Функциональное проектирование в Autodesk Inventor 10

Автор: David Cohn (CADCAM Net)
©2005 Cyon Research Corporation

Обычно Autodesk прислушивается к своим пользователям. Недавно компания начала поставку Autodesk Inventor Series 10 и Autodesk Inventor Professional 10 – новейших версий своего программного обеспечения для машиностроительного проектирования и моделирования. Они полны усовершенствований и новых возможностей, отвечающих пожеланиям и запросам клиентов.

Мы внимательно следим за развитием Autodesk Inventor. Не так давно, в 9-й версии пакета, были добавлены слои в чертежах (layers), библиотеки стилей (style libraries) и представления сборок (см. статью “Inventor 9 научился работать со слоями”, Observer #4/2004). В двух предыдущих версиях (см. “Autodesk ускоряет Inventor”, Observer #1/2004) улучшения носили в большей степени количественный, чем качественный характер. На этот раз новые функции стали гораздо более серьезными.

Как сообщают представители компании, усовершенствования коснулись работы со сварными изделиями, были введены новые функции для составления спецификаций и возможности импортирования файлов в форматах IGES и STEP, улучшения при создании эскизов, деталей и сборок, чертежей, а также новые средства визуализации и анимации – всё это было сделано в соответствии с прямыми запросами пользователей.

Autodesk Inventor Series 10 – это комплект, в который входят пакет Autodesk Inventor 10 для 2D и 3D-проектирования и составления документации, пакет AutoCAD Mechanical 2006 для 2D-черчения и деталировки, а также Autodesk Vault для управления данными.

Autodesk Inventor Professional 10 дополнительно включает четыре специализированные подсистемы: для проектирования внутренних сетей (прокладка трубопроводов и гидропневмосистем); для трехмерного монтажа (разводка проводов и кабелей в электрических устройствах); средства импортирования геометрии печатных плат (IDF-файлы), а также интегрированную подсистему конечно-элементного анализа на базе ANSYS (статический прочностной анализ).

Рис. 1. Отвечая на запросы пользователей,
Autodesk Inventor 10 предлагает новые возможности
усовершенствования в проектировании
сварных изделий, новую функциональность при
создании спецификаций и пр.

Рис. 2. В Autodesk Inventor 10 добавились
возможности обработки зазоров и пазов
сварных соединений как 3D-моделей, а также
создания списка сварных соединений в виде
таблицы MS Excel

Как Autodesk Inventor, так и Autodesk Inventor Professional включают Autodesk Inventor Studio для фотореалистичной визуализации и анимации моделей непосредственно в среде проектирования.

Усовершенствования в проектировании сварных изделий

Многие усовершенствования пакета Autodesk Inventor 10 касаются проектирования машин и оборудования. К примеру, прекрасные инструменты для проектирования сварных изделий в Autodesk Inventor были уже давно. В Autodesk Inventor 10 эти инструменты улучшились. Кроме того, добавились возможности создания стыковых и угловых сварных соединений с усилением и без усиления шва, а также новые функции, обеспечивающие формирование фасок, зазоров и пазов для сварных соединений в виде 3D-моделей. Новая функция Move Face позволяет проектировщикам сделать необходимые преобразования модели перед тем, как будет создаваться сварная конструкция. После завершения подготовки 3D-моделей Autodesk Inventor автоматически генерирует соответствующие 2D-символы для обозначения сварных швов в документации.

В арсенал программы для анализа сварных изделий и составления технической документации были внесены усовершенствования, чтобы пользователи могли определить порядок использования сварочных электродов, время, необходимое для сварочных работ, а также массу наплавленного металла для каждого шва. Характеристики сварного шва могут быть экспортированы в таблицу. Проектировщики могут управлять “косметическими” характеристиками сварного шва в соответствующей части диалогового окна Properties, где есть значения общей массы, площади и объема отмеченных сварных соединений в сборочном узле. Можно подготовить техническую документацию, содержащую всю необходимую информацию о сварном соединении – в том числе идентификатор, тип, длину, массу, площадь и объем.

Акцент на спецификациях

Работа со спецификациями (Bill Of Materials – BOM) также была существенно усовершенствована. В 10-й версии появилось даже новое понятие “сборочно-ориентированные спецификации” (Assembly centric BOM). Для конструктора спецификации обычно являются единственным источником, содержащим список деталей, входящих в сборочные узлы, и данные о количестве компонентов. Теперь здесь можно управлять структурой сборок и подсборок, включая виртуальные компоненты, такие как смазка и краска. Autodesk Inventor 10 предлагает новый редактор спецификаций (BOM Editor), который предоставляет пользователям возможность корректировать структуру спецификаций, определять статус компонентов и изменять их свойства, используя привычный табличный интерфейс.

В свойствах структуры спецификации (BOM Structure) можно задать статус каждого компонента. При этом имеются пять основных вариантов свойств: Normal, Phantom, Reference, Purchased и Inseparable.

Статус Normal (стандартные) присваивается по умолчанию большинству компонентов в BOM Structure. Детали со статусом Normal пронумерованы, участвуют в количественных подсчетах, и их местоположение в спецификации определяется той сборкой, в которую эти детали входят. Компоненты со статусом Phantom (призрачные) нужны для упрощения процесса проектирования. Поскольку фантомные компоненты игнорируются в спецификации, можно указать статус подсборок как Phantom, если вы хотите при проектировании сконцентрироваться на каком-то фрагменте сборки, исключив прочие.

Компоненты со статусом Reference (ссылочные) используются для задания геометрии конструкции или создания среды, окружающей проектируемое изделие. Такие компоненты исключаются при подсчетах количества, массы и объема, а на чертежах отображаются особым образом.

Компоненты со статусом Purchased (приобретаемые) не проектируются. К ним относятся такие изделия, как оси, поршни, амортизаторы, шарниры. Они отображаются в спецификации одной строкой.

Компоненты со статусом Inseparable (неразделимые) представляют собой, как правило, сборные конструкции, которые нельзя разобрать без повреждения одной или нескольких деталей – например, сварные изделия, заклепочные соединения и сборки с запрессованными компонентами. Как правило, неразделимые компоненты собираются раньше, чем приобретаемые.

Кроме того, в спецификациях поддерживаются и виртуальные компоненты (virtual components), которые не требуют моделирования геометрии и не имеют соответствующего файла детали. Эти компоненты рассматриваются как реальные и обладают всеми свойствами, такими как количество, позиция в спецификации, номер детали и т.д. К виртуальным компонентам относят крепежные детали, которые вы не хотите моделировать, элементы конструкции, которые заполняют некоторый объем (газ, воздух, масло или смазка), а также нематериальные элементы, которые могут входить в BOM (к примеру, инсталлированное программное обеспечение).

Функциональное проектирование

Следующее, на чем сделан акцент в 10-й версии пакета – это функциональное проектирование (Functional Design). Компания Autodesk использует этот термин для описания нового подхода, нацеленного на то, чтобы помочь конструктору перейти от простого проектирования геометрии деталей и узлов к извлечению и использованию знаний о способе функционирования изделия. Цель функционального проектирования – обеспечить возможность создания желаемых механизмов за счет операций с атрибутами простых или сложных механических компонентов. В число инструментов функционального проектирования Autodesk Inventor 10 входят Design Accelerator, Feature Generator и 3D Grips.

Design Accelerator – это новый инструмент управления базой технической информации, предоставляющий специальные генераторы и калькуляторы, что помогает автоматически создавать корректные компоненты с учетом реальных взаимосвязей и функциональных требований. Состоит он из трех утилит: Component Generators, Mechanical Calculators, и Engineer’s Handbook.

• Component Generators – позволяет быстро проектировать и анализировать широко используемые механические компоненты, основываясь на функциональных требованиях и спецификациях. Например, вы можете создать редуктор, задав для этого тип зубчатых колес и геометрические параметры. Autodesk Inventor 10 включает генераторы конструктивных элементов для механических соединений, валов и втулок, уплотнительных колец, ременных и цепных приводов, ходовых винтов и пружин.
• Mechanical Calculator – интерактивный калькулятор для стандартных инженерных расчетов и получения информации о реальных технических характеристиках. Он позволяет рассчитывать допуски и посадки, крутящие моменты, напряжения, динамические и статические нагрузки. Autodesk Inventor 10 предлагает инструменты для расчета прочности сварных, паяных и клеммных соединений, нагрузок на подшипники, моментов и сил, действующих на различные виды тормозов, нагрузок на плоские плиты, допусков и посадок для различных деталей, а также размерных цепей.
• Engineer’s Handbook – справочник инженера представляет собой доступный в online-режиме сборник обширной справочной информации по теоретическим вопросам машиностроения, формулам и алгоритмам. По существу это справочная библиотека по проектированию, доступная непосредственно в Autodesk Inventor.

Рис. 3. Утилита Component Generators предоставляет
возможность быстрого проектирования широко используемых
компонентов, основываясь на функциональных требованиях
и спецификациях

Feature Generator (генератор конструктивных элементов) предоставляет новые возможности для построения и редактирования КЭ путем выдавливания (extrude), вращения (revolve) и протягивания (sweep) непосредственно в среде для работы с деталями. Заранее определенные конструктивные элементы просто переносятся из Content Center пакета Autodesk Inventor методом drag-and-drop. Таким образом, пользователь может быстро объединить несколько тел и создать параметрическую модель, не работая напрямую с конструктивными элементами, параметрами и связями. Можно также модифицировать эскиз КЭ с помощью 3D Grips и воспользоваться возможностью предварительного просмотра результатов такой модификации.

Функция 3D Grips позволяет быстро и гибко редактировать параметрические детали. Включив 3D Grips щелчком мыши, пользователь может переместить конструктивный элемент или плоскость, привязать их к другой геометрии, изменить размеры КЭ. Стрелки показывают направление перемещения. Перед тем, как зафиксировать изменения, можно оценить результат с помощью предпросмотра.

Рис. 4. Новая функция 3D Grips предоставляет
возможности быстрого редактирования
параметрических деталей

Импортирование геометрии и поиск деталей

Еще один новый компонент системы под названием Content Center является результатом развития библиотеки стандартных деталей Standard Parts Library пакета Autodesk Inventor.

Content Center обеспечивает доступ к библиотеке, которая содержит как стандартные, так и включенные самим пользователем детали. Имеются также графическая утилита для доступа и публикации созданной пользователем информации (обычных и “интеллектуальных” деталей – iParts), интуитивно понятный редактор и мощный инструмент для поиска.

Рис. 5. Новый инструмент Content Center
обеспечивает быстрый доступ к унифицированной
библиотеке компонентов, упрощая,
таким образом, проектирование, повторное
использование и управление информацией

Кроме того, Content Center обеспечивает контроль доступа и предоставляет утилиту Library Update Notification, которая автоматически предупреждает проектировщика об изменениях в сборочном узле и предлагает опцию обновления (refresh).

Вся накопленная в пакете Autodesk Inventor Professional информация, относящаяся к трубопроводам, теперь включена в библиотеку. При этом пользователи могут модифицировать стандартную информацию, в том числе названия и номера деталей. Возможно, это и не шикарное средство, но Content Center может помочь пользователям ускорить работу.

Другое важное усовершенствование пакета Autodesk Inventor 10 – новый набор инструментов для импорта файлов в форматах IGES и STEP. Десятая версия включает инструменты для проверки, редактирования и ремонта файлов. Поддержка слоев (layers) и уровней (levels) дает возможность пользователям, открыв IGES-файл, увидеть, что поверхности внутри среды проектирования разделены на группы. Остальные инструменты выполняют следующие функции:

• Intersect Faces – позволяет обрезать (trim) или разделить (break) пересекающиеся грани;
• Extend Faces – обеспечивает пересечение поверхностей;
• Edit Region – позволяет выбрать поверхности и залатать щели между ними;
• Reverse Normal – дает возможность изменить направление нормали к поверхности.

Рис. 6. Новая среда импортирования файлов
в форматах IGES и STEP включает инструменты
для проверки, редактирования
и ремонта данных

Новый инструмент Quality Check помогает при ремонте импортированных данных, предлагая конструктору результаты анализа результатов импортирования и варианты решения проблем. Если оригинальные файлы в формате IGES и STEP были обновлены вне пакета Autodesk Inventor, то новый функционал позволяет быстро провести повторное импортирование и переопределение геометрии.

Autodesk Inventor Studio

Многие клиенты высказывали пожелание иметь средство фотореалистичной визуализации своих моделей. В ответ на эти просьбы компания Autodesk разработала Autodesk Inventor Studio – встроенный набор современных инструментов для рендеринга и анимации моделей непосредственно в среде проектирования. Autodesk Inventor Studio автоматически распознает материалы, присвоенные деталям и сборкам. Предлагается набор стилей освещения, материалов и текстур поверхностей, фонов, камер, что позволяет добиться необходимого качества изображения.

Рис. 7. Новый модуль Autodesk Inventor Studio,
появившийся в 10-й версии, обеспечивает визуализацию
и анимацию моделей непосредственно
в среде проектирования

Для тех, кому необходимо моделировать поведение сборочных узлов, в Autodesk Inventor Studio имеется набор инструментов для анимации по ключевым кадрам. Проектировщик может использовать имеющиеся в конструкции связи и параметры или же задать новую траекторию при помощи инструментария для анимации. Набор ключевых кадров образует временную шкалу для управления анимацией, которая позволяет манипулировать камерой, источниками света, позиционированием относительно снимаемого объекта, ориентацией камеры в пространстве и прозрачностью самого объекта. Средства воспроизведения включают весь стандартный набор функций, которые могут быть использованы для редактирования и создания дополнительных эффектов.

Другие усовершенствования

Эскизы по-прежнему остаются основой проектирования. Autodesk Inventor 10 предлагает несколько улучшений, которые помогут пользователям создавать и управлять 2D- и 3D-эскизами. Размеры, которые базируются на других размерах или на уравнениях, теперь отображаются вместе с символом f:. Пользователи могут создавать параметрические 3D-эскизы и сплайны с точными координатами. Кроме того, можно на глазок расположить в пространстве точки, определяющие эскиз или сплайн, и затем точно управлять координатами (X, Y и Z) относительно другой геометрии.

Улучшились в 10-й версии и основные средства моделирования. Например, инструмент Move Face, доступный как в среде деталей, так и сборок, теперь позволяет передвигать одну или несколько поверхностей на заданное расстояние и в заданном направлении. Пользователи, наконец-то, могут создавать прямоугольные, круговые и зеркальные массивы элементов сборки. Значительно усовершенствованы таблицы отверстий (Hole Tables), где, помимо прочего, появилась возможность внесения технических требований, определяемых пользователем, и допусков позиционирования.

Усовершенствования были внесены и в среду создания чертежей. Новая утилита позволяет осуществлять групповые преобразования таких элементов чертежа, как названия блоков, рамок и символов по названию, группе, папке или проекту. Например, блок с названием компании может быть изменен разом во всех чертежах, в которых это название упоминается.

В 10-ю версию Autodesk включила и новый инструмент Task Scheduler, который дает возможность пользователям планировать единичные и групповые операции, такие как перенос файлов из AutoCAD в Mechanical Desktop, печать, импортирование IGES- и STEP-файлов, публикацию файлов в формате DWF.

В систему управления проектными данными Autodesk Vault (которая входит во все версии, начиная с Autodesk Inventor 7) теперь включена возможность копирования проектных данных со всеми связанными файлами. Созданная копия может впоследствии использоваться как основа для нового проекта. Пользователь может выбрать, какие файлы необходимо скопировать, какие переименовать, а какие повторно использовать. Кроме того, Vault 4 теперь автоматически создает файлы в формате DWF из любого файла, внесенного (checked in) в хранилище.

Поскольку Autodesk Inventor Professional 10 включает все усовершенствования пакета Autodesk Inventor, список его специфических изменений не столь внушителен. Среди них стоит отметить новые зависимости отсутствия трения (frictionless) при расчете напряжений, возможность анимации деформаций, средства формирования трубопровода при помощи 3D-эскиза.

В комплектацию Autodesk Inventor и Autodesk Inventor Professional входит пакет AutoCAD Mechanical 2006 (Autodesk Mechanical Desktop 2006), который содержит всё, что есть в AutoCAD, плюс специальные усовершенствования в области механического проектирования (в том числе, возможность генерации ассоциативных чертежей для деталей и сборок Autodesk Inventor).

Рис. 8. В комплект Autodesk Inventor
Professional 10 входят средства анализа напряженного
состояния модели, проектирования
трубопроводов, разводки проводов и кабелей,
а также импортирования IDF-файлов

Впервые пакет Autodesk Inventor поставляется не на CD, а на DVD. Пользователи, не имеющие DVD-привода, могут заказать копию на CD.

В дополнение к описанному выше программному обеспечению Autodesk поставляет программы для просмотра файлов:

• Autodesk DWF Viewer – для просмотра DWF-файлов;
• Autodesk DWG Viewer – для просмотра и распечатки DWG-файлов;
• Autodesk Inventor View, позволяющий тем, кто не имеет пакета Inventor, открывать и распечатывать файлы деталей (.IPT), сборок (.IAM) и чертежей (.IDW).

По совокупности изменений во всех модулях, 10-я версия является одной из самых солидных за почти шестилетнюю историю пакета.

CAD/CAM/CAE Observer #5 (23) / 2005

Подписку на журнал CAD/CAM/CAE Observer можно оформить:
Агентство "Роспечать" - индекс 80502
Объединенный каталог "Пресса России" - индекс 25001.