Wybrane nowości systemu CAD 3D/2D Solid Edge 2021. Cz. 2. Środowisko tworzenia złożeń
1. Wstęp – środowisko tworzenia złożeń
Kontynuujemy publikowanie opracowań, które mają przybliżyć najważniejsze z nowych rozwiązań CAD 3D/2D najświeższej generacji systemu Solid Edge 2021. Tym razem, obszarem naszych zainteresowań będą główne funkcjonalności, jakie zawiera środowisko tworzenia złożeń (mówiąc potocznie: do zespołów). Szereg z nich można śmiało określić jako przełomowe, a powody nadania tego określenia zostaną przedstawione poniżej w postaci liczbowej, wraz z komentarzem.
2. Szybka wizualizacja złożenia zawierającego istotne oznaczenia graficzne
W najnowszej wersji Solid Edge 2021 zdecydowanie przyspieszono proces tworzenia czytelnych i atrakcyjnych wizualizacji złożeń, w których szczególną rolę pełnią dodatkowe oznaczenia graficzne.
Do tych oznaczeń mogą należeć komunikaty eksploatacyjne, ostrzeżenia, tabliczki znamionowe, logo komercyjne, zawartość (treść) monitorów / wyświetlaczy, oznaczenia taktyczne, obrazy okolicznościowe etc. Ważne jest to, iż oznaczenia te (wprowadzane w postaci obrazów rastrowych) mogą posiadać odpowiednie efekty przezroczystości (a także odbicia, połysku etc.) i można je nanosić
(oraz w ramach modyfikacji przenosić) na szereg lic w ściśle określonych miejscach. Powyższe staje się szczególnie istotne w przypadku lic niepłaskich.
Przykładem może być model stacji transformatorowej (rys. 1, 2), na którego odpowiednich komponentach szybko naniesiono odpowiednie informacje graficzne, m.in.:
- oznaczenia znamionowe i produkcyjne (rys. 2a),
- oraz informacyjne i ostrzegawcze (rys. 2b, 2c).
Nadmienić należy, iż ów model stacji ma charakter przykładowy, a oznaczenie 2a to fotografia rzeczywistej tabliczki widniejącej na wybranej stacji trafo w pobliżu lokalizacji jednego z biur firmy GM SYSTEM.
Kolejnym przykładem może być logo komercyjne – na przykładzie logo sponsorskiego na modelu nadwozia samochodu sportowego (rys. 3, 4), ze zwróceniem uwagi na wybrane efekty przezroczystości, odbicia, a także dopasowania obrazu do lic niepłaskich (rys. 5).
Warto zwrócić także uwagę na oznaczenia indywidualne, znaki taktyczne etc., na przykładzie modelu samolotu wojskowego noszącego elementy malowania okolicznościowego: logo Dywizjonu 303 (plecy płatowca) oraz reprodukcja fotografii jednego z jego pilotów – asów myśliwskich (wewn. strona lewego statecznika pionowego). Owa interpretacja wybranego malowania polskiego MiG-29A została przedstawiona na rys. 6, 7, gdzie 6a i 7a – logo Dywizjonu 303, 6b i 7b – reprodukcja fotografii por. Mirosława Fericia.
Z czysto „CADowskiego” punktu widzenia, warto odnotować, iż:
- bezpośrednio, oznaczenia takie nanosi się w środowisku obiektów indywidualnych, lecz uważa się, że szczególnie istotnego znaczenia nabierają one przede wszystkim w złożeniu,
- oznaczenia te są honorowane przez środowisko tworzenia dokumentacji 2D (rys. 8a) dla opisanych tu modeli 3D (rys. 8b), co przedstawiono na modelu przycisku awaryjnego zatrzymania maszyny / urządzenia.
3. Radykalne zwiększenie wydajności pracy w złożeniach dużych i nie tylko
Solid Edge 2021 to generacja, która poza szeregiem nowych narzędzi CAD dostarcza w wielu obszarach wręcz nową – łatwiejszą – filozofię prowadzenia sztandarowych działań inżynierskich.
Przykładem niech będzie jedno z koronnych założeń uprzednich wersji systemu, na podstawie którego, chcąc np. dokonać pomiarów geometrycznych określonego komponentu / komponentów złożenia, należało je najpierw uaktywnić.
Tzw. uaktywnienie oznaczało w tym przypadku konieczność dodatkowego wgrania do pamięci ww. obiektu / obiektów wraz z ich ew. kolejnymi wystąpieniami. W związku z tym, chęć dokonania pomiarów na wielu komponentach w średnich i dużych złożeniach mogła oznaczać konieczność poświęcenia dodatkowego czasu i wzrost obciążenia zasobów software / hardware.
Użytkownik Solid Edge 2021 zostaje tymczasem skutecznie uwolniony od powyższych wymagań. Ta ogromna korzyść zostanie tu omówiona
na przykładzie złożenia klasyfikowanego (pod względem liczności wszystkich / unikalnych komponentów) jako średnie (wg domyślnego podziału). Mowa tu o modelu frezarki CNC 3ax, przedstawionym na rys. 9a. Jest to zbiór posiadający łącznie 648 (sł. sześćset czterdzieści osiem) komponentów, tworzony przez 70 (sł. siedemdziesiąt) unikalnych obiektów (stosowny fragment tzw. statystyk złożenia przedstawiono na rys. 9b).
Istotne jest, iż model ten jest tu przedstawiony w postaci całkowicie nieaktywnej (analogicznie jw.), więc niejako najlżejszej pod omawianym względem. Pamiętać należy, iż poza korzystaniem z odpowiednich narzędzi do zarządzania stanem komponentów złożenia, ów „lekki” stan całkowitej nieaktywności można także osiągnąć w sposób zautomatyzowany już w chwili otwarcia złożenia, przyspieszając ów proces znacząco.
W takim razie, użytkownik Solid Edge 2021 może przystąpić m.in. do przeprowadzenia pomiarów tego rozbudowanego złożenia natychmiast po jego otwarciu, cały czas pracując z „lekką reprezentacją” zespołu. Możliwych jest tu wiele rodzajów pomiarów długości i kąta, m.in.:
- na jednym wybranym obiekcie (np. odległość pomiędzy osiami otworów w wybranej płycie, rys. 10; dla zwiększenia czytelności na rysunku przedstawiono właściwy fragment otwartego złożenia, a model płyty odróżniono kolorystycznie względem wyświetlonego otoczenia; rozpatrywana część jest czerwona, a komponenty z otoczenia – białe półprzezroczyste),
- na różnych wystąpieniach tego samego obiektu, np. jednoczesny pomiar rozstawu i długości prowadnic liniowych stołu roboczego (rys. 11, jw.),
- na różnych obiektach, np. pomiar odległości pomiędzy czołowymi licami płyty zabudowy silnika, nakrętki śruby tocznej w wybranym położeniu oraz bloku łożyskowego (rys. 12; rozróżnienie kolorystyczne, jw.).
Co więcej, komponenty mogą być nieaktywne (i takimi pozostać) także podczas nadawania relacji dla obiektów już obecnych w złożeniu. Na rys. 13 przedstawiono chwilę poprzedzającą montaż modelu narzędzia obróbkowego (a) w uchwycie mocowania dla osi Z (b). Wszystkie modele biorące tu udział mogą być w chwili początkowej nieaktywne, co widać m.in. w drzewie złożenia (c), gdzie odpowiednie symbole sześcianów są wyświetlane jako szare.
Znamienne wówczas jest to, że zarówno w trakcie nadawania relacji (rys. 14), jak i po wykonaniu tego zadania (rys. 15), wszystkie zaangażowane komponenty są i pozostają nieaktywne, więc złożenie przez cały czas jest obecne w swoim lekkim stanie.
Jednym z pozostałych przykładów działań prowadzonych na elementach nieaktywnych – co osiągamy począwszy od Solid Edge 2021 – jest możliwość wskazywania lic komponentów do ustawienia kamery dla najlepszej wizualizacji modelu – polecenie Popatrz na lico (rys. 16).
Opisywana możliwość uwolnienia się od konieczności aktywacji komponentów prowadzić może do znaczącego odciążenia zasobów software / hardware, więc finalnie także do przyspieszenia działań inżynierskich i zwiększenia komfortu ich realizacji.
4. KOMPONENTY WEWNĘTRZNE, czyli przełom w imporcie dużych projektów
Chcąc opisać oraz podkreślić istotną rolę tej nowej funkcjonalności, przypomnijmy sobie, jak dotychczas przebiegał proces importu do Solid Edge złożenia analogicznego do przedstawionego na rys. 9, np. z wykorzystaniem formatów pośrednich takich jak .X_T (Parasolid), .JT oraz .STEP.
Po wczytaniu importowanego projektu (np. poprzez format Parasolid), na dysku zostają utworzone niezbędne pliki natywne Solid Edge. W tym przypadku są to pliki złożenia najwyższego poziomu, podzłożeń oraz komponentów indywidualnych, co (pomijając dziennika translacji) daje tu 82 (sł. osiemdziesiąt dwa) pliki CAD – zrzut ekranu z Eksploratora Windows przedstawiono na rys. 17.
Proces ten charakteryzuje się m.in. parametrami o następujących wartościach:
- czas pierwszego wczytania importowanego złożenia: 10 s,
- czas zapisu tak utworzonych plików na dysku: 30 s,
- czas ponownego otwarcia tak zapisanego złożenia: 5 s,
- liczba utworzonych plików: 82 pliki.
Można więc uznać, iż proces taki jest dość czasochłonny i generuje sporo plików na dysku. Czas zapisu ww. dokumentów na dysku może być dodatkowo wydłużony w przypadku pracy sieciowej, będącej często standardem przemysłowym.
Może to być ew. akceptowalne, jeżeli mamy pewność, że importuje się właściwy projekt. A jeżeli takiej pewności nie ma? Czy oznacza to czasochłonną (i generującą wiele plików) pracę metodą prób i powtarzanych błędów?
Co w sytuacji, gdy chcemy jedynie zapoznać się z zawartością projektu, zrobić to szybko i bez generowania nadmiarowych plików, ale z wciąż z koniecznym zachowaniem wysokiej dokładności?
… i w tym miejscu opracowania dochodzimy do kwestii, którą powyżej uznano za kluczową i niejako przełomową. Otóż Solid Edge 2021 umożliwia takie wczytywanie importowanych złożeń, aby ich nowopowstałe komponenty składowe zaistniały (i zostały zapisane) tylko w obrębie tak utworzonego jednego pliku złożenia (tzn. nie będą one indywidualnie zapisywane na dysku) – mowa tu o funkcjonalności pod nazwą Komponenty ‘wewnętrzne’.
Wczytując ww. projekt w formacie Parasolid raz jeszcze, ale z już włączoną opcją tworzenia komponentów wewnętrznych, na dysku powstaje zaledwie jeden plik złożenia SE (.ASM) wraz z jego plikiem konfiguracyjnym (.CFG). Przedstawiono
to na rys. 18, który z pewnością warto porównać z rys. 17.
Wyniki pomiarów (analogicznych do powyższych) dla tak unowocześnionego sposobu importu, są następujące:
- czas pierwszego wczytania złożenia: 5 s, co oznacza 50% redukcji czasu,
- czas zapisu plików na dysku: 2 s, tj. 93% redukcji czasu,
- czas ponownego otwarcia złożenia: 2 s, tj. 60% redukcji czasu,
- liczba utworzonych plików: 2 pliki, tj. 98% redukcji ich liczby.
Wyniki powyższych pomiarów importu przez Parasolid (metoda tradycyjna contra Komponenty ‘wewnętrzne’) z ich porównaniem i obliczeniem korzystnej %-ej redukcji czasu / liczby plików (co wyróżniono żółtym kolorem) – przedstawiono na rys. 19.
Na rys. 20 i 21 przedstawiono analogiczne zestawienia wykonane dla importu złożenia za pośrednictwem formatu (odpowiednio) .JT oraz .STEP.
Tak zebrane wartości procentowych redukcji czasu oraz redukcji liczby plików, które przeważnie wynoszą po kilkadziesiąt procent, należy uznać za wyjątkowo korzystne dla użytkowników, którzy rozpoczną import projektów z innych formatów z wykorzystaniem Solid Edge 2021.
Uzyskane w ten sposób komponenty wewnętrzne są pod wieloma względami pełnoprawnymi komponentami złożenia, podobnymi do komponentów tradycyjnych, czyli:
- posiadają własne drzewo projektu w zespole, w którym czytelnie rozróżnia się kwestię podzłożeń oraz komponentów indywidualnych; ponadto można je tam ukrywać, wyświetlać, grupować, etc. (rys. 22, na którym przedstawiono tak zaimportowane jedno z podzłożeń całościowego projektu frezarki, tj. płytę podstawy z prowadnicami stołu roboczego / oś X),
- można im nadawać relacje lub te relacje odtwarzać w sposób zautomatyzowany z wykorzystaniem Asystenta relacji w złożeniu (rys. 23). Następnie, niezależnie od sposobu utworzenia relacji, można je modyfikować (rys. 24),
- komponenty wewnętrzne mogą współistnieć w złożeniu na równi z tradycyj-nymi, posiadać z nimi wspólne relacje, etc. (rys. 25, gdzie komponenty wew-nętrze przedstawiono jako białe przezroczyste, a tradycyjne jako niebieskie),
- oba rodzaje komponentów umożliwiają prowadzenie sztandarowych symulacji ruchu (rys. 26),
- poza tym, komponenty wewnętrzne (odrębnie lub razem z tradycyjnymi) doskonale sprawdzają się także podczas takich zadań jak: obliczanie właściwości fizycznych z pomiarami geometrycznymi (rys. 27), wykrywanie kolizji (rys. 28), tworzenie dokumentacji 2D z listami części BOM (rys. 29a), tworzenie widoków eksplodujących 3D i 2D (rys. 29b) etc.
Komponenty wewnętrzne mogą być więc uznane za ich przejściowe stadium podczas importu większych projektów. W razie potrzeby przekształcenia komponentów wewnętrznych do postaci tradycyjnych (czyt. indywidualnych plików na dysku) – użytkownik Solid Edge 2021 może szybko opublikować komponenty wewnętrzne (rys. 30a), z uwzględnieniem kwestii szablonów plików, nadania materiału oraz naturalnie ich docelowej lokalizacji na dysku (rys. 30b).
5. Kopiowanie składników pomiędzy różnymi złożeniami wraz z relacjami montażowymi
Solid Edge od dawna umożliwia kopiowanie części i podzespołów pomiędzy różnymi złożeniami. Dotąd jednak kopiowaliśmy aż i tylko części oraz podzłożenia. W miejscu docelowym odpowiednie relacje montażowe należało dla nich utworzyć od podstaw.
Tymczasem nowa generacja systemu tradycyjnie dostarcza szereg dalszych ułatwień i udostępnia bogatą paletę narzędzi do rozpoznawania relacji, z pomocą których kopiowane obiekty są spozycjonowane w ich złożeniu wyjściowym. Korzystając z tego – Solid Edge 2021 umożliwia zrozumienie, zapamiętanie oraz odtworzenie tych relacji w złożeniu docelowym wraz z opcjonalną modyfikacją tych relacji, w razie potrzeby.
Funkcjonalność ta zostanie omówiona na bazie ww. modelu złożenia płyty mocującej dla narzędzia obróbkowego – ściśle dwóch wersji tego złożenia.
Złożenie wyjściowe zostało przedstawione na rys. 31 (w widoku głównym) oraz rys. 32a (w widoku uzyskanym przez obrót kamery względem osi Z o 180°; oś Z została zaakcentowana niebieskim odcinkiem na rys. 31).
Celem jest skopiowanie stąd takich modeli, jak:
- łożysko liniowe prowadnicy wraz ze mocującymi je śrubami (reprezentowane łącznie przez 5 części, przedstawione na rys. 32b oraz wyróżnione żółtym kolorem w drzewie projektu – rys. 32d),
- nakrętka śruby tocznej ze śrubami mocującymi (reprezentowane przez jedno podzłożenie posiadające 14 części składowych i 4 dodatkowe części, pokazane na rys. 32c i podświetlone w drzewie projektu na czerwono, rys. 32d).
Korzystając z nowych funkcjonalności Solid Edge 2021, wszystkie te modele mogą teraz zostać skopiowane wraz z relacjami, którymi zostały połączone w złożeniu wyjściowym, zarówno ww. łożysko liniowe (rys. 33), jak i nakrętka śruby tocznej (rys. 34).
Obydwie te grupy komponentów zostają zaznaczone, skopiowane (np. CTRL+C) i wklejone (np. CTRL+V) do złożenia docelowego (rys.35), różniącego się od wyjściowego tym, iż:
- całość jest obrócona globalnie względem osi Z o 90° (rys. 35a),
- płyta mocująca ma stopniowaną wyfrezowaną kieszeń w miejscu montażu nakrętki śruby tocznej, w wyniku czego jej grubość posiada w określonych miejscach inne wartości (rys. 35b) – będzie to miało szczególne znaczenie dla podkreślenia elastyczności opisywanego rozwiązania.
Korzystne szczegóły procesu wklejania zostaną przedstawione w takim widoku, aby kamera monitorowała dolną stronę płyty (rys. 36, gdzie kamera jest obrócona o 90° względem rys. 35). Po wklejeniu kopiowanych komponentów uwagę zwraca nowe okno dialogowe (rys. 37), w którym:
- Solid Edge 2021 przedstawia listę relacji skopiowanych, do łatwego wykorzystania „tu i teraz” (tzw. relacje zewnętrzne),
- dodatkowo system przedstawia te relacje, które są (jako opcja) przypisane do pliku danego komponentu i każdorazowo proponują siebie do wykorzystania jako domyślne w montażu (Zapamiętaj relacje).
Użytkownik Solid Edge 2021 może teraz łatwo spozycjonować kopiowane obiekty tymi samymi relacjami, którymi były one zmontowane w złożeniu wyjściowym (rys. 38 – łożysko liniowe, rys. 39 – nakrętka śruby tocznej).
Najważniejszym jednakże aspektem jest tu ww. elastyczność opisywanego rozwiązania. Otóż w złożeniu wyjściowym śruby łączą nakrętkę toczną z płytą o stałej grubości. Tymczasem, w złożeniu docelowym, gdzie nowa wersja płyty posiada zróżnicowaną grubość (rys. 35, rys. 40, gdzie dodatkowo różne głębokości kieszeni płyty wyróżniono kolorystycznie) – śruby także zostaną spozycjonowane prawidłowo. Ściśle – łeb każdej z nich będzie poprawnie przylegał do właściwego lica w stopniowanej wyfrezowanej kieszeni (rys. 41). Powyższe zachodzi niezależnie od grubości płyty w dany miejscu i różnicy tej grubości względem płyty oryginalnej.
Po tak dogodnym wklejeniu ww. komponentów – do pełni szczęścia pozostaje jeszcze błyskawiczne oraz inteligentne namnożenie łożyska liniowego wraz z jego śrubami do wszystkich miejsc, w których powinno się ono znaleźć. Wykorzystamy do tego bardzo wydajną funkcjonalność klonowania, uzyskując pożądany efekt (rys. 42, gdzie łożyska liniowe wyróżniono kolorem niebieskim).
6. Zakończenie
Opisane funkcjonalności to najważniejsze, choć oczywiście nie wszystkie nowości Solid Edge 2021 dotyczące prac w złożeniu.
W jednym z kolejnych opracowań poruszona zostanie m.in. tematyka znaczącej modernizacji – także dostępnych w złożeniu – dedykowanych rozwiązań do modelowania konstrukcji ramowych (rys. 43) i spawanych.
… c.d.n.
Opracował:
dr inż. Adam Budzyński
Referencja:
W opracowaniu wykorzystano modele należące do projektu (m.in. rys. 9)
„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.