, инструмента, который выбран из базы инструментов или создан пользователем, и определенной стратегии обработки разработать программу для станка с ЧПУ, просмотреть траекторию перемещения инструмента и визуализировать процесс обработки. При этом выявляются ошибки, которые можно устранить уже на стадии проектирования. Программа NX содержит обширную базу моделей станков и постпроцессоров, что позволяет перенести готовую программу на выбранный станок. В случае если разработано приспособление для обработки деталей, то получается полноценная цифровая модель обработки с возможностью визуализации и оптимизации.

В рамках дисциплины «Системы автоматизированного проектирования технологических процессов», изучаемой во втором семестре четвертого курса, в модуле программы NX «Сборка» студенты разрабатывают приспособления для закрепления деталей при обработке на металлорежущих станках, а также в модуле «Обработка» разрабатывают программы для обработки деталей на станках с ЧПУ в сборе с приспособлениями.

Традиционно выделяют два метода работы со сборками: «снизу вверх» и «сверху вниз». При использовании концепции построения сборки «снизу вверх» детали и подсборки создаются как независимые компоненты и позиционируются либо в зависимости от положения ранее добавленных компонентов, либо относительно выбранной системы координат. Концепция работы «сверху вниз» подразумевает создание сборки верхнего уровня и последующее движение вниз по иерархии, с добавлением новых компонентов и подсборок. При разработке приспособлений применялась концепция «снизу вверх» с использованием сопряжений. В этом случае добавление в сборку компонентов происходит независимо друг от друга.

Метод работы с применением сопряжений является наиболее распространенным и зачастую наиболее эффективным при разработке устройств и агрегатов. Особенно данный метод актуален в случаях, когда необходимо произвести кинематический анализ созданной конструкции, рассчитать размерные цепи, а также в случаях, когда используется множество стандартных и заимствованных компонентов.

Модуль «Сборка» обеспечивает создание моделей сборок методом как «сверху вниз», так и «снизу вверх». Функционал модуля позволяет создавать, редактировать и управлять структурой сборки, накладывать сопряжения между компонентами, управлять гибкими деформируемыми компонентами в сборке (например, шланги или несколько одинаковых гидроцилиндров при различных положениях штока). Разработанное в модуле «Сборка» приспособление можно проверить на пересечение, провести кинематический анализ, работу изделия в динамике.

Базы стандартных и унифицированных деталей

При работе с программой NX выяснилось, что нет готовых баз данных стандартных крепежных деталей, которые поставляются вместе с программой. Для восполнения этого пробела студентами с использованием опции «Семейство деталей» создана база трехмерных моделей крепежных изделий, которая содержит следующие детали: шайбы, винты, болты, шпильки, гайки и шурупы стандартных типоразмеров. База деталей формируется с использованием встроенного доступа к табличному процессору Excel на базе детали­образца с созданием таблицы типовых размеров, содержащей все семейство деталей. Благодаря опции «Семейство деталей» возможно получение новых моделей деталей на основе унифицированной детали, при изменении только необходимых параметров (в данном случае размеров) унифицированной детали. Алгоритм формирования базы данных стандартных крепежных деталей следующий :

1. Разработка модели детали­прототипа.
2. Определение параметров, которые изменяются при формировании членов семейства деталей.
3. Создание и сохранение таблицы параметров, в которой заданы значения параметров для всех членов семейства. Назначение параметров деталей проводится в таблице Excel путем занесения значения этих параметров в соответствующую строку.

На рис. 1 показан пример формирования базы стандартных крепежных изделий в программе NX.

Опция «Семейство деталей» также использована для создания базы моделей типовых элементов приспособлений для закрепления заготовки при обработке на металлорежущем станке. Создание базы данных типовых элементов приспособлений в программе NX сокращает время проектирования приспособлений, что в производственных условиях ведет к уменьшению себестоимости разработки приспособлений, а следовательно, и себестоимости продукции.

В базу типовых элементов приспособлений вошли следующие детали:

• прихват - приспособление, предназначенное для закрепления детали на столе станка при ее обработке;
• пружина - упругий элемент, предназначенный для накопления и поглощения механической энергии;
• цилиндрический палец - предназначен для определенной ориентации заготовки в приспособлении;
• ромбический палец - для фиксации определенной ориентации заготовки;
• основание - плита с отверстиями, предназначенная для установки самого приспособления с деталью на станок;
• ребро - деталь, необходимая для увеличения жесткости и надежности конструкции.

Результаты внедрения программного продукта

Рассмотрим некоторые результаты работы студентов в программе NX.

Построение трехмерных моделей

Следует отметить, что студенты направления КТОП и специальности ТМС проходят практику на машиностроительных предприятиях, где знакомятся с конструкторской и технологической подготовкой производства. Одной из задач при работе на предприятии является создание трехмерных моделей деталей по чертежам. При этом студенты могут ознакомиться с технологией изготовления детали и увидеть ее «вживую» в виде заготовки и в обработанном виде. Пример такой заготовки и группы деталей, построенной на базе детали­представителя, показан на рис. 2 и 3.

В рамках дипломного проектирования студенты разрабатывают более сложные детали, которые требуют достаточно глубоких знаний программы NX. При этом следует отметить, что применение информационных технологий в образовательном процессе повышает заинтересованность студентов при изучении дисциплин. Однако знаний, полученных при изучении программы в пределах отведенного для этого учебного времени, не всегда хватает, поэтому часть функционала программы студенты стремятся изучить самостоятельно или на дополнительных консультациях у преподавателя.

Кроме того, как было указано выше, большое количество учебной информации можно найти на сайте Siemens PLM Software, который предоставляет свободный доступ к учебникам по всем разделам программы NX с файлами­заготовками и примерами выполнения заданий.

Примеры деталей, технологический процесс изготовления которых разработан студентами в рамках дипломного проектирования, представлены на рис. 4 и 5.

Особенностью модели, представленной на рис. 4, является сопряжение сечений различной формы, на рис. 5 показано фотореалистичное изображение детали.

Создание управляющих программ для станков с ЧПУ

На рис. 6 приведен результат формирования траектории перемещения инструмента при фрезеровании детали, технология изготовления которой была разработана в рамках дипломного проектирования. Следует отметить, что в программе запоминается последовательность обработки и смена инструмента. Очень удобно то, что при изменении параметров трехмерной модели, на базе которой формируется программа для обработки, автоматически пересчитывается траектория перемещения инструмента.

При верификации процесса обработки можно выявить такие проблемы, как зарезы, столкновения, контакт с материалом на ускоренной подаче, чрезмерный припуск на обработку, необработанные поверхности и т.д. При этом разработчик отслеживает перемещение трехмерной модели инструмента относительно детали при обработке (рис. 7). Процесс можно прервать в любой момент, внести исправления и дополнения. На рис. 8 показан процесс верификации фрезерной обработки детали типа «букса» в двухместном приспособлении.

Разработка приспособлений для обработки деталей на станках

Разработка приспособлений является достаточно трудоемким процессом. Однако современные системы автоматизированного проектирования позволяют снизить трудоемкость процесса проектирования за счет применения унифицированных элементов приспособлений и модификации уже разработанных приспособлений. В первое время освоения программы NX разрабатывались простейшие приспособления (рис. 9), которые, тем не менее, помогали студентам понять, как устанавливается и закрепляется деталь в приспособлении, как устанавливать приспособление на станок, как ведется обработка детали в приспособлении и возможна ли обработка при разработанной конструкции приспособления. Чертежи, конечно, не могут дать такого понимания, и не всегда у студента есть возможность увидеть на производстве подобное приспособление. В этом случае налицо преимущество современных информационных технологий, применяемых при конструкторско­технологической подготовке производства. Когда студент собирает приспособление подетально и устанавливает в него деталь, то знает приспособление не хуже, чем опытный инженер или мастер на предприятии. Наглядность всех деталей и собранного изделия облегчает понимание принципа его работы.

По мере приобретения опыта проектирования в программе NX разрабатываемые приспособления усложнялись и наряду с механическими приспособлениями (рис. 10) в настоящее время проектируются приспособления с гидравлическим приводом для фиксации деталей в процессе обработки (рис. 11).

Рис. 10. Приспособление с механической фиксацией детали типа «корпус»

Преддипломная практика и дипломное проектирование

При прохождении преддипломной практики студенты знакомятся с технологией изготовления выбранной детали, изучают маршрутную и операционную технологию, вносят свои предложения по модернизации технологического процесса, предлагают более современные варианты получения заготовки детали и обработку детали с использованием станков с ЧПУ.

В рамках дипломного проектирования студенты разрабатывают трехмерную модель детали, программу для обработки детали на станке с ЧПУ, сборочную модель приспособления для установки детали на станке при обработке, проектируют участок цеха, на котором будет изготовлена деталь.

При проектировании участка цеха дипломники применяют студенческую версию программы Plant Simulation, которая находится в свободном доступе на сайте Siemens. В программе ведется расчет загрузки оборудования, а кроме того, возможна оптимизация загрузки. Отметим, что студенты изучают программу самостоятельно и ее применение в дипломном проектировании не является обязательным. Несмотря на это часть дипломников использует эту программу, что подтверждает заинтересованность студентов в информационных технологиях.

Самостоятельная работа студентов

В учебных планах, по которым проходит обучение студентов, больше половины времени, отведенного для изучения дисциплин, приходится на самостоятельную работу. Это обусловлено тем, что в условиях глобализации рынка труда квалификации специалиста, понимаемой как совокупность знаний, умений и навыков, становится недостаточно для решения задач, которые возникают при работе выпускника на реальном производстве. Будущий специалист должен быть готовым к решению нестандартных профессиональных задач, а следовательно, обладать способностью приобретать и развивать необходимые профессиональные компетенции в течение всей трудовой деятельности. Студент, который стремится к профессиональному росту и получению интересной, высокооплачиваемой работы по окончании института, должен быть готов к самостоятельному приобретению и совершенствованию знаний.

В рамках самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Интегрированные компьютерные технологии проектирования и производства (CAD/CAM­системы)», на которую в рабочем учебном плане подготовки бакалавров по направлению 5.03.05 «Конструкторско­технологическое обеспечение машиностроительных производств» отводится 130 академических часов из 288, предлагается разработка трехмерных моделей приспособлений и других устройств на основе изделий, которые применяются в лабораториях института в качестве наглядных пособий или действующих макетов.

Студенты разбирают изделия на отдельные детали, измеряют их, определяют, как работают изделия в динамике, и разрабатывают цифровые модели этих изделий.

Пример такого изделия приведен на рис. 12. В качестве объекта моделирования применяется червячный редуктор, который состоит из следующих основных деталей и стандартных изделий: червячная передача, корпус, подшипники, крепежные детали.

Студенты должны выполнить следующие действия:

1. Разобрать редуктор на отдельные детали.
2. Измерить детали.
3. В модуле «Моделирование» программы NX разработать трехмерные параметризованные модели отдельных деталей.
4. В модуле «Сборка» программы NX разработать сборочную модель с соответствующими сопряжениями.
5. С помощью команды Анализ зазоров в сборке определить наличие пересечений.
6. В модуле «Симуляция кинематических механизмов» программы NX провести кинематический анализ движущихся деталей изделия и смоделировать процесс работы червячной передачи.

Упрощенная сборочная модель редуктора представлена на рис. 13.

На рис. 14 показана червячная пара с кинематическими связями, разработанная в модуле «Симуляция кинематических механизмов» программы NX.

Следует отметить, что студенты с большим интересом относятся к самостоятельной работе, связанной с созданием трехмерных и кинематических моделей реальных изделий.

Выпускники кафедры машиноведения Балаковского инженерно­технологического института востребованы на предприятиях как города Балаково, так и городов Поволжского региона (Саратов, Самара, Сызрань, Вольск, Нижний Новгород), причем не только на предприятиях машиностроительного профиля. Наши выпускники также работают по специальности в Москве, Санкт­Петербурге, в других крупных городах России. При трудоустройстве часто решающую роль играет степень знания и владения информационными технологиями, в частности системами автоматизированного проектирования.

Выводы

1. Необходимость внедрения современных информационных технологий в процесс подготовки будущих инженеров обоснована нарастающей потребностью современного производства в высококвалифицированных кадрах с качественной информационной подготовкой и умением работать в системах автоматизированного проектирования.
2. Востребованность и конкурентоспособность выпускников высшего учебного заведения машиностроительных направлений и специальностей во многом определяется знанием современных прикладных программ для автоматизированного проектирования на этапах конструкторской и технологической подготовки производства.
3. Повышенный интерес современных молодых людей ко всему, что связано с компьютерами, при применении современных информационных технологий в учебном процессе повышает заинтересованность студентов в изучении соответствующих дисциплин - в результате улучшается усвоение учебного материала и успеваемость студентов. Резко увеличивается объем информации, которую может усвоить студент в рамках лекционных занятий, практических и лабораторных работ.
4. При внедрении информационных технологий в учебный процесс есть определенные сложности, так как необходимо обоснованно выбрать соответствующую программу, связаться с разработчиком или продавцом программного продукта, оформить ряд документов, а также организовать предварительное обучение преподавателей. Не всегда в вузах это является системным процессом, зачастую внедрение программ основано на энтузиазме отдельных преподавателей и коллективов кафедр.
5. Информационные технологии позволяют студенту получить большее количество знаний, развить интеллектуальные, творческие способности и умение самостоятельно приобретать новые знания, работать с различными источниками информации, что помогает по окончании высшего учебного заведения быстрее и качественнее внедриться в производственный процесс.
6. Разработчикам систем автоматизированного проектирования необходимо учитывать, что студенты в будущем будут работать на предприятиях и, возможно, на руководящих должностях. На решение вопроса выбора системы автоматизированного проектирования, конечно, повлияет то, в какой программе работали эти люди, учась в институте. Поэтому важно обеспечить льготный режим для вузов как при получении лицензии на программный продукт, так и при дальнейшей технической и информационной поддержке работы в приобретенной программе.

Литература:

1. Ведмидь П.А., Сулинов А.В. Программирование обработки в NX CAM. М.: ДМК Пресс; 2014.
2. Ведмидь П.А. Основы NX CAM. М.: ДМК Пресс; 2012.
3. Артамонов И.А., Гончаров П.С., Денисихин С.В., Сотник Д.Е., Халитов Т.Ф. NX Advanced Simulation. Практическое пособие. М.: ДМК Пресс; 2014.
4. Данилов Ю.В. Практическое использование NX. М.: ДМК Пресс; 2011.
5. Садчикова Г.М. Использование САПР NX в учебном процессе // Молодой ученый. 2015. 21.2.

(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 предоставляет полное программное решение для разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ (CAM), постпроцессирования и симуляции работы станков. Расширенные функции приложения NX CAM в каждом из его модулей могут максимально увеличить отдачу от инвестиций в новейшие технологии обработки.

Расширенные возможности программирования

Программное обеспечение NX CAM предоставляет широкий спектр функциональных возможностей, которые способствуют решению множества задач в одной системе, от простой до высокоскоростной и многоосевой обработки. Гибкость системы NX CAM позволяет легко решать самые сложные задачи.

Автоматизация программирования

Последние технологии автоматизации программирования станков с ЧПУ в NX CAM могут повысить эффективность производства. Благодаря обработке на основе элементов (FBM) можно сократить время программирования до 90%. Шаблоны позволяют использовать заранее определенные процессы на основе правил, чтобы стандартизировать программируемые задачи и ускорить их выполнение.

Постпроцессирование и симуляция

Программа NX CAM имеет тесно интегрированную с ней систему постпроцессирования, которая позволяет легко сгенерировать требуемый код станка с ЧПУ для большинства типов станков и систем ЧПУ. Многоуровневый процесс проверки программы для станка с ЧПУ включает симуляцию на основе G-кода, что позволяет исключить необходимость использования внешних пакетов программ для симуляции.

Интегрированное решение

В NX реализованы расширенные средства автоматизированного проектирования, которые позволяют решать любые задачи: от моделирования новых деталей и подготовки моделей деталей для CAM до создания чертежей наладки по данным из 3D-модели.

Производительность программирования

Расширенные функции программирования станков с ЧПУ легко используются в программе NX CAM . Например, новейшие технологии взаимодействия с пользователем и интуитивное графическое программирование позволяют быстро создавать программы для станков с ЧПУ.

Взаимодействие решения

Интеграция NX CAM с системой управления данными и процессами Teamcenter - основа расширенного решения для производства деталей. Она позволяет легко управлять всеми типами данных, включая 3D-модели детали, карты наладки, перечни инструментов, а также файлами управляющих программ для станков с ЧПУ, обеспечивая полный контроль ревизий. Такое управление данными и процессами гарантирует использование нужных данных, в том числе правильной оснастки и программ для станков с ЧПУ, что обеспечивает сокращение затрат и времени изготовления деталей.

Решения NX

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).

• NX Mach Series Industrial Design Styling - средства для автоматизированного промышленного и автомобильного дизайна;
• NX Render и NX Visualize - создание фотореалистичных изображений изделий.

Конструирование (CAD) В состав конструкторских приложений NX входят инструменты для проектирования деталей, работы со сборками, создания пользовательских конструктивных элементов, проектирования трубопроводов, черчения, проектирования листовых тел, проектирования печатных плат.

Инженерный анализ (CAE) 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.

Проектирование оснастки NX Tooling - среда проектирования технологической оснастки, применяется на этапе технологической подготовки производства. Оснастка автоматически связывается с моделями деталей, что позволяет быстро и точно обеспечить проектирование штампов и разнообразных инструментов, включая литейные формы и станочные приспособления.

Программирование станков с ЧПУ (CAM) NX CAM - интегрированное решение для станков с ЧПУ.

Подготовка производства Решения NX для автоматизации подготовки производства включают в себя инструменты для настройки и расширения функциональности NX под конкретные потребности заказчика: создание управляемых знаниями приложений (Knowledge Fusion); протоколирование: API-интерфейсы: средства настройки пользовательского интерфейса.

Siemens NX 11

Возрастание сложности изделий сделало 3D-моделирование основным методом проектирования во всем мире. Однако в ряде отраслей, таких как машиностроение и производство сложной электронной техники, эскизные и компоновочные проектные решения проще и быстрее представлять в 2D-формате. Новая разработка для эскизного 2D-проектирования предназначена для изучения различных концепций изделий в 2D-представлении. Она позволяет повысить скорость проектирования до трех раз. Готовый эскизный проект затем легко переносится в среду 3D-моделирования.

Улучшения в модуле NX Realize Shape предоставляют дизайнерам самый полный контроль над сложными формами при создании изделий с красивыми поверхностями сложной формы. В модуле NX Realize Shape применяется моделирование поверхностями подразделения. Это математический метод создания 3D-геометрии с плавными формами, который был впервые применен в индустрии 3D-анимации. Модуль прекрасно интегрирован с системой NX, что сокращает сроки подготовки производства благодаря устранению множества этапов, неизбежных при применении разных систем для работы дизайнера и конструктора.

Новый дополнительный модуль поддержки сенсорных экранов в NX 10 обеспечивает работу с системой на планшетах, работающих под управлением ОС Microsoft Windows. Это повышает производительность и расширяет возможности совместной работы. Удобство системы NX и расширенная интеграция с PLM-системами на основе Active Workspace – инновационного интерфейса обмена данными с созданным компанией Siemens решением Teamcenter позволяют пользователям быстро находить нужную информацию даже при поиске сразу в нескольких внешних источниках данных. К модулю Active Workspace можно обратиться по сети Интернет с любого устройства и из любого места.

В версии NX 10 реализован и ряд других улучшений в CAD/CAM/CAE-модулях, в том числе – новая среда мультифизических расчетов NX CAE, которая существенно углубляет интеграцию процессов численного моделирования, обеспечивая объединение двух и более решателей и оптимизируя выполнение сложных вычислений. Среда мультифизических расчетов с единым пользовательским интерфейсом помогает инженерам проводить комбинированные вычисления с использованием одной и той же сетки конечных элементов, а также общих типов элементов, свойств материалов, граничных условий и режимов работы решателей.

Новые возможности модуля NX CAM, ориентированные на конкретные отрасли, ускоряют разработку управляющих программ и повышают качество изготовления деталей. Динамически настраиваемые стратегии черновой обработки автоматически подстраиваются к геометрии детали, что улучшает качество пресс-форм. Новые возможности автоматизированного программирования координатно-измерительных машин в модуле NX CMM позволяют применять атрибуты с конструкторско-технологической информацией (PMI) при создании траекторий сканирования деталей. Это значительно повышает скорость контроля по сравнению с существующим методом поточечных измерений.

Версия NX 10 предоставляет и новые возможности по проектированию сборочных линий для автомобилестроения. Теперь можно конструировать и визуализировать производственные линии в системе NX, управлять проектными данными в разработанных компанией Siemens решениях Teamcenter и Tecnomatix, а также контролировать и оптимизировать технологические процессы.

«В версии NX 10 мы продолжили улучшать функциональность и повышать удобство работы пользователя, что поможет им успешно справляться с постоянно растущей сложностью проектируемых изделий, – отметил Джим Раск (Jim Rusk), старший вице-президент по системам автоматизированного проектирования компании Siemens PLM Software. – Вновь появившиеся и улучшенные возможности упрощают и ускоряют выполнение одного из самых важных этапов – эскизного проектирования изделия. Новый интерфейс с поддержкой сенсорных экранов и расширенная интеграция с платформой Active Workspace универсальны и предоставляют доступ к данным об изделии в любое время и в любом месте. Это помогает пользователям принимать оптимальные решения и достигать отличных результатов».

Siemens NX 9

В версии Siemens NX 9 появились новые инструменты, как синхронная технология в 2D, облегчают редактирование 2D-данных. Появление технологии проектирования четвертого поколения (4GD) повышает производительность при работе с большими сборками. В модуле NX Realize Shape представлен новый комплект исключительно мощных инструментов для создания поверхностей свободной формы, тесно интегрированных со всем процессом разработки изделий. В NX 9 реализован новый уровень интеграции с PLM -системами на основе созданной компанией Siemens среды Active Workspace, а также многочисленных улучшений во всем интегрированном пакете CAD /CAM /CAE -решений. Улучшения в версии NX 9 принесут большую пользу, решая общие проблемы таких отраслей, как автомобилестроение, авиационно-космическая промышленность, судостроение, производство потребительских товаров, машиностроение и др.

Хотя во всем мире 3D-моделирование является предпочтительным методом моделирования изделий, 2D-чертежи и 2D-данные в самых различных цифровых форматах по-прежнему применяются практически во всех отраслях на том или ином этапе подготовки производства. Вместе с тем, из-за несовместимости структур данных и CAD-технологий работа с 2D-файлами, как правило, оказывается длительным и трудоемким делом. Синхронная технология в 2D устраняет указанные проблемы, добавляя интеллектуальность к 2D-данным, устраняя необходимость в конвертации файлов, а также позволяя интуитивно понятным образом редактировать созданные в различные CAD-системах 2D-файлы, обеспечивая рост производительности, достигающим пяти раз. Это окажется особенно полезным в автомобилестроении, авиационно-космической промышленности, машиностроении и других отраслях, в которых имеются большие объемы ранее созданных 2D-данных об изделиях.

Представленный в версии NX 9 новый модуль NX Realize Shape представляет собой уникальную среду моделирования поверхностей свободной формы, применяемых в промышленном дизайне и разработке изделий с особо сложной геометрией. Это единственная система, в которой наиболее современные, гибкие и удобные в использовании инструменты моделирования поверхностей свободной формы интегрированы с ведущим CAD/CAM/CAE-решением. В результате компании, выпускающие самые различные потребительские товары, а также предприятия судостроения, авиационно-космической и медицинской промышленности смогут сократить сроки подготовки производства, устранив многочисленные этапы, на которых применяются разнородные инструменты для проектирования поверхностей свободной формы и машиностроительного проектирования.

Сотни улучшений в версии NX 9 распространяются на все аспекты CAD-, CAM- и CAE-технологий. Новая парадигма управления данными и процессами проектирования 4GD предоставляет универсальные и эффективные методы совместной работы и проектирования в контексте, что ускоряет разработку сложных и крупномасштабных изделий, состоящих из миллионов деталей и узлов. В новую версию встроен клиент Active Workspace 2.0 - инновационный интерфейс с системой Teamcenter® от компании Siemens, благодаря чему пользователи NX 9 смогут быстро найти нужную информацию о деталях, заданиях, процессах, технических требованиях даже в многочисленных внешних источниках данных.

Новые CAE-средства в NX расширяют возможности тепловых расчетов авиационных двигателей. При этом время, затрачиваемое на задание сложных граничных условий, сокращается на 75%. Новый параллельный решатель NX CAE для тепловых расчетов быстрее рассчитывает крупные модели. Улучшения в системе NX Nastran® - ведущем решателе для расчетов методом конечных элементов - повысили его производительность, точность и масштабируемость. Благодаря этому время решения задач численного моделирования шума и вибраций в механизмах сокращено вдвое.

Новые возможности технологического проектирования в NX повышают гибкость, производительность и расширяют возможности управления процессами разработки управляющих программ для станков с ЧПУ и координатно-измерительных машин. При обработке штампов и пресс-форм новая функция определения обрабатываемых областей с графическим интерфейсом повышает эффективность работы, до 40% сокращая время разработки управляющих программ для сложных деталей, а также обеспечивает точное управление стратегиями обработки. Новая возможность программирования обработки сразу нескольких деталей позволяет повторно использовать фрагменты управляющих программ при одновременном изготовлении ряда аналогичных деталей. Например, программирование одновременной обработки шести одинаковых деталей выполняется до четырех раз быстрее. Новый модуль MRL Connect подключает NX CAM непосредственно к библиотеке технологических ресурсов (MRL) системы Teamcenter , что предоставляет программистам обработки удобный доступ к общей библиотеке стандартных инструментов, приспособлений и шаблонов. Возможности программирования координатно-измерительных машин расширены и теперь поддерживают работу не только с твердотельными, но и с листовыми телами, что повышает уровень автоматизации при разработке процессов контроля в авиационно-космической и оборонной промышленности, производстве высокотехнологичных изделий и электроники, а также в автомобилестроении.

Siemens NX8.5

NX 8.5 для конструирования

В NX 8.5 реализованы новые и улучшенные функции конструирования, повышающие производительность труда и сокращающие сроки разработки. Оптимизированные рабочие процессы и улучшенный пользовательский интерфейс повышают производительность, сокращают объем вводимой информации и трудозатраты при решении конструкторских задач.

Кроме того, новые команды построений сокращают срок проектирования до 30%. Например, новая команда «Выдавить тело» за меньшее число шагов выполняет объединение в область граней, принадлежащих другому пересекающемуся сплошному или листовому телу. Кроме того, в NX 8.5 появились новые возможности поэлементного моделирования, проектирования листовых тел и тел свободной формы, контроля документации и создания чертежей.

В версии NX 8.5 получила свое дальнейшее развитие синхронная технология - инновационное достижение компании Siemens PLM Software, объединяющее скорость и гибкость прямого моделирования с точностью размерного проектирования, благодаря чему конструкторы и инженеры получают более удобное средство создания и редактирования проектов.

NX 8.5 для численного моделирования

В NX 8.5 улучшены средства численного моделирования, позволяющие эффективно разрабатывать изделия. Например, новые инструменты оптимизации, в частности, NX Shape Optimization, подсказывают конкретные и точные улучшения существующей конструкции, направленные на устранение концентраторов напряжений. Кроме того, в NX 8.5 реализованы улучшения в плане имитационного моделирования, прочностных, тепловых, газогидродинамических, кинематических и комбинированных расчетов, благодаря которым расчетные модели создаются быстрее и с большей точностью, а время вычислений удается сократить на целых 25%.

В NX 8.5 for Simulation выходит и новая версия широко используемой системы NX NASTRAN® - ведущего конечноэлементного решателя в плане производительности, точности, надежности и масштабируемости. В новой версии NX Nastran 8.5 типы решаемых задач еще более расширены, а также введен ряд улучшений, направленных на повышение производительности и оптимизацию рабочих процессов инженерных расчетов, в частности, введен расчет клеевых соединений и новый тип клеевого контакта кромок.

NX 8.5 для технологической подготовки производства

В комплект NX 8.5 входит полнофункциональная версия решения Volume Based 2.5D Milling для разработки управляющих программ. Заказчики, применяющие первую версию данной твердотельной системы, предназначенной для программирования обработки призматических деталей, отмечают исключительную простоту использования и сокращение сроков подготовки производства. Среди новых функций - поддержка одновременной обработки многих деталей, программирование обработки с несколькими установками и автоматизация данных процессов. Новые функции в NX CAM 8.5 особенно удобны при работе с самыми распространенными в машиностроении типами деталей.

Введенный в NX 8.5 модуль NX CMM Inspection Programming обеспечивает высокий уровень автоматизации программирования контрольно-измерительных машин с возможностями размерного анализа и отображения результатов в среде NX. Модуль NX CMM еще больше повышает ценность NX как единого и всеобъемлющего решения для технологической подготовки производства.

Кроме того, новая библиотека режущего инструмента и расширенные возможности по управлению CAM-данными обеспечивают сокращение сроков разработки управляющих программ для ЧПУ, облегчают доступ к информации и ее повторное использование, а также гарантируют применение корректных управляющих программ в производстве.

Siemens NX8

В NX 8 реализованы значительные улучшения в области CAE , в том числе и в популярном пакете NX Nastran, способном решать самые сложные задачи численного моделирования. Сегодняшнее сообщение о выходе новой версии еще раз подтверждает позиции NX CAE как одного из ведущих мировых решений для интегрированного численного моделирования при проектировании изделий. В конструкторском и технологическом модулях NX появилась масса нововведений, основанных на предложенной компанией Siemens PLM Software концепции «PLM высокого разрешения» (HD-PLM), расширяющих возможности системы в области поддержки «цифрового производства» в машиностроении.

«Новая версия NX 8 представляет собой заметное развитие одной из лучших мировых интегрированных систем для автоматизированной разработки изделий», - отмечает Джим Раск (Jim Rusk), вице-президент по решениям для разработки изделий компании Siemens PLM Software. «Возможности CAE-решения от Siemens PLM Software удалось еще более расширить, что позволит пользователям выявлять и устранять конструктивные проблемы в виртуальном мире, не допуская их проникновения в мир реальный. Возможность оптимизировать поведение изделия, а также значительные улучшения в конструкторском и технологическом модулях NX помогут нашим заказчикам еще более снизить себестоимость, сократить сроки разработки и внедрять оптимальные решения, ведущие к появлению более качественных изделий».

Производительность мирового уровня при решении задач численного анализа

Предприятия во всех отраслях все шире используют системы численного моделирования для проверки функционирования будущих изделий, контроля технологичности и ремонтопригодности, а также повышения качества и улучшения внешнего вида. Уже более 40 лет решения компании Siemens PLM Software помогают предприятиям решать самые сложные в мире задачи - от линейных и нелинейных расчетов конструкций методом конечных элементов (FEA) до теплового, кинематического анализа и оценки долговечности, а также влияния потоков жидкостей и газов на изделие. Поскольку NX CAE может функционировать и как независимое приложение, и как интегрированная часть пакета NX для автоматизированной разработки изделий, компании получают универсальное решение, которое может внедряться различными способами. В соответствии с принятой в компании Siemens PLM Software открытой моделью ведения бизнеса система NX CAE работает практически со всеми ведущими МКЭ-решателями, а также с собственным решателем NX Nastran, разработанным Siemens PLM Software. Пользователи NX CAE имеют возможность импортировать геометрию из самых разных источников и легко ее изменять, применяя созданную в Siemens PLM Software инновационную синхронную технологию для быстрого проведения анализа по сценарию «что если». Синхронная технология объединяет скорость и гибкость прямого моделирования с точностью управляемого размерами подхода к проектированию.

В области численного моделирования NX 8 предлагает новые решения для оптимизации конструкций, многокритериального анализа, а также новые методы анализа сложных узлов. Улучшения в NX Nastran включают в себя обновленные алгоритмы нелинейного и динамического анализа, а также повышение производительности вычислений и простоты использования системы. Новые и уже существующие функциональные возможности NX CAE помогают сэкономить до 70% времени, затрачиваемого на подготовку и расчет аналитических моделей, по сравнению с традиционными инструментами CAE.

• Улучшения в среде численного моделирования и в геометрическом ядре сокращают время на работу с геометрией и ускоряют процесс расчета моделей.
• Улучшения в модулях многокритериального моделирования и оптимизации расширяют возможности NX CAE благодаря новым решениям для топологической оптимизации и выполнению многокритериального анализа.
• Системные улучшения в модуле численного моделирования упрощают управление конечно-элементыми моделями сборок и еще более повышают производительность счета при решении задач вычислительной газо- и гидродинамики (CFD).
• В технологии "3D высокого разрешения" (HD3D) появились такие нововведения, как новые "измерители результатов" численного анализа, позволяющие связывать результаты расчетов непосредственно с требованиями к изделию, чтобы разработчики могли принимать более обоснованные проектные решения.

«Система NX CAE способна полностью изменить наше представление о решениях для численного моделирования», - отмечает д-р Кейт Мейнтджес (Keith Meintjes), менеджер по применению систем численного моделирования и инженерного анализа компании CIMdata. «NX CAE - полнофункциональный набор инструментов моделирования, выполняющий многокритериальный анализ и поддерживающий совместную работу над проектами. Кроме того, встроенная в NX CAE синхронная технология помогает инженерам-расчетчикам загружать модели, созданные в самых различных CAD-системах, и быстро удалять ненужные элементы, редактировать и создавать новую геометрию в соответствии с задачами проводимого анализа. Таким образом, редактирование геометрии встраивается в цикл работы с CAE-системой, что дает возможность CAE-решению прямо влиять на конструкцию, а не просто оценивать модели, поставляемые специалистами по CAD. Общая концепция компании Siemens PLM Software, сделанные инвестиции и план технологического развития NX CAE позволяют предоставить полнофункциональную и высокопроизводительную среду имитационного моделирования и инженерного анализа даже предприятиям, не использующим NX для создания CAD-моделей».

Высокая производительность разработки изделий

Помимо решений в области численного моделирования, в NX 8 введен целый ряд иных улучшений и добавлена новая функциональность, направленная на повышение производительности конструкторско-технологической подготовки производства новых изделий.

Улучшения в плане технологических возможностей NX 8 заключаются во введении новой или расширении возможностей существующей функциональности проектирования оборудования и оснастки (например, оптимизация разработки управляющих программ для ЧПУ при изготовлении крупногабаритных машиностроительных деталей), а также в объединении средств автоматизации проектирования технологической оснастки с основанными на инженерном анализе инструментами контроля проектных решений. В результате NX 8 помогает машиностроительным предприятиям и изготовителям оснастки получать более выгодные заказы благодаря тому, что их конструкции с первого предъявления отвечают требованиям заказчика.

Улучшения в NX CAM в области поддержки работы тяжелого технологического оборудования расширяют существующие возможности CAD/CAM-модулей, средств автоматизации программирования для ЧПУ и встроенных решений для имитационного моделирования работы станков благодаря введению новых автоматизированных и учитывающих контекст выполняемой работы функций. Такие функции упрощают создание оптимальных траекторий движения инструмента при изготовлении призматических деталей. Новые операции 2,5-координатного объемного фрезерования обеспечивают более быструю разработку управляющих программ, выполняют автоматическое отслеживание недорезов при многооперационной механической обработке, а также автоматизацию программирования обработки деталей, требующих нескольких установок. Благодаря этому NX CAM обеспечивает быструю и точную обработку.

Среди улучшений конструкторских инструментов в NX 8 - более мощные и эффективные средства моделирования, черчения и контроля, а также расширенная поддержка технологии HD3D, позволяющая принимать оптимальные проектные решения.

• Новая технология «модульных деталей» упрощает создание и редактирование сложной геометрии, позволяя подразделить модель на функциональные элементы с целью параллельной работы сразу нескольких специалистов над ними.
• Расширенные инструменты технологии HD3D и контроля проектных решений отличаются улучшенным взаимодействием с пользователем, более мощными возможностями при создании отчетов и визуальным представлением PLM-информации, собираемой из большего числа источников. К стандартным возможностям HD3D теперь относятся предоставление визуальной обогащенной и более гибкой обратной связи, помогающей быстро выявлять, оценивать и устранять проблемы в конструкции, что гарантирует соответствие проекта стандартам и требованиям.
• Улучшения в синхронной технологии упростили и облегчили процесс редактирования моделей и решения широкого ряда геометрических задач, а новые возможности поддерживают поэлементное моделирование, работу с листовыми телами, создание массивов и поверхностей свободной формы, прокладку линейных элементов, визуализацию и многое другое.
• Поэлементное моделирование в NX 8 получило ряд улучшений, включая большую гибкость и управляемость при создании массивов. Поддерживается создание ряда разнообразных вариантов массивов, включая линейные, массивы по многоугольникам, массивы вдоль элемента, ссылочные и круговые спиральные массивы. Можно заполнить массивом указанную границу, создавать симметричные линейные массивы и т.д.

Siemens NX7

Кроме того, NX используется компаниями, производящими товары народного потребления, в частности LEGO и Procter & Gamble и т.п. Последняя версия NX7 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 Teamcenter компании Siemens PLM Software на основе Web-браузера Safari компании Apple .

История создания

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.

Дополнительные функциональные возможности продукта Imageware были интегрированы в систему NX с целью обеспечения возможностей инженерного анализа для моделирования поверхностей, в частности, для автомобильной отрасли. Модуль конструирования в NX называется Shape Studio. [править] NX I-deas

САПР верхнего уровня NX I-deas была разработана для обеспечения плавного перехода пользователей со старой системы SDRC I-DEAS. NX I-deas объединяет функциональные возможности линейки продуктов NX с пользовательским интерфейсом I-DEAS.

От редакции сайт: Эта публикация стала возможной благодаря решающей поддержке московского офиса компании Siemens PLM Software и любезному разрешению авторитетного автора - главного редактора и со-основателя журнала DEVELOP3D, в котором опубликован оригинал статьи .

Несмотря на 30-летнюю историю развития, в системе NX от компании Siemens появляется все больше инноваций. Ал Дин (Al Dean) рассматривает нововведения в версии NX11, рассказывает об оптимизации топологии, новой платформе визуализации и обсуждает будущее ядра Parasolid.

С чего начать разговор о такой системе, как NX от компании Siemens? Ее история начинается в 1970-е годы с компании Unigraphics и объединения с I-DEAS. Все последние годы идет оптимизация решения, направленная на повышение удобства пользования системой.

В NX 11 появился новый вариант уже существующего модуля визуализации Ray Traced Studio. Теперь модуль построен на
современном визуализаторе Iray компании LightWork Design Iray, создающем высококачественные изображения в соответствии с законами оптики

В версии NX 11 компания Siemens PLM Software умело добавила инновации и улучшения в весьма совершенную систему.

Новое в базовом функционале

За последние годы принципы взаимодействия пользователя с системой NX подверглись значительной переработке. В результате получился свежий, понятный и удобный интерфейс.

Хотя в рассматриваемой версии подобных изменений нет, ряд обновлений архитектуры системы заметит практически каждый пользователь. Поэтому сначала мы поговорим именно о них.

Самое существенное изменение, о котором пользователи NX скорее всего уже слышали - это замена ранее применявшегося модуля создания фотореалистичных изображений (также называемого визуализатором) на новый модуль iRay от компании LightWorks.

Инструменты визуализации и раньше отличались высоким качеством, но теперь они вышли на принципиально новый уровень. В новой версии появились самые современные средства создания фотореалистичных изображений на основе законов оптики.

Модуль iRay (или вариант iRay+) использует центральный процессор компьютера для просчета хода лучей. Чтобы получать изображения выдающегося качества, рекомендуется установить чипсет NVIDIA.

В комплекте с модулем iRay+ идет набор готовых к использованию материалов в открытом формате MDL, разработанном компанией LightWorks. Внешний вид материалов при этом задается по слоям.

Например, окраска кузова автомобиля состоит из металлической подложки, слоя обычной краски, слоя краски с отливом и верхнего слоя прозрачного лака. Такой подход позволяется создавать реалистичные материалы, а не их неточные и некачественные модели.

В стандартную поставку входит и набор фоновых изображений с расширенным динамическим диапазоном (HDR), ускоряющих и облегчающих процесс настройки освещения. В системе есть как богатая библиотека готовых HDR-изображений, так и инструменты для работы с освещением, в частности -HDRLightStudio.

Интересно, что в версии NX 11 компания Siemens предлагает и облачный сетевой визуализатор. Это бесплатное решение компании Siemens, которое, однако, требует наличия сервера NVIDIA iRay от компании NVIDIA.

Вы сможете выполнять распределенную визуализацию на нескольких сетевых компьютерах сразу. Ходят разговоры о появлении облачного сервиса визуализации, но обсуждать этот вопрос пока рано.

Последнее замечание по интерфейсу: все вышеупомянутые инструменты визуализации встроены в имеющийся модуль Ray Trace Studio и, следовательно, доступны всем пользователям (за исключением сетевого распределенного визуализатора). На разрешение создаваемых изображений не накладывается никаких ограничений. Для презентаций можно хоть круглосуточно просчитывать изображения формата 4K.

Точки и фасеты

Одно из основных новшеств в этой версии - существенно расширенная поддержка работы с облаками точек и фасетами.

В NX и раньше имелись инструменты для работы с фасетами и преобразования сеток в поверхности (традиционный подход «обратного инжиниринга»).

В новом модуле NX Topology Optimisation реализован ожидаемый порядок действий. Пользователь задает пространство поиска проектных решений. При этом указывается, какие конструктивные элементы следует сохранить, какие участки геометрии подлежат оптимизации (на следующем рисунке они отмечены прозрачным розовым цветом), а какие нельзя трогать вообще (помечены желтым на том же рисунке). Затем вводятся граничные условия: нагрузки, ограничения, свойства материалов и пр.

Компания Siemens приобрела лицензию на средства оптимизации топологии у компании Frudtrum и встроила их непосредственно в NX

Наконец, задаются параметры процесса оптимизации, например, целевая масса изделия (поэтому требуется указать свойства материала, а не просто требуемое снижение массы в процентах).

Предусмотрено указание симметричных элементов (на предыдущем рисунке такой элемент есть), а также скорости и шага процесса оптимизации. В результате мы получаем именно то, что должен делать современный модуль оптимизации топологии: деталь наилучшей формы, идеально решающую поставленную конструктором задачу.

Интересно, что уже появляется второе поколение подобных инструментов.

Вместе с новыми инструментами объединенного моделирования вы получаете замечательную рабочую среду для конструкторско-технологической подготовки производства деталей и узлов, изготавливаемых аддитивными методами и отличающихся исключительно малой массой.

Однако эти же инструменты обладают огромным потенциалом и в подготовке традиционного производства, хотя создание модели детали, получаемой литьем или механической обработкой, на основе сетки - немного более сложный процесс.

Построение разверток

В последних версиях NX появился ряд инструментов, ориентированных на конкретные отрасли, и в первую очередь - на авиационно-космическую промышленность.

В версии NX 10 особое внимание уделялось проектированию лонжеронов и нервюр крыла. Данная тенденция продолжена и в NX 11. В частности, появились средства проектирования соединений лонжеронов с нервюрами и построения фланцевых вырезов в нервюрах.

Кроме того, в этой версии введены инструменты построения разверток поверхностей двойной кривизны, причем они не зависят от технологии изготовления и применяемого материала (ткань, пластик, металл).

Уже несколько лет NX позволяла строить развертки одной или нескольких сложных поверхностей, получая тем самым модель заготовки. Но это был сложный процесс, выполняемый в САЕ-модуле, поэтому разработчики в Siemens решили создать аналогичный инструмент в среде конструирования.

Новые инструменты построения разверток работают по-другому - без привлечения CAE-подхода и метода конечных элементов. В них применен не зависящий от свойств материала алгоритм расчета минимальных деформаций. Он дает практически такие же результаты, но работает в несколько раз быстрее. На подготовку расчета уходят секунды, а не часы.

Достаточно выбрать одну или несколько разворачиваемых поверхностей, указать точку в пространстве, через которую будет проходить развертка, выбрать основное направление разворачивания -и все готово!

Предусмотрены и инструменты анализа, в частности - построения диаграм кривизны поверхности, показывающих потенциальные точки защемления и места надрывов.

Интересно и то, что новый подход позволил реализовать ряд дополнительных возможностей. В частности, на развертке можно построить эскиз (выреза, ребра жесткости или дополнительного слоя композитного материала), и новые элементы автоматически перенесутся на исходную «свернутую» модель.

Появились новые средства проецирования 3D-эскиза на поверхность (для создания выреза), причем геометрия выреза будет соответствовать форме поверхности (а не проекции на плоскость). Это очень удобно, например, при построении иллюминаторов и других отверстий в фюзеляже.

В NX 11 команды, созданные для проектирования нервюр, теперь доступны при моделировании листовых тел. К ним относятся «Вырез с фланцем» (строится на развертке) и «Облегченный вырез» (фланец с повышающей жесткость отбортовкой, отогнутой на заданный угол). Кроме того, можно построить плоскость, по базовым поверхностям, что применяется при построении наружной и внутренней геометрии пресс-форм.

Нужно упомянуть и об определенных изменениях в комплектации различных вариантов системы. Теперь все средства работы с листовыми телами для авиационно-космической промышленности перенесены в модуль расширенного проектирования листовых тел. Все они собраны в одном месте, и их не придется покупать по отдельности.

В NX 11 появились новые быстрые средства построения разверток сложных поверхностей, не использующие CAE-подход

Поверхности переменного смещения

Мы редко освещаем какую-то одну новую функцию в системе автоматизированного проектирования. Но, по моему мнению, данная функция заслуживает отдельного упоминания. Она показывает, насколько совершенными стали современные интеллектуальные системы, и сколь большое влияние пользователи оказывают на направление их дальнейшего развития.

Итак, поговорим о функции «Поверхности переменного смещения».

Предположим, что у нас имеется набор поверхностей - скажем, описывающих наружную сторону двери автомобиля. Теперь представьте внутреннюю часть двери, привариваемую к наружной.

Эта внутренняя часть сильно отличается по конструкции. На ней имеются усиливающие элементы, необходимые для снижения массы, а также множество других элементов, обеспечивающих доступ внутрь двери, установку различного оборудования и панелей облицовки.

Проектирование внутренней части двери - сложная задача. Как правило, при ее решении используются смещения относительно единственной наружной поверхности. Появившаяся в NX 11 новая операция «Переменное смещение» позволяет в виде единого элемента создавать базовую геометрию и задавать смещения в указанных областях.

Рассмотрим следующий рисунок.

Новая операция «Поверхность переменного смещение» создает сложные и легкие конструкции на основе единого набора поверхностей

На нем показано, как на базе одной поверхности создается новая поверхность, не только отстоящая от нее на равное расстояние, но и содержащая все необходимые усиливающие элементы.

Вы полностью управляете процессом, задавая величины смещений и выбирая способ построения перехода для каждого смещения, причем вся операция выполняется на основе одного эскиза и одного конструктивного элемента.

Конструкторско-технологическая информация и 3D-элементы на чертежах

Последнее нововведение в NX 11, которое мы рассмотрим, относится не к моделированию или созданию чертежей по отдельности, а к комбинации этих двух процессов.

Проставляемая на чертежах конструкторско-технологическая информация (PMI) или 3D-элементы оформления активно обсуждаются уже несколько лет.

В ряде отраслей эти элементы не получили широкого распространения, а в ряде других были успешно внедрены.

Одна из трудностей состоит в том, что во многих случаях элементы PMI проставляются непосредственно на модели, а затем переносятся в 3D-чертеж. Обратная последовательность действий применяется крайне редко. Это разумно, если проектирование выполняется с нуля. Но если имеются накопленные за годы и десятилетия материалы, то процесс переноса крайне важных размерных и геометрических допусков со старого чертежа на 3D-модель оказывается длительным и очень трудоемким.

Для решения данной проблемы в NX 11 можно создать модель изделия, ассоциированную с чертежами и основными размерными и геометрическими допусками. Затем сложные алгоритмы переносят информацию с чертежа обратно на 3D-модель.

Возможности новых средств проектирования авиационно-космических конструкций расширились, а их распределение по модулям системы упростилось

Заключение

Мне всегда сложно писать об NX.

В мире 3D-проектирования система стала легендарной. Она уже более десяти лет существует в своем нынешнем виде, а ее корни уходят в 1970-е годы, во времена I-DEAS и Unigraphics.

Столь богатое прошлое проявляется и в широте возможностей системы, и в ее пользовательской базе. В NX спроектирован ряд самых сложных в мире изделий. Она способна решать задачи, к которым другие средства проектирования даже не подступаются.

Кликните для увеличения

Несмотря на уже достигнутое высокое совершенство, в каждой версии добавляются все новые инновации. В этой версии стоит отметить появление методики объединенного моделирования, встроенной в ядро Parasolid, которое принадлежит компании Siemens и развивается силами ее специалистов.

Хотя совместная работа с сетками, поверхностными и твердотельными моделями не является абсолютно новой концепцией, а в некоторых системах это было реализовано годы (если не десятилетия) назад, появление подобного функционала в такой популярной среде, как NX, ясно показывает, чего можно достичь даже на ранних этапах разработки.

Другие новшества - это средства оптимизации топологии, которые вызывают все больший интерес. Это связано с ростом применения технологий 3D-печати из металла, хотя оптимизация топологии применима и во многих других областях.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ NX Вводный урок. Часть 1.

✪ Фрезерная обработка в NX CAM

✪ Фрезерная обработка плиты в NX CAM

✪ ВЕРТИКАЛЬ Технология, демонстрация. САПР для разработки технологических процессов.

✪ Siemens NX 8.5 - 03 - Эскиз и создание модели

Субтитры

История создания

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

Дополнительные функциональные возможности продукта «Imageware» были интегрированы в систему NX с целью развития функционала по обработке сканированных данных (облаков точек и данных в формате STL) для поддержки процессов реверс-инжиниринга .

Решения NX

Проектирование (CAD)

Набор приложений, входящий в пакет NX CAD, позволяет решать задачи разработки полного электронного макета всего изделия и его составных частей для последующего использования в процессах технологической подготовки производства.

Функционал приложений позволяет автоматизировать этапы проектирования изделия и выпуска конструкторской документации в различной форме представления. Поддерживаются технологии проектирования как «снизу-вверх», так и «сверху-вниз» с возможностью построения сквозных процессов разработки от требований к изделию до этапа выдачи данных для производства.

Промышленный дизайн

Инженерный анализ (CAE)

Набор средств инженерного анализа в системе NX представляет собой приложение пре- и постпроцессинга (Pre/Post) и подключаемых к интерфейсу расчётных решателей . В качестве решателей может выступать как пакет NX Nastran, так и программные пакеты других разработчиков. Среда инженерного анализа может работать как независимо, так и в интеграции с PLM системой Teamcenter . В последнем случае все расчетные данные сохраняются в PLM системы и управляются с точки зрения прав доступа, ревизионности, процессов выпуска и согласования, и т.д.

Приложение пре/постпроцессинга построенно на базе общей платформы приложений NX CAD и использует все возможности геометрического ядра Parasolid . Расчётные модели связаны с исходными 3D моделями, и при необходимости внесения каких-то изменений или упрощений у пользователя есть возможность редактировать ассоциативно связанную геометрию, не влияя на оригинальную модель, но отслеживая все изменения.

Функционал инструментов входящий в пакет инженерного анализа NX позволяет проводить анализ статического нагружения конструкции, поиск собственных частот (динамика), аэродинамический и тепловой анализ, а также решать ряд прикладных специализированных задач.

Проектирование оснастки

В дополнение к приложениям, отвечающим за конструкторскую проработку самого изделия, система NX CAD предлагает ряд решений, отвечающих за проектирование средств технологического оснащения:

• Mold Wizard - пакет проектирования элементов пресс-форм для изделий, получаемых литьем.
• Progressive Die Wizard - пакет проектирования штампов последовательного действия.
• Die Engineering и Die Design - модули проектирования штампов и структуры штампов.
• One Step Formability - одношаговый анализ формуемости для оценки возможности получения листовой детали методом холодной штамповки.
• Electrode Design - модуль проектирования оснастки для электроэрозионной обработки.

Приложения созданы с учётом принципа мастер-модели и обеспечивают ассоциативную связь как с изделием (CAD), так и с проектом обработки оснастки в CAM.

Программирование станков с ЧПУ (CAM)

Поддерживает различные виды обработки: токарную обработку , фрезерную обработку на 3-5-осевых станках с ЧПУ, токарно-фрезерную, электроэрозионную проволочную обработку . Система NX CAM поддерживает прогрессивные виды обработки и оборудование: высокоскоростное фрезерование, обработку на основе элементов, токарно-фрезерные многофункциональные станки. Содержит встроенный модуль симуляции обработки на станке, работающий в кодах управляющей программы (G-кодах), который используется для анализа УП и обеспечивает контроль столкновений.

Ассоциативная связь между исходной моделью и сформированной траекторией инструмента обеспечивает автоматическое обновление данных при внесении изменений.

Программирование координатно-измерительных машин и анализ данных измерения

Модуль по программированию координатно-измерительных машин (КИМ) обеспечивает подготовку управляющих программ для КИМ и анализ данных измерения, в том числе сравнение данных измерения с 3D-моделью. Программа проведения измерений может быть создана с использованием объектов PMI – информации о допусках размеров и отклонений форм и поверхностей. В этом случае снижается объем ручного ввода данных, и программа контроля может быть ассоциативно связана с исходной моделью и, соответственно, отслеживать изменения. Поддерживается симуляция процесса измерения на КИМ на основе кода УП (обычно DMIS ).

Средства расширения функционала системы

Система NX предоставляет набор механизмов , позволяющий расширять стандартный функционал и разрабатывать собственные средства автоматизации на базе платформы NX. Для разработки могут быть использованы основные языки программирования , такие как .NET , C++ , Python , Java . Также система предоставляет возможность использовать внутренний KBE (knowledge based engineering) язык программирования.

Синхронная технология

Разработанная Siemens синхронная технология моделирования впервые была реализована в версии NX 6, выпуск которой состоялся 30 июня 2008 года. Эта технология позволяет работать с топологическим описанием геометрии модели, не учитывая параметрические зависимости или их отсутствие. Традиционные средства параметрического моделирования имеют ряд известных ограничений при работе с непараметризованной геометрией или при наличии сложных параметрических зависимостей. Синхронная технология даёт возможность работать с такими моделями и редактировать их, автоматически распознавая геометрические элементы и связи между ними.

Применение

NX широко используется в машиностроении, особенно в отраслях, выпускающих 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.). В частности, систему используют такие крупные компании, как Daimler , Chrysler , Boeing , Bosch , NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) , Land Rover BAR , Red Bull Racing , ММПП «Салют» , «ОКБ им. Сухого» , «МВЗ им. Миля» , ПАО «КАМАЗ» , «ГКНПЦ им. Хруничева» , ОАО «Авиадвигатель» , ОАО «Метровагонмаш» , ОКБ «Аэрокосмические системы» , НПО «Сатурн» , ПКО «Теплообменник» , ООО «Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий» (ВНИЦТТ) и др. NX широко используется компаниями, производящими товары народного потребления, медицинское оборудование, электронику .

Примечания

1. (unspecified title) - 2019.
2. Review: Siemens PLM NX 11 // Develop3D. - 9 мая 2016.
3. Ал Дин. Обзор: Siemens PLM NX 11 // isicad.ru. - 10 ноября 2016.
4. Siemens NX стал доступен для Mac OS X // CADpoint.ru: Пресс-релиз. - 14 июня 2009.
5. Benefits of integration with NX // Digital Process LTD..
6. Siemens PLM Software’s new machine design solution to improve development time and quality // Design World Online. - 14 сентября 2010.
7. Гончаров П. С., Артамонов И. А., Халитов Т. Ф., Денисихин С. В., Сотник Д. Е. NX Advanced Simulation. Инженерный анализ . - М.: ДМК Пресс.. - 2012. - ISBN 978-5-94074-841-0 .
8. Р. Буш. Основы обеспечения долговечности конструкций средствами NX // CAD/CAM/CAE Observer. - 2008. - № 1 (37) . - С. 30-33 .
9. Компания Siemens представляет решение Simcenter для прогнозирования технических характеристик и необходимого поведения изделия в процессе его разработки // isicad.ru. - 17 июня 2016.
10. Vynce Paradise. Какую систему симуляции обработки вы применяете? // CAD/CAM/CAE Observer. - 2008. - № 3 (39) . - С. 51-54 .
11. ISO 22093:2011 Industrial automation systems and integration - Physical device control - Dimensional Measuring Interface Standard (DMIS) // ISO. - 2011.
12. Siemens PLM Software выпускает САПР NX 6 : PC Week. Новости. - 11 августа 2008.
13. Siemens PLM вносит в САПР свежую струю : PC Week. Новости. - 13 мая 2008.
14. Александра Суханова. «Наш бизнес в России - это яркая история успеха Siemens PLM Software» // CAD/CAM/CAE Observer. - 2011. - № 1 (61) . - С. 10-20 .
15. «Технологии Siemens PLM Software используются большинством компаний, представившими новые модели на Североамериканском автошоу» // Портал машиностроения. - 28 января 2012.
16. «Chrysler отказывается от CATIA в пользу NX» // CAD/CAM/CAE Observer. - 2010. - № 4 (56) . - С. 24 .
17. «Boeing подписал соглашение с Siemens PLM Software сроком на 10 лет» // Авиатранспортное обозрение. - 2012.
18. «Победители и побежденные: промышленный гигант Bosch стандартизирует CAD и PLM» // CAD/CAM/CAE Observer. - 2016. - № 3 (103) .
19. «Siemens „приложил руку“ к старту работы научной лаборатории Curiosity» // i-Mash.ru. - 15 августа 2012.
20. Марк Кларксон. «На пути к Марсу!» // isicad.ru. - 30 августа 2012.
21. «Решения Siemens для марсохода NASA» // Журнал «Компания». - август 2012.