Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы САПР в машиностроении. Учебное пособие
.pdf
В настоящее время Dassault Systemes – это часть холдинга, объединенного с Dassault Aviation, основным акционером которого является семья Dassault. Холдинг поддерживает тесные партнерские отношения с крупнейшим мировым производителем вычислительной
техники – американской компанией IBM, которая владеет значительным числом акций, но не обладает эксклюзивными правами. По условиям партнерского соглашения с Dassault компания IBM распространяет во всем мире продукты CATIA, осуществляет их поддержку и
маркетинг и заодно поставляет технические средства САПР.
Изначально CATIA создавалась для работы на больших ЭВМ
коллективного использования (mainframe). Начиная с третьей версии
она стала поставляться совместно с рабочими станциями фирмы IBM.
С 1999 г., с выходом пятой версии CATIA, появились альтернативные
возможности использования этой полномасштабной САПР на достаточно мощных персональных компьютерах (ПК) под управлением
операционной системы MS Windows NT.
В 1998 г. компания DS приобрела у IBM систему ProductManager
и на ее основе стала развивать направление, связанное с управлением
инженерными данными. В итоге новая разработка DS – Enovia стала
ведущей PDM-системой второго поколения. Дополнив ее в дальнейшем системой TeamPDM, созданной компанией Smart Solutions, и
решениями фирмы MatrixOne, которая специализировалась на создании систем управления производственными процессами, DS получает
целый набор средств системной интеграции.
В 1999 г. Dassault Systemes поглощает компанию SAFEWORK,
которая успешно занималась эргономическим моделированием.
В 2000 г. DS подписала соглашение с компанией Spatial Technology о приобретении ее технологии ядра пространственного моделирования ACIS 3D. Сама компания Spatial была переименована в
PlanetCAD. По мнению DS, им удастся объединить в новом геометрическом ядре квалификацию математиков Spatial и производственный опыт Dassault.
В 2005 г. DS поглотила компанию ABAQUS Inc., одного из лидеров на рынке нелинейного анализа методом конечных элементов
81
(этой системе на год слиянии с DS отводилось до 40% мирового рын-
ка FEA/МКЭ).
В 2006-2007 гг. DS присоединяет к себе фирму Virtools, коллектив
который принес с собой богатый опыт компьютерной анимации и
WEB-технологий, а также ICEM, одного из ведущих разработчиков в
области компьютерного дизайна, что подтверждает серьезные намерения DS в области развития промышленной виртуальной реальности.
В настоящее время ключевыми продуктами (брендами) Dassault
Systemes являются:
− CAD/CAM/CAE-система CATIA;
− масштабируемый комплекс PDM-систем ENOVIA (ENOVIA
SmarTeam, ENOVIA MatrixOne, ENOVIA VPLM);
− система DELMIA, которая представляет возможности компью-
терного моделирования и мониторинга промышленного оборудования и технологических процессов;
− SIMULIA, представляющий собой набор CAE-подсистем и
компонент инженерного анализа, включающий давно интегрированный в CATIA комплекс Analysis, полномасштабный пакет
Abaqus для моделирования методом конечных элементов при
решении сложных инженерных задач и соответствующие PLMкомпоненты для управления данными имитационного и технологического моделирования.
PLM-решения Dassault Systemes позволяют компьютеризиро-
вать все этапы создания нового изделия: от замысла дизайнера до автоматизации производства на конвейере.
Интеграционные возможности комплексных решений, предлага-
емых DS, обеспечивает самый большой и развитый набор PDMсистем и компонент информационного обеспечения (рис. 3.2) [11].
ENOVIA SmarTeam обеспечивает управление и совместное ис-
пользование инженерных данных об изделии для средних и малых
инженерных подразделений.
ENOVIA MatrixOne ориентирована на автоматизацию электрон-
ного технического документооборота в производственной фирме, ко-
82
торая имеет много пользователей (до десятков тысяч), обрабатывающих большое числе документов и моделей относительно простой
структуры (детали, комплектующие, заказы и поставки).
ENOVIA VPLM предназначена для обеспечения совместной работы с виртуальными 3D-моделями сложных изделий и связанными с
ними производственными процессами.
Интеграционные решения, предлагаемые Dassault Systemes, широко
используют Internet (WEB)-технологии. Например, техническая документация для производственных подразделений создаётся в формате HTML.
Методология DS рекомендует использовать PDM совместно с
подсистемой DELMIA, что позволяет интегрировать в единое информационное пространство также и производственные процессы.
Р и с. 3.2. DS обладает широким диапазоном PLM-решений
(PPR – процессы планирования и разработки)
Программно-методический комплекс САПР CATIA включает
в себя более сотни модулей различного назначения, покрывающих
все современные возможности 3D- и 2D-геометрического моделирования, в том числе следующие.
Part Design – среда объемного моделирования деталей, включая
возможности вариационной параметризации и многотельного (multi-
body) проектирования. Методика моделирования, предлагаемая DS,
83
предоставляет пользователям доступ к технологическим функциям
уже на начальных этапах моделирования изделий.
Assembly Design – среда моделирования больших сборок, ориен-
тированная на технологии коллективной работы и параллельного
проектирования. Непосредственно в процессе моделирования сборок
возможно проведение размерного анализа, расчетов столкновений и
пересечений и других аналитических операций.
Generative Drafting – модуль построения ассоциативных плос-
ких видов по трехмерной модели.
Interactive Drafting – модуль 2D-моделирования и черчения.
Shape Design – модуль построения поверхностей свободной
формы, необходимых для задач промышленного дизайна.
Большой набор специализированных подсистем обеспечивает ав-
томатизацию работ с листовыми материалами (SMD), проектирования металлоконструкций, трубопроводов и пр.
Модуль MULTICAx позволяет транслировать форматы данных
различных систем CAD/CAM, в том числе SolidWorks, Solid Edge,
Unigraphics, Autodesk, что позволяет интегрировать в единый цифровой макет данные, полученные в различных системах, и в дальнейшем работать с этим макетом в среде CATIA, не прибегая к трансляции через STEP или IGES.
Подсистемы технологической подготовки производства поддер-
живают моделирование процессов металлообработки и создания программ для станков с ЧПУ:
− SMG (3-Axis Surface Machining 2) – для 3-х осевой обработки;
− MMG (Multi-Axis Surface Machining 2) – для многоосевой
(3- 5) обработки;
− LMG (Lathe Machining) – для токарной обработки.
В наборе технологических модулей имеются средства подготовки
моделей для стереолитографии, модуль быстрого восстановления поверхности по имеющимся геометрическим элементам Quick Surface
Reconstruction (QSR), модуль реверсивного проектирования Reverse
Engineering (RE2).
84
Для проектирования технологической оснастки предлагаются
специализированные подсистемы и библиотеки стандартных элементов штампов и пресс-форм и пр.
В качестве отличительных особенностей решений DS можно выделить следующие свойства.
Используется технология накопления знаний, правил проектирования и оптимизации изделий (Knowledgeware).
Программное ядро CNEXT системы CATIA V5 разрабатывалось
специально для реализации концепции управления жизненным циклом изделия (PLM). То есть процесс моделирования основан на использовании логической структуры изделия. К этой структурной модели привязываются все другие представления данных: геометрическое, графическое и т. д., связанные с ними приложения и присоединенные к ним документы. Причем подсистемы комплекса спроектированы так, чтобы все модели и данные нового изделия сразу были
пригодны для использования во всех видах деятельности, связанных
с его жизненным циклом.
В 2008 г. DS анонсировала выход новой платформы V6, которая
призвана развивать концепцию PLM 2.0, основанную на широком использовании WEB-интерфейсов. Девиз новой версии «PLM Online for
All» (PLM в прямом доступе для всех) означает, что все возможности
CATIA теперь будут доступны в глобальной компьютерной сети для
совместной работы пользователей с удаленным доступом в режиме реального времени.
CAD-подсистема CATIA разработана специально для конструирования изделий машиностроения и включает многочисленные предметно-ориентированные модули, характерные для решения реальных
конструкторских задач.
CATIA – масштабируемая (в терминах авторов – многоуровневая) система, так как предполагается деление модулей на три платформы: Р1, Р2 и Р3 (рис. 5.3) [11]. Причем Р3 дает возможность использовать все модули, P2 – частично ограниченное CAD/CAM/CAEрешение, а Р1 – облегченный вариант для массовых рабочих мест.
85
Такое разбиение на платформы позволяет пользователям сэкономить,
так как решения уровня P2 и Р1 стоят дешевле и требуют меньших
ресурсов компьютера.
CATIA обладает развитыми возможностями (функционалом) в
области эргономического моделирования. Так, для нужд дизайна используется специальный электронный манекен «Human» c большим
числом степеней свободы (до 148), который позволяет моделировать
бинокулярное зрение человека для оценки обзора, проводить анализ
усталости при выполнении определенной деятельности, анализ удобства работы. Все это делает модуль эргономики полезным при проектировании кабин самолетов, автомобилей, рабочих мест на предприятиях, позволяет моделировать реальные условия эксплуатации в процессе обслуживания техники.
Р и с. 3.3. Масштабируемость CATIA основана на разграничении доступа
к набору базовых и предметно-ориентированных модулей
По оценкам самой фирмы, CATIA занимала в 2005 г. около 75%
рабочих мест CAD/CAM-систем в мировой авиационной промышленности и до 50% рабочих в автомобильной промышленности [11].
Сфера внедрения системы постоянно расширяется, охватывая все
новые отрасли машиностроения: химическое и нефтехимическое маши-
86
ностроение, проектирование заводов и промышленных установок, производство товаров потребления, судостроение и др. Пользователями системы CATIA являются военные ведомства Великобритании, США и
Австралии, а также компании Airbas, Boeing, Daimler-Chrysler, BMW,
Toyota, Honda, Volvo, FIAT, Peugeot-Citroen, Renault и др. [27-28].
3.3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ СРЕДНЕГО КЛАССА
В нашей стране одними из наиболее распространенных программно-методических комплексов среднего класса являются SolidWorks
(SWR) [11] и Solid Edge (SE) [10]. Появившиеся практически одновременно в 1995-1996 гг., они очень похожи и по своей истории, и по
занимаемой на рынке нише, и по своему функционалу.
В 1992 г. корпорация Intergraph, один из ведущих на тот момент
производителей CAD-систем для машиностроения, приняла решение
о разработке нового программного продукта, целиком построенного
на базе платформы Wintel (Windows + Intel – сленговое обозначение
самых популярных ПК). В результате в конце 1995 г. появилась система геометрического моделирования Solid Edge.
В 1998 г. к Unigraphics перешло все отделение Intergraph, занимавшееся САПР для машиностроения. В это же время Solid Edge меняет геометрическое ядро ACIS на ядро Parasolid.
Фирма Autodesk, которая долгие годы лидирует в классе легких
систем, также пыталась реализовать трехмерное моделирование в
программе Mechanical Desktop, сделанной на основе плоского
AutoCADа. Но это 3D-решение не стало таким же популярным для
машиностроителей, как знаменитая плоская графика АВТОКАДА.
Фактическим признанием бесперспективности слияния в одной подсистеме 2D- и 3D-моделирования стал несколько запоздавший выход
в 1999 г. автономного программного продукта Autodesk Inventor для
объемного геометрического моделирования.
По своим возможностям Inventor уже может претендовать на
призовое место в сегменте средних систем. Однако, несмотря на значительный прогресс, пока ему не удается сильно потеснить SWR и SE
87
с занятых ими позиций. Круг пользователей Inventor в основном
ограничивается традиционными пользователями АВТОКАДа, которые постепенно переходят на 3D-моделирование. В России позиции
Autodesk особенно сильны в строительной индустрии. В машиностроении чаще используют отечественные системы, SE и SWR.
3.3.1. КОМПЛЕКС SOLIDWORKS CORPORATION
В 1993 г. в США создается компания Solidworks Corporation. Уже
через два года она представила свой первый пакет твёрдотельного
параметрического моделирования Solidworks на базе геометрического
ядра Parasolid. Наряду с SolidEdge система Solidworks вошла в число
ведущих систем среднего уровня.
В 1997 г. SolidWorks Corp. была поглощена IT-холдингом Das-
sault Systemes [11]. На сегодняшний день SolidWorks – один из самых
популярных и широко используемых в мире пакетов 3Dмоделирования, в состав которого входит широкий набор интегрированных CAE/CAM/PDM-модулей и более 500 специализированных
приложений (рис. 3.4). В нашей стране популярность SolidWorks обусловлена не только его удобным интерфейсом, но и поддержкой
ЕСКД, а также достаточно полной русификацией пакета, выполненной еще в 1998 г. компанией-разработчиком.
В 2001 г. DS специально для SWR приобретает фирму Structural
Research and Analysis Corp. (SRAC), являющуюся разработчиком расчетных конечноэлементных программ Cosmos/M, Cosmos/Works.
Отличительными особенностями САПР SolidWorks среди других
систем этого класса являются следующие: с 1998 г. каждая новая версия выходит на 15 языках народов мира, в том числе и на русском;
отмечается простота пользовательских интерфейсов SWR и доступность для самостоятельного освоения.
Хотя разработчиком САПР SolidWorks является подразделение
компании DS, SolidWorks Corp. (США) ведет независимую коммерческую политику. Централизованные поставки на территории России
и СНГ осуществляются не через представительство Dassault Systemes
или IBM, а через сеть офисов компании SolidWorks Russia и ее регио-
88
нальных представителей, обеспечивающих внедрение, обучение и
техническое сопровождение программного обеспечения.
а
б в
Р и с. 3.4. Сильной стороной средних систем является их предметная
ориентация, например, SWR хорошо зарекомендовала себя:
а – в инструментальном производстве; б – при прокладке электротехнических
коммуникаций; в – в мехатронике
С 2006 г. в зависимости от класса решаемых задач заказчикам
предлагается три базовых конфигурации системы: SolidWorks,
SolidWorks Professional и SolidWorks Premium.
Конфигурация №1 (SolidWorks) является базовой и включает
следующие основные возможности:
89
− гибридное параметрическое твердотельное и поверхност-
ное геометрическое 3D-моделирование с функциями автоматизации построения геометрических конструктивов;
− автоматизация конструирования деталей изделий с ис-
пользованием библиотек стандартных элементов и вариационной параметризации;
− автоматизация проектирования больших сборок изделий с
возможностями контекстного редактирования деталей, использования массивов компонент, вырезов и отверстий в контексте
сборки; объединения и разделения деталей;
− автоматизация проектирования изделий с учетом специ-
фики изготовления и функционального назначения: штамповкой из листового материала; конструированием пресс-форм и
штампов и т. д.;
− автоматизация проектирования рамных или ферменных
сварных конструкций с автоматизацией разделки под сварку и
библиотекой стандартных элементов;
− создание чертежных видов по 3D-модели с автоматизаци-
ей простановки размеров и обозначений, нанесения технических требований;
− имитация работы механизмов, анализ интерференции и
контактных взаимодействий;
− трансляция данных в различные форматы: IGES, VDAFS,
STEP, Parasolid, ACIS, STL, VRML, DXF, DWG,
Pro/ENGINEER, CADKEY, Unigraphics, Solid Edge, Inventor,
AutoCAD, MDT, IDF, PDF.
Дополнительные возможности комплекса обеспечивает исполь-
зование прикладных подсистем:
− MoldflowXpress – анализ проливаемости пресс-форм;
− COSMOSXpress – определение напряжений, деформа-
ций, расчет коэффициента запаса прочности;
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]