Wybrane nowości systemu CAD 3D/2D Solid Edge 2021 Cz. 1. Środowisko projektowania elementów blaszanych
1. Wstęp: projektowanie elementów blaszanych
Dzień 15 lipca 2020 r. to termin, na który firma Siemens zaplanowała uroczystą premierę najnowszej wersji Solid Edge 2021, nowoczesnego i rozbudowanego rozwiązania CAD 3D/2D dla branży mechanicznej oraz branż jej pokrewnych. Solid Edge 2021, bo taką nazwę będzie nosić system zgodnie z przyjętą numeracją, niejako tradycyjnie dostarcza bogatą paletę nowych i pomocnych narzędzi projektowych, dedykowanych dla różnych obszarów prac inżynierskich. Inżynierowie GM SYSTEM mieli możliwość wczesnego dostępu do tego ciekawego oprogramowania, biorąc dodatkowo udział w odpowiednich szkoleniach. Jesteśmy więc gotowi do wprowadzania w polskim przemyśle Solid Edge 2021 w dniu jego oficjalnej światowej premiery. Wraz z niniejszym artykułem rozpoczynamy publikowanie szeregu opracowań przedstawiających najciekawsze nowe funkcjonalności Solid Edge 2021. Tutaj skoncentrujemy się na rozwiązaniach dotyczących modelowania elementów blaszanych.
2. Jednoczesne zagięcia z różnych krawędzi
Stosowanie Solid Edge 2021 umożliwia radykalne skrócenie czasu projektowania części blaszanych o wielu podobnych zagięciach wyprowadzanych z różnych krawędzi modelu. Dzięki poleceniu „Zagięcie wielokrawędziowe”, użytkownik ma możliwość szybkiego i jednoczesnego utworzenia ‘n’ zagięć od razu dla ‘n’ krawędzi (1 zagięcie na 1 krawędź), przy czym (jako elementy przewagi nad dotychczasowymi rozwiązaniami):
- wskazane krawędzie mogą być od siebie oddalone, nie muszą być sąsiadujące ze sobą, mogą znajdować się w zróżnicowanej lokalizacji i orientacji przestrzennej. Jest to widoczne na rys. 1, gdzie: a) model w wersji początkowej z wizualnie wyróżnionymi krawędziami (żółte linie), b) model gotowy, gdzie wyróżniono finalny efekt wykorzystania opisywanego narzędzia (nowe zagięcia).
- tak utworzone zagięcia mogą być wyprowadzone w kierunkach przeciwnych / zróżnicowanych (rys. 1, 2) lub zgodnych (rys. 3, 4), pod zadanym kątem,
- nowe zagięcia mogą być do siebie docinane z odstępem zerowym (rys. 3, 4) lub większym od zera (rys. 2, 5, 6), czego różne efekty widać także na rys. 7,
- nowe ściany mogą być także automatycznie docinane do zagięć już istniejących, tzn. wykonanych w poprzednich operacjach (rys. 8),
- zbiory takich zagięć takie mogą chronologicznie następować po sobie i dodatkowo wychodzić z całości lub części wskazanych krawędzi (rys. 6, 9),
- poza tym, ściany mogą zostać dodatkowo odsunięcie / dosunięte (rys. 10).
3. Usuwanie zbędnych podcięć w rozwinięciach
Generowanie rozwinięć modeli posiadających zagięcia o osiach schodzących się w danym punkcie, może wymagać – ze względów programistycznych – utworzenia przez program określonych podcięć we wspomnianych punktach schodzenia się osi zagięć. Może to być widoczne m.in. w modelu wykorzystującym zagięcie profilowe – przykładem niech będzie „przejście typu C-C”, gdzie ścianki wychodzą z trzech krawędzi (podstawa dolna) do czterech krawędzi (podstawa górna). Całość uzyskuje się w wyniku łącznie 6 gięć (rys. 11: widok 3D z dwóch stron oraz powiększenia w miejscu utworzenia podcięć. W podstawie dolnej są to dwie analogiczne lokalizacje, z których pokazano jedno). Tak utworzone podcięcia obecne są w modelu „na gotowo” (rys. 11), jak również w jego rozwinięciu 3D (rys. 12) oraz dokumentacji 2D tego rozwinięcia (rys. 13).
W pewnych przypadkach, wykonanie takich zagięć w rzeczywistej praktyce przemysłowej może być jednak zrealizowane bez konieczności tworzenia opisywanych podcięć. W takim razie, powyższe ułatwienie może stać się niepotrzebną cechą modelu (więc docelowo także niepożądaną geometrią produktu), którą należy w sposób zautomatyzowany (i opcjonalny) usunąć lub zmodyfikować.
Solid Edge 2021 umożliwia teraz takie wygenerowanie rozwinięć komponentów blachowych opisywanego typu, gdzie w punktach schodzenia się osi zagięć:
- nastąpi zaślepienie wszystkich / ew. wskazanych podcięć (rys. 14, 15, 16),
- zaślepienie to może być pełne (rys. 14a wraz z odpowiadającą mu dokumentacją 2D ze szczegółem A na rys. 15) ….
- … lub posiadać kształt nadany przez projektanta (rys. 14b i właściwa tu dokumentacja 2D ze szczegółem B na rys. 16).
Funkcjonalność ta osiągalna jest także w przypadku szczególnych przypadków gięć prostych, a wymagający jej przykładowy model przedstawiono na rys. 17 (3D „na gotowo”) i rys. 18 (rozkrój 3D).
Chcąc uzyskać rozwinięcie pozbawione zbędnych podcięć, użytkownik Solid Edge 2021 może podjąć np. następujące korzystne decyzje (rys. 19, 20, 21):
- spośród dostępnych newralgicznych rejonów wybiera te, które uważa
za najważniejsze do modyfikacji, oznaczone tu jako a) oraz b), po obu stronach symetrycznego wyrobu, - w rejonach a) zarządza całkowite zaślepienie podcięć, a w rejonach b) częściowe (o zaproponowanym przez siebie kształcie).
Poprawny efekt powyższych działań przedstawiono na rys. 19 (rozwinięcie 3D), rys. 20 (odpowiednia dokumentacja 2D dla tego rozwinięcia) oraz rys. 21 (fragment ww. dokumentacji płaskiej reprezentujący powiększenie interesujących obszarów).
4. Grawerka zawierająca aktualne wartości metadanych oraz parametrów geometrycznych
Solid Edge 2021 wprowadza pojęcie „aktualnego szkicu”, który może posiadać automatycznie aktualizowaną zawartość, tworzoną przez m.in.:
- metadane, tj. informacje alfa-numeryczne będące istotnym uzupełnieniem geometrii 3D, takie jak np. numer dokumentu, numer rewizji, tytuł, przypisanie do określonych osób, maszyn, wydarzeń, etc.
(ich stosowanie sprawia, iż uzyskuje się „model świadomy swojego miejsca
w projekcie”, „znający” swój status, „zdający sobie sprawę”
ze swego przyporządkowania do określonych grup materiałowych, zakupowych, technologicznych, handlowych etc. - wartości parametrów geometrycznych, takich jak zmienne wymiarowe (wartości wymiarów długości i kąta), zmienne skalarne (liczności poszczególnych cech i/lub obiektów) oraz zmienne logiczne (obecność określonych cech i/lub obiektów ich celowa nieobecność).
Metadane i ww. parametry są przechowywane we właściwych im miejscach, m.in. (odpowiednio) w oknie dialogowym Menedżer właściwości (rys. 22a) oraz w Tabeli zmiennych (rys. 22b), które są środowiskami natury tabelarycznej. Solid Edge 2021 umożliwia wygodną wizualizację tych wielkości, dodatkowo zapewniając aktualność ich wartości, w przypadku zachodzących zmian. Wizualizacja ta może odbywać się poprzez wprowadzenie tych wielkości np. do czytelnego szkicu (rys. 23), który z kolei może posłużyć m.in. do wykonania grawerki na modelu (rys. 24), włącznie z jej eksportem do pliku produkcyjnego .DXF (rys. 25).
Z tak uzyskanych efektów można korzystać podczas wykorzystywania danego modelu cienkościennego m.in. w środowisku złożenia 3D (rys. 26) oraz w dokumentacji płaskiej: wykonawczej (rys. 27) i montażowej.
Opisywana funkcjonalność ma charakter asocjatywny. Oznacza to, że z chwilą zmiany wartości określonych metadanych (np. numer dokumentu, nr rewizji) i/lub parametrów geometrycznych (np. wybrane gabaryty) – zawartość szkicu oraz wynikające z niej cechy zostaną zaktualizowane (rys. 28, gdzie – w porównaniu z rys. 24 – można zauważyć zmianę ww. numeru dokumentu, numeru rewizji, szerokości arkusza materiałowego, jak również masy (co jest spowodowane także przeprowadzoną zmianą rodzaju materiału).
5. Szybkie przechodzenie pomiędzy poszczególnymi środowiskami
Model 3D pojedynczego komponentu, jakim jest zapis konstrukcji elementu wytwarzanego z blach może posiadać 3 formy reprezentacji:
- model pełny, inaczej „na gotowo” (tj. bez uproszczeń) – każde oryginalne drzewo projektu tworzy opisywany tu rodzaj modelu,
- model uproszczony – tworzony opcjonalnie jako lekka wersja ad a), wyjątkowo korzystny m.in. podczas prac z dużymi złożeniami 3D
i podczas tworzenia ich dokumentacji montażowej 2D, - rozwinięcie – opcjonalny, lecz powszechnie stosowany zapis rozkroju modelu ad a) na płaszczyznę, dla wyobrażenia płaskiego arkusza blachy do wycięcia przez laser (ewentualnie plazmę etc.), z którego w przypadku realizacji np. dodatkowych gięć uzyskać można w rzeczywistej praktyce przemysłowej produkt wg modelu ad a).
Powyższe formy reprezentacji są dostępne w wyniku ‘przechodzenia’ do właściwego środowiska modelowania.
Dotychczas, użytkownik systemu przemieszczał się pomiędzy ww. środowiskami przede wszystkim w wyniku każdorazowego używania właściwych przycisków obecnych na jednej z zakładek interface’u (wstęga). W praktyce oznaczać to mogło dość długie i czasochłonne przejazdy kursorem myszy i wybieranie odpowiednich poleceń – każdorazowo w przypadku zmiany ww. środowiska.
W przypadku Solid Edge 2021, ww. przechodzenie zachodzi bardzo szybko i uzyskuje się je w wyniku wygodnego kliknięcia na właściwy nagłówek drzewa projektowego. Jest to bardzo korzystne, ponieważ nagłówki te znajdują się dość blisko siebie i są widoczne oraz dostępne w zasadzie przez cały czas projektowania wyrobu z blachy, tj.:
- model pełen ad a): rys. 29,
- model uproszczony ad b): rys. 30,
- model w rozwinięciu ad c): rys. 31.
Na rys. 29, 30, 31 wskazano jakże bliskie i dogodne lokalizacje ww. nagłówków, będących niejako szybkimi przepustkami do niezbędnego środowiska.
6. Arkusz do wykonania z kilku zarysów jednocześnie
Użytkownicy Solid Edge 2021 z pewnością docenią możliwości szybszego tworzenia podstawowych cech modeli produktów z blach. Do głównych korzyści należy tu zdolność wykonania arkusza blachy z wykorzystaniem kilku zarysów od razu, np. jednej pętli zewnętrznej i kilku wewnętrznych zarysów znajdujących się w szkicu (rys. 32).
Efekt jak na rys. 33 obecnie uzyskać można w wyniku zaledwie jednej operacji Arkusz blachy, tymczasem w przypadku prac prowadzonych w starszych wersjach systemu, należało wykonać – w zależności od sposobu pracy – 3 operacje (Arkusz, Wycięcie oraz Otwór (rys. 34).
Korzyść ta jest dostępna podczas każdorazowego używania polecenia Arkusz blachy, tj. jako pierwszej operacji w chronologii modelowania oraz podczas operacji późniejszych.
7. Zakończenie
Przedstawione tu rozwiązania to zaledwie część usprawnień i ułatwień prac inżynierskich dostarczanych wraz z nową generacją Solid Edge 2021.
W kolejnych opracowaniach przedstawimy kolejne obszary, w których można wygodnie skorzystać z innowacji wprowadzonych w kolejnej wersji systemu.
Do obszarów tych należy również tematyka pokrewna projektowaniu indywidualnych komponentów blachowych, tzn. nowości środowiska służącego do optymalizacji rozkładu wielu rozwinięć elementów z blach na arkuszach produkcyjnych, jakim jest środowisko Solid Edge 2021 2D Nesting (rys. 35).
… c.d.n.
Opracował:
dr inż. Adam Budzyński
Referencja:
W opracowaniu wykorzystano model należący do projektu (rys. 26)
„Frezarka warsztatowa CNC – projekt CAD 3D/2D, wykonanie i pomiar dokładności jej pozycjonowania”.
Projekt wykonano w Solid Edge na potrzeby pracy magisterskiej,
Autor: inż. Krzysztof Motylewski.
Uczelnia: Wyższa Szkoła Gospodarki w Bydgoszczy.