Что нового в новом SolidWorks 2003?

В прошлом номере мы уже публиковали краткое описание нововведений 11-й по счету версии наиболее популярной системы твердотельного моделирования среднего класса - SolidWorks 2003, выход которой был анонсирован разработчиками в сентябре 2002 г. Сейчас вниманию читателей предлагается более обстоятельный разбор, подготовленный редакцией американского издания CADCAMNet на основе собственного опыта работы со второй бета-версией системы.
© 2002 CAD/CAM Publishing, Inc. CAD CAM Net (19.09.2002)

            Первым делом следует отметить, что версия 2003 - первая с тех пор, как компания SolidWorks приобрела системы COSMOS (анализ методом конечных элементов) и PDMWorks (управление данными проекта). Выпуск всех трех продуктных линий был синхронизирован, в результате чего PDMWorks и облегченная версия COSMOS/Works включены в компакт-диски SolidWorks.
            С первого взгляда пользователи могут не заметить в новой версии каких-либо серьезных прорывов. Большая часть нововведений SolidWorks 2003 уже реализована в других CAD-системах или дополнительных программах сторонних разработчиков. Но для SolidWorks это очень глубокие изменения, и они сильно повлияют на то, как пользователи будут строить твердотельные модели в будущем. Подготовленное разработчиками подробное описание всех усовершенствований занимает 182 страницы. В этой статье мы остановимся лишь на наиболее существенных из новшеств и на том, почему они важны для пользователя.

Несколько твердых тел в одном файле детали

            Наиболее важное изменение - это возможность создавать множество отдельных твердых тел в одном и том же файле детали. С появлением этого способа построения SolidWorks входит в число таких пакетов, как Pro/ENGINEER, CATIA V5, Solid Edge и др., уже имеющих аналогичные возможности (не будут поражены и пользователи таких систем с ядром ACIS, как например Autodesk Inventor и CADKEY. - Прим. ред.). Реализация поддержки нескольких твердых тел в SolidWorks потребовала фундаментальных изменений в архитектуре программы, но это позволило внести множество больших и маленьких усовершенствований, которые пользователи увидят в новой версии.
            Новый подход позволит проектировщикам создавать многие детали более простым способом. Например, гораздо легче спроектировать коллектор, построив сначала фланцы на обоих концах, а затем протянув соединяющую их трубу.
            Такие системы, как Solid Edge или Inventor объединяют отдельные твердотельные элементы в единое тело сразу, как только их связывают (если только при этом система не выдает ошибку и не "вылетает"). SolidWorks работает иначе. Эта операция осуществляется только в том случае, когда пользователь указывает, чтобы система добавила (union), вычла или показала общий объем двух или более тел. Возможность применять эти булевы операции к построенным телам позволяет искусному проектировщику создать желаемую форму быстрее, чем в случае, когда он вынужден манипулировать лишь с одним твердым телом.

Рис. 1. Булевы операции позволяют создавать из обычных элементов модели экзотической формы. Вот что, к примеру, можно получить из двух U-образных деталей, показанных в верхнем левом углу, пересечением (вверху справа), объединением (внизу слева) и вычитанием (внизу справа).

Выбор контура

            Возможность работы с несколькими телами в одном файле удачно сочетается с другим новшеством - выбором из сложных эскизов только желаемого контура. В некоторых случаях конструктор предпочитает решать проблему в двух измерениях, потому что это быстрее, чем построение полных 3D-моделей. Предыдущая версия SolidWorks позволяла проектировать в 2D, однако если потом возникала необходимость построить 3D-модель, эти 2D-построения было трудно использовать. Конструктору приходилось копировать необходимые контуры в новые эскизы, чтобы использовать их для построения модели.
            Теперь SolidWorks позволяет выбрать из сложного эскиза только те контуры, что необходимы для построения требуемого конструктивного элемента. Остальные линии остаются в эскизе и могут быть использованы для создания других конструктивных элементов.
            Побочный результат этого нововведения заключается в том, что эскизы SolidWorks теперь могут иметь пересекающиеся линии. Для построения конструктивного элемента отныне нет необходимости приводить каждый эскиз к замкнутому непересекающемуся контуру. Кроме того, один эскиз может быть использован для построения нескольких конструктивных элементов.
            По заявлениям компании, возможность использования сложных эскизов как основы для построения конструктивных элементов облегчает преобразование 2D-чертежей в 3D-модели. Конструктор может скопировать вид с чертежа и перенести его в эскиз SolidWorks, затем выбрать желаемый контур и при помощи функций вытяжки (extrude) или вращения вокруг оси (revolve) построить необходимый конструктивный элемент. Пользователям, имеющим лицензии AutoCAD, SolidWorks позволяет даже копировать чертежи непосредственно из AutoCAD и переносить их в эскизы SolidWorks.

Рис. 2. Комплексный подход к моделированию и возможность создания нескольких твердых тел в одном файле делают разработку концепций цифрового макета более гибкой. В левом окне показан сложный эскиз, определяющий концепцию проектируемой детали. В центре - создание цилиндрических конструктивных элементов равной высоты, построенных на основе двух непересекающихся контуров. Правое окно показывает полностью законченную деталь. Обратите внимание, что толщина средней части отличается от толщины цилиндрических элементов

            К сожалению, этот процесс лучше выглядит на словах, чем на практике. Сначала чертеж должен быть скопирован и перенесен из пространства модели AutoCAD. Если в планировке (layout) или пространстве листа (paperspace) чертежа были использованы масштабируемые области просмотра (viewports - по терминологии Autodesk), то эти виды не смогут быть скопированы. Во-вторых, в реальных чертежах AutoCAD линии могут быть построены с зазорами или, наоборот, пересечениями в местах стыковки, что нарушает процедуру выбора контура. В SolidWorks 2003 имеется функция, которая, как предполагается, позволяет устранять эти зазоры. Однако попытка использовать ее на реальном чертеже AutoCAD нам так и не удалась.
            Если линии на ваших AutoCAD-чертежах построены тщательно, а система слоев рациональна, то новые функции SolidWorks сделают их повторное использование более легким. Однако большинство чертежей AutoCAD (впрочем как и других CAD-систем) создавалось скорее как иллюстрации. Они изначально не предназначались для того, чтобы быть основой CAD-моделей, используемых для производства и аналитических приложений, поэтому конструкторы, как правило, не тратили время на то, чтобы сделать их абсолютно однозначными.

Другие возможности моделирования деталей

            Кроме поддержки нескольких твердых тел в одном файле модели, у SolidWorks 2003 есть и другие возможности, ускоряющие проектирование сложных деталей:
  • При создании модели детали в нее можно вставлять модели других деталей.
  • Функция полного скругления (full round fillet) удобна для скругления граней на таких элементах, как, например, ребра жесткости.
  • Пользователь может остановить регенерацию сложных деталей.
  • Feature Statistics позволяет узнать, сколько времени потребовалось для перестроения каждого конструктивного элемента.

            Функция Feature Statistics особенно полезна для выявления тех конструктивных элементов, которые долго перестраиваются. Не исключено, что там имеются математические проблемы, которые в дальнейшем могут проявиться при использовании этой модели в других приложениях, например для инженерного анализа, быстрого прототипирования или формирования УП.

Рис. 3. Full round fillet позволяет удобно скруглять грани на таких деталях, как, например, эта лопасть вентилятора. Конструктору необходимо лишь выбрать две грани, на которых нужно построить скругления, и поверхность, которая этим скруглением будет охвачена

            Как заявил г-н Dave Corcoran, исполнительный вице-президент SolidWorks по развитию, в новой версии в целом повышена скорость перестроения моделей. После того, как деталь была перестроена один раз в течение сеанса работы, откатиться назад на любое количество шагов можно значительно быстрее, чем позволяли предыдущие версии. Это отразится не только на работе функциий Undo и Redo, так как возврат к прежним построениям происходит всякий раз, когда пользователь редактирует эскиз или параметры конструктивного элемента. По утверждению г-на Corcoran, это улучшение должно быть заметно на любой модели, содержащей более 20 конструктивных элементов.
            Помимо сказанного, при добавлении конструктивных элементов SolidWorks 2003 научился работать локально с теми гранями, которые затрагиваются изменениями, вместо того, чтобы заново собирать всю модель целиком. Это позволяет сократить время проектирования моделей с большим количеством мелких элементов или криволинейными поверхностями.
            Надо сказать, что эти графические технологии SolidWorks 2003 не уникальны. Компания PTC использует подобные методы на протяжении уже многих лет для ускорения регенерации моделей Pro/ENGINEER.

Поверхностное моделирование

            Все системы твердотельного моделирования в конце концов эволюционировали в гибридные, объединяя тела и поверхности в единой модели. Поверхностное моделирование необходимо в тех случаях, когда традиционных функций твердотельного моделирования, таких как протягивание контура по траектории или скругление граней, становится недостаточно. Это требует от пользователя более высокой квалификации, но предоставляет больше возможностей для управления формой модели.
            В большинстве современных CAD-систем поверхности представляются неоднородными рациональными B-сплайнами (NURBS). Математически эти поверхности в обязательном порядке должны иметь четыре граничные кривые. Однако в CAD-моделях часто используются поверхности, у которых число граничных кривых больше или меньше. Образуются они путем проекции на эти четыре границы дополнительных граничных кривых, обрезающих поверхность, вне которых поверхность игнорируется.
            В некоторых приложениях полезно иметь возможность оперировать с необрезанными поверхностями. Например, конструкторам пресс-форм часто приходится создавать поверхности, которые соответствуют форме изготавливаемой детали, но не содержат никаких отверстий. Кроме того, при разработке пресс-форм часто возникает необходимость продлить поверхности за пределы границ, по которым они обрезаны. Для этого SolidWorks 2003 дает пользователям возможность создания необрезанной поверхности из обрезанной.

Рис. 4. SolidWorks 2003 позволяет конструктору сгенирировать необрезанную поверхность (показана синим цветом), лежащую в основе обрезанной (показана зеленым)

            SolidWorks 2003 также позволяет дублировать поверхности (еще одна выгода от технологии поддержки нескольких твердых тел в модели). В новой версии поверхностная модель (surface bodies) может быть создана и путем удаления части поверхностей твердотельной модели. К этой поверхностной модели можно присоединять другие поверхности, созданные заново или импортированные, после чего допускается снова преобразовать модель в твердотельную.
            Появились в системе и новые функции для заделывания щелей между поверхностями. Однако в целом возможности SolidWorks 2003 по работе с поверхностями все еще не дотягивают до уровня старшей сестрицы - CATIA. Например, в SolidWorks 2003 нет таких привычных для авиастроителей операций, как построение конических скруглений и переходов. Впрочем, следует отметить, что многие из этих функций добавляет модуль GeometryWorks, предлагаемый компанией CAD/CAM Components (www.cadcamcomponents.com).

Работа с листовыми материалами

            При работе с листовыми материалами SolidWorks 2003 позволяет моделировать изделия с переходом от квадратного сечения к круглому, что важно для проектировщиков вентиляционных труб. Возможность построения подобных форм существовала в SolidWorks уже давно, однако до сих пор система не давала развертку такой модели.
            При разделке кромок угла теперь могут использоваться как прямые, так и криволинейные разрезы. Профиль скругленных углов может быть сформирован автоматически. Расширились и возможности управления отгибающимися кромками и деталями конической формы.
Рис. 5. SolidWorks 2003 позволяет построить изделие из листа с переходами от квадратного к круглому сечению (возможность, существовавшая в Solid Edge на протяжении ряда лет)

Сборки

            В версии Pro/ENGINEER 2000i компания PTC ввела понятие "запакованной" сборки (shrink-wrapped assembly). Такие сборки содержат только внешние поверхности сборок без внутренних деталей. Это удобно по нескольким причинам. Во-первых, эти сборки получаются меньше по объему и занимают меньше времени при загрузке (это справедливо и при включении их в большой цифровой макет изделия).
            Кроме того, "запакованные" модели скрывают внутреннюю конструкцию от тех, кому не должно ее знать. Так, для производителей насосов или двигателей нежелательно посылать заказчикам CAD-модели, включающие все детали конструкции, например, подшипники, уплотнения и другие элементы, что может представлять тайну фирмы. Все, что необходимо заказчику (помимо технических данных) - это внешняя форма узла, присоединительные размеры валов, расположение устанавочных отверстий и электрических разъемов. "Запакованные" модели могут обеспечить эту информацию.
            Что-то аналогичное концепции PTC предлагает и SolidWorks 2003, позволяя сохранять сборку как модель детали. Такая упрощенная модель состоит только из внешних поверхностей без каких-либо внутренних деталей. Мы создали в SolidWorks деталь из сборки, которая содержала более 50 отличающихся деталей и занимала на диске 7.62Mb. Объем полученной модели составил всего 637Kb - менее 10% от первоначального. Однако, если внешняя форма сборки изменится, соответствующая ей упрощенная деталь не будет обновлена автоматически.
            В новой версии упрощена замена компонентов сборок, имеющих подсборки. В некоторых случаях на этапе создания концепции изделия бывает необходимо вставить в сборку подузлы, проработанные только на уровне грубого макета. В дальнейшем эти подсборки могут быть заменены детально проработанными моделями, которые, возможно, будут создаваться другими конструкторами.
            Еще одно новшество: пользователь получил возможность назначать в сборках условия сопряжения, что позволяет ему сразу вводить в сборку любые компоненты в правильном положении. В более ранних версиях это было возможно только для деталей.

Разочарования при создании чертежей

            Вряд-ли кто будет спорить, что создание чертежей сложных сборок требует много времени в любой системе твердотельного моделирования. В 2002 году на форуме SolidWorks World руководители компании обещали, что время, необходимое для создания видов сборочного чертежа, будет существенно уменьшено. К сожалению, эти усовершенствования не столь хороши, как ожидалось. В пункте меню "Виды" (View) добавилась кнопка под названием Fast HLR/HLV, которая ускоряет создание чертежных проекций. Однако у Fast HLR/HLV есть несколько недостатков. Получаемые виды выглядят не очень хорошо. Линии кажутся тоньше, чем при построении в обычном режиме, а некоторые скругленные грани, как показал тест, не всегда отображаются. Представитель SolidWorks признал также, что такие операции как Pan и Zoom при включенном режиме Fast HLR/HLV работают медленнее.
            Тем не менее, SolidWorks продолжает разработку более быстрых методов создания чертежей. В настоящее время компания совместно с одним из крупных клиентов проверяет другой, более многообещающий подход. Если эксперимент закончится успешно, прочие клиенты увидят более быстрое создание чертежных проекций уже в следующей версии.
            Одно улучшение, на которое необходимо обратить внимание - возможность заранее определять виды в шаблоне чертежа. Эта возможность будет особенно полезна для фирм, изготавливающих семейства подобных деталей или инструментов. Возможность изменить твердотельную модель и затем перебросить ее в определенный заранее шаблон позволяет ускорить подготовку рабочих чертежей.

            Следует упомянуть и такие улучшения, как:

  • более гибкая система условных обозначений (callouts) для отверстий;
  • автоматическая простановка осевых линий на отверстиях;
  • линии разрыва, не выходящие за границу вида.

Что дальше?

            Благодаря ряду серьезных нововведений версия 2003 в целом оставляет приятное впечатление. Поддержка нескольких твердых тел в одном файле модели превращает SolidWorks в подлинно гибридную систему моделирования. Есть необходимость добавить еще ряд дополнительных функций поверхностного моделирования, но наиболее существенные изменения уже сделаны. Мы нашли, что вторая бета-версия SolidWorks 2003 более надежна в работе, чем рабочая версии Solid Edge12. Большая часть выявленных ошибок приходится на долю неправильной работы функций. С серьезными сбоями мы в процессе работы не столкнулись.
            Первым пунктом в повестке дня SolidWorks должно стать повышение производительности при создании чертежей. Помимо этого изменения (которое, кажется, уже взято под контроль), компания должна сделать свое программное обеспечение более доступным для нормальных людей. Сейчас система предлагает так много функций, что справиться с ними всеми одному человеку крайне сложно. Большинство конструкторов в своей повседневной работе не нуждается в использовании всей функциональности SolidWorks. Проблема состоит в том, чтобы выяснить, какой набор функций является оптимальным для каждого класса задач проектирования. Тут SolidWorks должен принять во внимание стратегии конкурирующей системы Solid Edge и "родственной" CATIA V5, разработчики которых уже решают проблемы группировки наборов инструментов в типичные профили, необходимые для различных отраслей.
            Чтобы не перегружать пользователей, SolidWorks должен действовать сходным образом, отображая иконки, необходимые для конкретного класса задач, и скрывая остальные. Например, при разработке чертежей конструктору необходимы панели инструментов для создания видов, для различных типов линий и для аннотаций. В то же время панели инструментов для создания конструктивных элементов и сборок нужно скрывать от глаз пользователя до тех пор, пока не потребуется создать новую модель или сборку. Проектировщик изделий из листового металла тоже должен иметь возможность выбрать режим, отображающий только набор инструментов для работы с листовыми материалами и черчения. Кроме того, опытные пользователи наверняка захотят создавать и сохранять свои собственные наборы инструментов. Описания этих наборов должны храниться в файлах, чтобы можно было без проблем перенести их на другой компьютер или в новую версию.
            Выяснение того, какие наборы инструментов оптимальны для каких задач требует изучения реальных процессов проектирования в промышленности. SolidWorks имеет огромную базу пользователей, увлеченных своим делом, которые, скорее всего, будут рады в этом помочь.
            Чего не должен делать SolidWorks, так это вводить новые расширения имен файлов, как сделали Inventor и Solid Edge. Теперь их пользователям приходится решать, какой из многочисленных типов файлов открывать, - дополнительное бремя, которое им совершенно ни к чему.

Рис. 6. SolidWorks 2003 со всеми возможными линейками инструментов - не многовато ли?

Затраты на изучение

            Менеджерам компаний следует предусмотреть время на то, чтобы пользователи могли изучить новые функции SolidWorks 2003. Впоследствии это многократно возместится за счет сокращения времени проектирования и улучшения качества CAD-моделей. Дилеры SolidWorks обычно организуют бесплатные семинары, на которых рассказывают о нововведениях очередной версии. Кроме того, пользователи должны изучить документацию, поставляемую SolidWorks вместе с программным обеспечением, которая разъясняет работу новых функций.
            Стоимость SolidWorks Office 2003 на данный момент составляет 4 995 долл. плюс 1 250 долл. в год за поддержку и обновление версий. (Цены действительны для США. В других регионах они могут существенно отличаться. - Прим. ред.).

© 2002 CAD/CAM/CAE Observer All rights reserved.