Проектируя будущее: CAD/CAM/CAE-платформа NX от Siemens

Современное производство невозможно без автоматизированных систем проектирования, обработки и инженерного анализа. В разных отраслях применяются разные САПР, однако в аэрокосмический сфере, автомобилестроении и производстве медицинской техники царит система NX от компании Siemens Digital Industries Software.

Современная CAD/CAM/CAE-система Siemens NX™ ведет свою историю от программы Unigraphics, созданной в середине 80-х американской компанией United Computing. За прошедшие три с лишним десятка лет простое ПО для цифрового моделирования, сменив несколько владельцев, превратилось в огромную платформу, включающую весь спектр инженерных инструментов. И без них в 21 веке невозможно и подумать о производстве хоть сколько-нибудь сложных технических изделий.

Siemens Digital Industries Software постепенно совершенствовала старые и добавляла новые модули, создав систему, в рамках которой можно не только смоделировать, задать физические свойства и произвести любой технический продукт, но и полностью управлять его жизненным циклом в соответствии с идеологией жизненного цикла изделия.

Проектирование с CAD NX

Одним из главных элементов NX является система автоматизированного проектирования. Именно она позволяет создавать продукты «с первой попытки», отрабатывая все возможные аспекты структуры и функциональности еще на стадии цифровых макетов.

Физические прототипы дороги, их изготовление носит штучный характер и занимает много времени. CAD в составе NX позволяет свести необходимость в таких прототипах к минимуму и заметно снизить затраты на разработку.

Сложность промышленных изделий постоянно растет, и в большинстве из них сегодня используется электроника. Отдельным большим достоинством системы автоматизированного проектирования от Siemens Digital Industries Software является возможность работы с одним и тем же комплексным макетом специалистов разного профиля, занимающихся проектированием механических и электрических систем.

Оптимизация CAD для решения задач в области мехатроники позволяет проектировщикам избежать ошибок и сразу добиться согласованной работы всех систем. А встроенные средства анализа и визуализации помогают еще на стадии проекта принимать информированные решения о соответствии продукта техническим требованиям.

Также
по теме

Производство с CAM NX

Общее описание систем CAM (Computer-aided manufacturing) содержится в самом определении. Их основной задачей является преобразование цифрового макета изделия в код управляющих программ для заводского оборудования.

В настоящее время CAM NX может полностью покрыть потребность в средствах налаживания производственного процесса на любом предприятии, оснащенном станками с ЧПУ, токарно-револьверными станками и многими другими типами оборудования.

Встроенные средства программирования позволяют сэкономить вплоть до 90 % времени, обычно требуемого на создание управляющего кода, в том числе и использующего технологию распознавания элементов (BML). Имеется здесь и исчерпывающий набор инструментов имитационного моделирования на основе управляющего G-кода.

Получив проект из CAD, CAM может в автоматическом режиме создать комплект карт наладки на основе 3D-модели продукта. И вся эта функциональность может быть дополнительно расширена в рамках проекта цифровизации предприятия, если объединить CAD и CAM в единую программную среду с еще одним продуктом Siemens Digital Industries Software — системой управления данными и процессами Teamcenter.

Аддитивные технологии

Шестой технологический уклад, Четвертая промышленная революция — как ни назови тот набор средств производства, который вот-вот придет на смену станкам с ЧПУ, CAD/CAM/CAE-система NX к нему готова. В новом ПО (начиная с 12 версии) содержатся инструменты, адаптированные к использованию аддитивных технологий.

Широкое распространение 3D-печати различными материалами, от пластика до титана, предъявляет новые требования к платформам для конструирования. В этой связи в составе NX появились средства оптимизации топологии и проектирования решетчатых конструкций.

В любой детали теперь можно создавать микроструктурированные области, снижающие вес изделия и придающие ему нужные механические свойства. В зависимости от поставленной задачи NX позволяет выбирать тип ячеек, форму перегородок и характер их сопряжения со сплошным материалом. Традиционными инструментами CAD такое практически невозможно проделать.

Здесь же содержатся и средства контроля ошибок, которые среди прочего позволяют выявлять скрытые полости, критические для механической прочности изделия или недопустимые при применении технологий селективного лазерного спекания металла или ультрафиолетового отверждения эпоксидных смол.

Также
по теме

ОКБ «Аэрокосмические системы»

В российской промышленности уже можно найти множество примеров успешного внедрения решений из семейства Siemens NX на различных предприятиях. Одним из них стало ЗАО «Опытно-конструкторское бюро «Аэрокосмические системы». Основным направлением его деятельности является разработка и интеграция электрифицированных, гидравлических и пневматических систем летательных аппаратов. Помимо этого бюро вовлечено в процессы модернизации бортовых систем самолетного оборудования и подготовки эксплуатационной документации.

Благодаря переходу на CAD NX и систему сквозного управления жизненным циклом изделия Teamcenter от компании Siemens Digital Industries Software, специалистам бюро удалось на 85 % сократить время внесения изменений в проект.

Это стало возможным после полного перехода на автоматизированное проектирование, охватывающее весь процесс работы, начиная с получения исходных данных и заканчивая передачей полного комплекта конструкторской документации на производство. К тому же, широкое распространение NX в отрасли дало возможность взаимодействия со смежниками в единой информационной среде.

Эффект от внедрения NX проявился не только в экономии времени. Параметры проектируемого оборудования за счет предварительного построения электронных макетов улучшились по массогабаритным характеристикам, надежности, электромагнитной совместимости и стойкости к интенсивному воздействию радиочастотных полей.

КАМАЗ

Еще один пример успешного перевода процесса проектирования в цифровую среду на базе решений Siemens Digital Industries Software продемонстрировал крупнейший российский автопроизводитель ОАО «КАМАЗ». По словам директора по развитию компании Ирека Гумерова, одним из результатов сотрудничества с Siemens стало двукратное ускорение разработки проектов средней сложности.

В рамках внедрения Siemens Digital Industries Software «оцифровке» подвергся процесс технологической подготовки производства. Теперь оснастку для него конструкторы компании проектируют в 3D при помощи NX, технологические процессы описывают в Teamcenter, а моделирование производства выполняют в Tecnomatix. В итоге этот комплекс решений позволил вдвое сократить число доработок, а также ускорить сроки подготовки классификаторов, библиотек и управляющих программ для станков с ЧПУ.

Переход на сквозную цифровую цепочку «проектирование-производство» и широкое применение электронных макетов дали ОАО «КАМАЗ» возможность выпустить свой первый полностью спроектированный в среде NX магистральный тягач КАМАЗ-5490. Его разработка велась совместно с концерном Daimler AG, также использующим средства проектирования Siemens Digital Industries Software.

В будущем российский автогигант рассчитывает перевести на новые средства конструирования и производства весь свой модельный ряд, включая транспортные средства, создаваемые по заказу Минобороны РФ.

Siemens NX: САПР для непрерывного развития

Жизненный цикл изделия начинается с постановки технического задания. Далее он проходит стадии проектирования, производства, эксплуатации и внесения изменений, а заканчивается утилизацией или переработкой.

Возможности современной САПР, разработанной в соответствии с концепцией PLM (Product Lifecycle Management), должны учитывать все эти стадии и предоставлять инструменты для создания электронного макета изделия, актуального на каждом из этапов.

САПР от гуру инжиниринга

САПР Siemens NX от компании Siemens PLM Software развивалась на протяжении десятилетий, прежде чем стала отраслевым стандартом в таких сложнейших с инженерной точки зрения отраслях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность.

Являясь САПР верхнего уровня, NX использует единое геометрическое ядро Parasolid, поддерживающее множество приложений, которые можно объединить в три основные группы:

NX CAD — средства двухмерного и трехмерного проектирования деталей и сборочных единиц изделий, а также подготовки и выпуска конструкторской технологической документации.

NX CAM — средства автоматизации создания программ для станков с ЧПУ, управления библиотеками инструментов и симуляции обработки на основе созданной программы.

NX CAE — набор приложений для автоматизации инженерных расчетов и симуляции физических процессов на базе электронных моделей узлов и деталей разрабатываемого изделия.

Единая платформа САПР позволяет создавать проекты в NX CAD, а затем бесшовно передавать их в NX CAM и NX CAE, оптимизируя потоки данных и избегая их конвертации из одной системы в другую. Это дает возможность не покидая единого интерфейса решать такие задачи, как:

· Концептуальная проработка изделия

· Компоновка и декомпозиция изделия

· Сборка и анализ

· Разработка производственной оснастки

· Подготовка программ для станков с ЧПУ

Также
по теме

Электронный макет изделия

Эффективный процесс сквозного проектирования и производства сложно представить без использования электронного макета изделия, информативность которого выходит далеко за пределы 3D-модели. Он позволяет не только наиболее точно и полно описать продукт, но и интегрировать всех участников разработки в единую информационную среду.

Макет имеет иерархическую структуру, в которую входят модели всех деталей, включающие максимально полную информацию об изделии. Возможности электронного макета NX позволяют широко использовать его при моделировании деталей и сборок, в промышленном дизайне, при проектировании «сверху-вниз» и «снизу-вверх», в модульном проектировании и обратном инжиниринге.

Прикладные расчеты

В большинстве случаев проектирование деталей и узлов требует определенного объема прикладных расчетов, связанных с анализом прочности, износостойкости, термодинамических характеристик и т.д. Приложения, входящие в состав САПР NX, позволяют провести анализ долговечности изделия, его виброустойчивости, сделать тепловые и прочностные расчеты с учетом свойств материалов, наложения нагрузок и т.д.

Также
по теме

Подготовка документации

Единый интерфейс модулей «Черчение и Технические условия» содержит инструменты, использующие при подготовке и аннотировании чертежей несколько разных подходов. 2D-чертежи, отвечающие действующим требованиям, могут быть подготовлены на основе 3D-моделей с использованием ассоциативных проекций, для которых пользователь сам выбирает набор видов, сечений и разрезов, допуски и пр.

2D-чертежи могут быть созданы и с нуля, для чего имеется полный набор средств черчения и аннотирования.

Третьим способом подготовки документации может стать и непосредственное использование 3D-моделей без создания документа в 2D. Средства аннотирования модели непосредственно в 3D позволяют отказаться от традиционных чертежей.

Специализированные решения

Универсальность NX позволяет решать практически любые задачи проектирования. Однако набор дополнительных инструментов, актуальных для той или иной конкретной отрасли, заметно повышает эффективность работы, позволяя быстро создавать электронные макеты для узкоспециализированных задач. К ним относятся:

· Проектирование композитных деталей

Также
по теме

Новое в NX 1926

Напомним, что с января 2019 года Siemens первой среди крупных разработчиков САПР перевела свою NX на модель непрерывного обновления, чем-то похожую на модель обновлений Windows 10.

Последней версией, выпущенной в виде отдельного крупного релиза стала NX 12. От этой нумерации решено было отказаться, так как теперь NX ежемесячно обновляется самостоятельно или по команде пользователя. Апдейту предшествует уведомление, в котором подробно описаны все вносимые в САПР изменения. Летом 2020 года свет увидело крупное обновление, получившее порядковый номер 1926.

К общим нововведениям можно отнести изменение приветственной страницы NX, которая теперь содержит информацию обо всех свежих изменениях функциональности продукта, советы для начинающих пользователей, новый список команд и механизм сравнения текущей и предыдущей версий. Поддерживаются отдельные конфигурации для каждого приложения, расширен набор команд для «Первого помощника». Кроме того, интерфейс NX получил наконец «темную» визуальную тему.

Заметно переработан справочный раздел NX, в котором появились удобные визуальные средства обучения, позволяющие значительно ускорить освоение возможностей САПР. Обзор команд стал еще интереснее и эффективнее.

Вкладка «Контекстная лента» для изменения и редактирования отображается при выборе определенного типа объекта и позволяет быстро изменять его общие свойства. В ней можно найти команды, относящиеся к любому типу объектов, с которыми в данный момент работает пользователь.

Серьезной переработке подвергся и интерфейс пользователя, который теперь может быть оптимизирован как для начинающих, так и для опытных проектировщиков. Первоначальная область отображения стала меньше, но научилась увеличиваться и сокращаться в зависимости от количества объектов. Изменять связанные объекты стало еще удобнее, благодаря функции «Глобальное выделение».

Подвергся переработке и меню открытия/сохранения данных в файловой системе. Новые диалоговые окна поддерживают поиск файлов с помощью службы Windows, а избранные материалы теперь можно найти в разделе «Быстрый доступ». Функция предварительного просмотра получила способность отображать 3D-модели и чертежи.

Список нововведений очень длинен. Обновление затронуло инструменты создания эскизов, моделирование, фасеты, сборки и черчение. Появились новые модули. Возможности для совместной работы расширились благодаря еще большей интеграции NX с Teamcenter, поддерживающей теперь и пакеты технических данных.

Больше информации о нововведениях зарегистрированные пользователи Siemens NX смогут найти здесь.

NX products

NX software provides a complete solution for design, manufacturing and collaboration to enable faster innovation. The advanced and integrated capabilities, including CAD, CAM and additive manufacturing (AM), empower companies of all sizes to deliver next-generation products.

NX Mach CAD bundles

Explore our prepackaged solutions. They deliver the high-performance CAD capabilities of NX software through comprehensive and scalable digital product development. Address all stages of the product development process—from basic design through production.

NX

NX Mach 1 XaaS

Provides tools for creating and editing designs, design review, rapid prototyping, web publishing, validation checking, reuse library, custom program execution, stress and vibration analysis wizards and more.

NX

NX Mach 2 XaaS

Provides enhanced design capabilities, including flexible printed circuit board (PCB) design, validation checking, user-defined features, rendering, 3D annotation for product and manufacturing information (PMI), and basic routing.

NX

NX Mach 3 XaaS

Includes all the tools offered in NX Mach 2, as well as additional high-performance tools: advanced assembly design, advanced freeform modeling and surface analysis, design optimization and molded part validation.

NX CAD Value-Based licensing

Extend and enhance the functionality of the Mach series with add-on modules. Configure your solutions to specific requirements with value-based licensing—token value packs of 50 or 100 allow you to run add-on modules.

NX

NX Value-Based Licensing (50 count)

NX tokens provide a flexible and cost effective solution for running NX product engineering add-on modules without the need for individual purchases. Users can leverage tokens on new products from day one.

NX

NX Value-Based Licensing (100 count)

NX tokens provide a flexible and cost effective solution for running NX product engineering add-on modules without the need for individual purchases. Users can leverage tokens on new products from day one.

NX CAD SaaS and cloud-connected products

NX SaaS and cloud-connected products deliver you the high-performance CAD capabilities of NX. Take advantage of the many features, tools and functionalities included in NX with the flexibility of a software subscription.

NX CAD

NX Mold Connect

OEMs and suppliers use NX Mold Connect to share files, ensure manufacturability, and improve cost estimation for injection molded parts. This app provides users a better collaborative workflow for their RFQ process.

NX

NX Core Designer

Provides solid part and assembly modeling. It also features sheet metal, freeform, convergent modeling design tools and the flexibility of synchronous modeling technology to eliminate traditional design constraints.

NX

NX Advanced Designer

Provides advanced freeform, sheet metal and Convergent Modeling design tools, as well as routing, shaping and surface analysis tools. It also includes format translators and capabilities to run a variety of automated applications.

NX

NX Mold Designer

Streamlines the entire mold development process to shorten lead times and control costs by using step-by-step guidance for mold part design, tool assembly layout, tool design and tool validation.

NX

NX Scan to Part

Import facet data directly from scanning physical objects, eliminating the need to map surfaces, create solids or manually recreate geometry. Advanced convergent modeling removes the need to convert data.

NX

NX Drafting and Layout

Provides tools to create engineering drawings from 3D models. NX Sketch tools are included for 2D conceptual design layouts to quickly explore design concepts in 2D and accelerate product design.

При подготовке материала использовались источники:
https://www.syssoft.ru/softpower/proektiruya-budushchee-cad-cam-cae-platforma-nx-ot-siemens/
https://www.syssoft.ru/softpower/siemens-nx-sapr-dlya-nepreryvnogo-razvitiya/
https://plm.sw.siemens.com/en-US/nx/products/