Основы конструирования в Solid Edge. Пособие по проектированию изделий в приборостроении

Основы конструирования в Solid Edge

Пособие по проектированию изделий в приборостроении

Ìîñêâà, 2023

Шахнов В.А., Зинченко Л.А., Соловьев В.А., Курносенко А.Е.

Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов 
по университетскому политехническому  образованию

2-å èçäàíèå, ýëåêòðîííîå

УДК 621.98.044:004.9
ББК 34.623с515
Ш31

Ш31
Шахнов, Вадим Анатольевич.
Основы конструирования в Solid Edge. Пособие по проектированию изделий в приборостроении / В. А. Шах-
нов, Л. А. Зинченко, В. А. Соловьев, А. Е. Курносенко. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 273 с. — Москва : ДМК 
Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : 
электронный.
ISBN 978-5-89818-523-7

Книга представляет собой пособие для вузов и дает студентам представление о современных тенденциях в области САПР 
машино- и приборостроения, обучает основам проектирования изделий в среде трехмерного проектирования Solid Edge от 
Siemens PLM Software.
В пособии приводится подробное описание техники создания деталей, сборочных единиц и выполнения конструкторской 
документации. Затронуты вопросы анализа собираемости изделий, проектирования сборки сверху-вниз и работы с большими 
сборками, а также работы с данными, полученными из других САПР. Отдельно освещены вопросы автоматизации проектирования 
электрических соединений в составе сборки и организации совместной работы конструкторов над электронной и 
механической частями проектируемого изделия в Solid Edge.
Книга насыщена большим количеством практического материала и нацелена на освоение методологии проектирования 
изделий в рамках аудиторной и самостоятельной работы. Примеры для закрепления навыков проектирования в Solid Edge и 
освоения информации доступны для скачивания на веб-сайте www.siemens.com/plm/ru/solid-edgebook.
Пособие рекомендовано учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений.

УДК 621.98.044:004.9 
ББК 34.623с515

Электронное издание на основе печатного издания: Основы конструирования в Solid Edge. Пособие по проектированию изделий в приборостроении / 
В. А. Шахнов, Л. А. Зинченко, В. А. Соловьев, А. Е. Курносенко. — Москва : ДМК Пресс, 2014. — 272 с. — ISBN 978-5-
94074-934-9. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Siemens и логотип Siemens являются зарегистрированными торговыми знаками Siemens AG. D-Cubed, 
Femap, Geolus, GO PLM, I-deas, Insight, JT, NX, Parasolid, Solid Edge, Teamcenter, Tecnomatix and Velocity Series и знаки инноваций являются 
торговыми знаками или зарегистрированными торговыми знаками компании Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. либо ее 
дочерних компаний в США и других странах. Права на все прочие логотипы, торговые знаки, зарегистрированные торговые знаки и знаки 
услуг принадлежат их владельцам.
Издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать 
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-523-7
©  Общество с ограниченной ответственностью 
«Сименс Индастри Софтвер», 2014
©  Оформление, Общество с ограниченной 
ответственностью «Сименс Индастри Софтвер», 2014
© Издание, ДМК Пресс, 201

Содержание
Содержание

Предисловие ...................................................................................................................................4

1. Введение в системы трехмерного проектирования .........................................................5
1.1. Современные концепции проектирования изделий ....................................................................................................5
1.2. Этапы проектирования изделий и работа с данными в 3D-САПР  ..............................................................................11
1.3. Подходы к проектированию. Обзор САПР Solid Edge .................................................................................................15

Глава 2. Практическая работа в САПР Solid Edge  ................................................................27
2.1. Начало работы с САПР Solid Edge. Интерфейс, основные команды управления .......................................................27
2.2. 2D-эскизы в синхронной среде  ..................................................................................................................................34
2.3. Построение и редактирование геометрических 3D-элементов .................................................................................57
2.4. Создание процедурных элементов .............................................................................................................................88
2.5. Размножение элементов .............................................................................................................................................96
2.6. Библиотеки конструктивных элементов ...................................................................................................................104
2.7. Создание сборочных единиц ....................................................................................................................................105
2.8. Работа с большими сборками ...................................................................................................................................149
2.9. Разработка конструкторской документации ............................................................................................................165
2.10. Работа с внешними данными..................................................................................................................................201
2.11. Организация совместной работы над механической и электронной частями изделия........................................216
2.12. Создание проводных, кабельных и жгутовых соединений ....................................................................................235
2.13. Установка, настройка и администрирование САПР Solid Edge  ..............................................................................261

Заключение ................................................................................................................................269

Литература .................................................................................................................................270

Предисловие

4

Предисловие

Проектирование современных изделий приборостроения трудно представить без участия САПР, реализующих 3D-мо дели 
ро ва ние создаваемых объектов. В рамках передовых концепций поддержки жизненного цикла изделия 3D-мо де ли ро-
ва ние остается центральной составляющей всего процесса работы с изделием, с помощью которой инженер-конструктор 
создает 3D-модели деталей и сборочных единиц, а также комплект конструкторской документации. В условиях активного 
внедрения в конструкторскую практику современных САПР, перехода предприятий на электронный документооборот, 
появления государственного стандарта на электронную модель изделия становится очевидной важность подготовки молодых 
специалистов в области САПР в учебных заведениях высшего образования РФ. Решению этой задачи посвящено 
данное учебное пособие, нацеленное на получение студентом необходимых теоретических сведений и практических 
навыков 3D-проектирования с рассмотрением задач, характерных для предприятий приборостроительной отрасли.

Пособие состоит из двух частей. В первой части, теоретической, представлен обзор современных концепций проектирования 
изделий с применением САПР, описана концепция поддержки жизненного цикла изделия (PLM), принципы 
функционирования и входящие в ее состав подсистемы, организация электронного документооборота. Здесь приведена 
краткая история развития САПР, описана классификация систем автоматизированного проектирования по различным 
критериям. 

Во второй части пособия, посвященной практическим аспектам, создание изделий рассматривается на основе одной 
из самых популярных в производстве и динамично развивающихся, в том числе и в России, САПР среднего уровня – 
Solid Edge®, разрабатываемой и поддерживаемой компанией Siemens PLM Software. В книге приводится сравнение 
современных подходов к моделированию – параметрического (с деревом построения) и прямого (работающего непосредственно 
с геометрией модели). Практический материал в учебном пособии ориентирован на использование 
реализованной в САПР Solid Edge и NX передовой синхронной технологии, объединяющей в себе достоинства параметрического 
и прямого подхода.

Студенты, применяющие в рамках своего обучения данное пособие, получат не только традиционные навыки создания 
деталей, сборочных единиц и выполнения конструкторской документации, но также овладеют механизмами решения 
следующих важных конструкторских задач:

 
анализа собираемости изделия;
 
проектирования сборки сверху вниз (концепция нисходящего проектирования) с использованием виртуальной 
структуры создаваемой сборки;
 
работа с большими сборками, содержащими тысячи и десятки тысяч деталей и подсборок;
 
работы с данными, полученными из других САПР, импорта/экспорта данных, восстановления импортированной геометрии 
модели, создания 3D-модели по 2D-чертежам.

Отдельно следует отметить рассмотрение вопросов, особенно важных для конструктора электронной аппаратуры и 
приборных устройств, среди которых:

 
автоматизация проектирования электрических соединений в составе сборки (проводов, кабелей, жгутов), с возможностью 
обмена данными с электротехническими САПР;
 
организация совместной работы конструкторов над электронной и механической частью проектируемого изделия 
с рассмотрением вопроса обмена данными между ECAD- и MCAD-системами.

Книга состоит из 16 разделов и снабжена более чем 350 иллюстрациями, подробно освещающими процесс проектирования. 
Примеры для закрепления навыков и самостоятельной проработки материала пособия доступны для скачивания 
на веб-сайте www.siemens.com/plm/ru/solid-edge-book.

Коллектив авторов пособия – преподаватели кафедры ИУ-4 «Проектирование и технология производства электронной 
аппаратуры» МГТУ им. Н. Э. Баумана, обладающие большим опытом преподавания профильных дисциплин проектирования 
изделий электроники, в том числе и отраслевых САПР. Данное учебное пособие ориентировано на применение 
в новом курсе «Конструкторско-технологическая информатика» в рамках подготовки магистров.

Авторы выражают свою благодарность всем специалистам российского офиса компании Siemens PLM Software за техническое 
консультирование и неоценимую помощь в организации работы над проектом и подготовке пособия к изданию.

1. Введение в системы трехмерного 
проектирования

1.1. Современные концепции проектирования изделий

История и тенденции развития современных САПР. Поддержка жизненного цикла изделия (PLM). Управление 
проектными данными (PDM). Классификация современных САПР по областям применения, функциональным 
возможностям, решаемым задачам. Объединение функций CAD/CAM/CAE в современных САПР 

Краткая история развития САПР

Автоматизированное проектирование изделий машино- и приборостроения насчитывает длительную историю. Первые 
системы автоматизации проектно-конструкторских работ появились в 70-е гг. XX в., а их основное развитие началось 
примерно со второй половины 80–90-х гг., когда произошла миграция САПР с громоздких и дорогих компьютерных 
платформ с разделением ресурсов на обычные персональные компьютеры. Исторически первыми появились 
чертежно-ориентированные системы автоматизации конструкторского проектирования, затем их дополнили отдельные 
программные пакеты инженерных расчетов и технологической подготовки производства. Здесь же произошло 
размежевание САПР по отраслевому применению, в частности из группы САПР общего назначения выделилось и стало 
развиваться самостоятельно большое семейство САПР электронных изделий (ECAD).

Следующим этапом развития стала разработка систем, ориентированных на трехмерную электронную модель в рамках 
концепции полного электронного описания объекта (EPD, ElectronicProductDefinition). Такое описание стало предпосылкой 
для интеграции автономных до этого момента конструкторских, технологических САПР и систем инженерного 
анализа в комплексные системы, автоматизирующие весь цикл проектирования и производства изделия и переносящие 
тяжесть выбора вариантов, доводки и испытаний с реальных прототипов на цифровые модели изделия.

Следствием интеграции функций различных подразделений разработчика и производителя в единую САПР стала необходимость 
упорядочивания, согласования и единого представления данных на всех этапах работы с изделием. В результате 
появились системы, создающие единое информационное пространство изделия, управляющие инженерными 
данными и осуществляющие электронный документооборот, – системы PDM.

Дальнейшее развитие САПР шло одновременно по нескольким направлениям – расширялись функциональные возможности 
систем, происходило деление по уровню сложности решаемых задач, обеспечивалась интеграция систем 
PDM с автоматизированными системами управления ресурсами предприятия (ERP). В направлении конструкторских 
САПР выделялись направления параметрического (с деревом построения) и прямого моделирования, а также развивались 
концепции их интеграции. 

Рост автоматизации всех подразделений, связанных с проектированием, производством, эксплуатацией и обслуживанием 
изделия, рассредоточение подразделений и компаний-подрядчиков по всему миру, а также использование в них 
различных САПР и форматов данных привели к тому, что управление работой над достаточно сложными проектами 
более не отвечало требованиям рынка в части быстрого запуска в производство и вывода на рынок новых изделий, 
сокращения затрат и повышения качества выпускаемой продукции.

Концепция поддержки жизненного цикла изделия (PLM)

В ответ на эти и другие требования рынка сформировалась концепция PLM (Product Lifecycle Management – Управление 
жизненным циклом изделия) – единая информационная стратегия, управляющая всем комплексом требований, 
данных и процессов цикла разработки, производства и эксплуатации изделия, начиная от выявления потребностей 
об щества в создании изделия до его утилизации после окончания срока службы.

Концепция PLM прошла длительный путь развития. Изначально под этим термином подразумевали простую автоматизацию 
проектных, конструкторских работ, инженерных расчетов и подготовки производства. Впоследствии круг 
решаемых задач был расширен, включив в себя обеспечение электронного документооборота. Предтечей PLM в ее 

Современные концепции проектирования изделий

Введение в системы трехмерного проектирования

6

современном понимании явилась разработанная в 80-е гг. XX в. военно-промышленным комплексом США концепция 
CALS-технологий (Continuous Acquisitionand Life-cycle  Support – Непрерывный сбор данных и поддержка в течение всего 
жизненного цикла [изделия]). В то время перед оборонно-промышленным комплексом США встала задача унификации 
и стандартизации проектной, технологической, производственной, деловой, логистической и прочей информации 
у различных промышленных предприятий, а также методов разработки, управления, обмена и использования 
такой информации. Развитие этой концепции привело к оформлению в первое десятилетие XXI в. информационной 
среды, описывающей жизненный цикл изделия в рамках триады «Изделие – Процессы – Ресурсы» и взаимосвязи 
между компонентами этой среды. С точки зрения достигаемых преимуществ, применение подобной концепции позволяет:

 

существенно сократить сроки разработки и вывода изделия на рынок; 
 
значительно облегчить процедуру принятия, согласования и утверждения проектных решений;
 
обеспечить согласованную работу над проектом большого коллектива специалистов из различных компаний, работающих 
с разнообразными САПР;
 
сократить количество ошибок проектирования, внедрив единую ассоциативную модель изделия в цифровом формате 
и обеспечив целостность проектных данных;
 
уменьшить затраты на доводку, отладку и испытания опытных образцов, проводя ряд процедур над цифровыми 
макетами изделия вместо реальных физических прототипов;
 
гибко управлять вариантами исполнения, конфигурациями аппаратной и программной частей изделия, документацией;
 

быстро модифицировать изделие, интегрировать накопленные конструктивные и технологические решения в новые 
разработки.

Современный подход предусматривает следующие основные этапы жизненного цикла изделия: 

 
маркетинг и изучение рынка; 
 
составление технического задания на проектирование;
 
проектирование изделия; 
 
разработка техпроцессов; 
 
закупки; 
 
планирование;
 
производство, контроль; 
 
упаковка и хранение; 
 
реализация, поставка; 
 
инсталляция и ввод в эксплуатацию; 
 
эксплуатация и послепродажная деятельность; 
 
техническая поддержка, обслуживание, ремонт; 
 
вывод из эксплуатации, утилизация и переработка по окончании срока службы.

Каждому этапу цикла соответствует одна или несколько систем автоматизации деятельности на данном этапе. Ниже 
приведено краткое описание основных из этих систем, а на рис. 1.1.1 – схема их взаимодействия:

 
CAD (ComputerAidedDesign)/CAE (ComputerAidedEngineering)/CAM (ComputerAidedManufacturing) – соответственно системы 
автоматизированного конструкторского проектирования, инженерного анализа и подготовки производства – 
на этапе проектирования и производства изделия;
 
PDM (ProductDataManagement) – система управления проектными данными, обеспечивающая отслеживание, учет, 
организацию доступа, совместную работу, контроль изменений и преобразование данных в рамках единой информационной 
среды на всех этапах жизненного цикла изделия. В информационном плане система связывает между 
собой проектные, производственные и бизнес-подразделения. Ядро системы PDM – нормативно-справочная база, 
наполнение которой отражает структуру и специфику работы конкретного предприятия;
 
ERP (EnterpriseResourcePlanning) – система автоматизированного планирования производства и управления материально-
техническими, временны’ми, финансовыми и людскими ресурсами предприятия-изготовителя изделия;
 
MES (ManufacturingExecutionSystem) – система управления производственными процессами на уровне цеха, участка. 
Система в режиме реального времени инициирует, отслеживает, оптимизирует и документирует производственные 
процессы от начала выполнения заказа до выпуска готовой продукции, являясь связующим звеном между ERP-
системой и оперативно-производственной деятельностью на уровне цеха или участка;
 
SCM (SupplyChainManagement) – система управления цепочками поставок, управляющая снабжением предприятия 
на этапах закупки, производства и реализации готовой продукции;

Современные концепции проектирования изделий

 
CRM (CustomerRelationshipManagement) – система управления взаимоотношениями с заказчиками, обеспечивающая 
поддержку продаж. Система собирает из различных источников и анализирует информацию о заказчиках 
с целью улучшения эффективности маркетинга и повышения продаж изделий/услуг. На основании обобщенной 
информации о рыночных предпочтениях и поведении заказчиков строится обоснованная производственная и маркетинговая 
стратегия.

Рис. 1.1.1. Взаимодействие систем автоматизации на различных этапах жизненного цикла изделия

В ходе эволюции PLM сложилась ситуация, когда крупнейшие разработчики САПР CAD/CAM/CAE предлагают свои комплексные 
решения, реализующие концепцию PLM. Например, компания Siemens в качестве такого решения предлагает 
продукт Teamcenter, который одновременно объединяет в себе функции PDM на более высоком уровне PLM-системы. 
Основные функции системы Teamcenter схематично представлены на рис. 1.1.2, а основные решаемые ею задачи 
кратко рассмотрены ниже.

Рис. 1.1.2. Основные функции PLM-системы Teamcenter

Введение в системы трехмерного проектирования

8

1. Системное проектирование и управление требованиями:
 
определяет требования к разрабатываемому изделию со стороны стандартов, заказчика и рынка и формализует их 
в виде бизнес-объектов со своим набором атрибутов;
 
анализирует взаимосвязи между требованиями;
 
структурирует требования и связывает их с элементами конструкции изделия и последующими этапами его жизненного 
цикла;
 
отслеживает требования в части их уточнения, пересмотра и расширения;
 
обеспечивает интеграцию в PLM-среду приложений анализа, моделирования и оптимизации.

2. Управление процессом разработки изделия:
 
создает и поддерживает единую базу проектных данных;
 
управляет проектными данными, полученными от различных САПР, включая другие CAD-системы, а также специализированные 
CAE/CAM/ECAD-системы;
 
обеспечивает обмен данными и совместную работу над проектом специалистов из различных регионов и с различным 
оснащением рабочих мест;
 
управляет инженерными изменениями в проект, проводит верификацию и утверждение изменений;
 
облегчает проверку правильности проектных решений.

3. Управление составом изделия:
 
управляет комплектацией изделия и ее представлением в различных форматах;
 
управляет вариантами исполнения изделия, версиями и конфигурациями и отслеживает изменения.

4. Управление соответствием нормативным требованиям:
 
документирует и фиксирует нормативные требования к изделию на ранних стадиях проектирования;
 
обеспечивает для изделия соблюдение требований международных законодательных актов, включая Директиву 
RoHS (ограничение содержания вредных веществ), Регламент REACH (регистрация, оценка, санкционирование 
и ограничение химических веществ), WEEE (утилизация электрического и электронного оборудования) 
и прочее.

5. Управление контентом и документами:
 
автоматизирует разработку различной документации по изделию, включая руководства, инструкции, описания, каталоги 
и прочее.

6. Управление электромеханическими данными:
 
обеспечивает совместную работу специалистов различных направлений над созданием мехатронного изделия, состоящего 
из механических, электронных, электрических и программных компонентов;
 
объединяет все данные о разнородных составляющих изделия в интегрированную среду;
 
анализирует связи, взаимодействия и зависимости между отдельными компонентами изделия;
 
управляет процессами внесения изменений и утверждения.

7. Управление производственным процессом (совместно с системами NX и Tecnomatix):
 
устанавливает связи между составом изделия и структурой техпроцесса;
 
интегрирует в PLM-среду данные из систем предприятия: CAM, ERP, MES, обеспечивает двунаправленный обмен данными 
с ERP-системами;
 
подготавливает производство изделий, агрегатную и окончательную сборку;
 
обеспечивает виртуализацию, моделирование, анализ и оптимизацию планировок производственных подразделений 
и потоков материалов.

8. Управление данными инженерных расчетов:
 
управляет расчетными данными, моделями и изменениями;
 
связывает конструкторские и расчетные данные между собой;
 
обеспечивает работу со встроенными модулями CAE (NXAdvancedSimulation, Femap) и сторонними САПР инженерного 
анализа.

9. Отчетность и аналитика:
 
преобразует данные из систем предприятия в аналитические отчеты для принятия бизнес-решений;
 
группирует данные из различных приложений в информационную систему предприятия.

Современные концепции проектирования изделий

Классификация САПР

Прежде чем переходить к изучению САПР на практике, необходимо провести их классификацию и ранжирование. 
САПР классифицируются по множеству различных критериев, основными из которых являются функциональные задачи, 
отраслевое применение и уровень сложности решаемых задач.

Классификация САПР по функциональным задачам

Для автоматизации выполнения каждого из этапов проектирования изделия существует свой класс САПР. Традиционно 
САПР по критерию функциональности делят на системы CAD, CAE и CAM – соответственно системы автоматизированного 
конструкторского проектирования, инженерного анализа и подготовки производства (рис. 1.1.3). CAD-системы 
решают задачи разработки моделей деталей и сборок и оформления конструкторской документации – чертежей, спе-
ци фикаций, ведомостей и прочего. В задачи CAE-систем входят проведение инженерных расчетов конструкций, например 
на механические и тепловые воздействия, моделирование протекающих в изделиях физических процессов, 
анализ и оптимизация конструкций. Сюда же следует отнести программы моделирования на базе математических 
пакетов. На системы CAM (Автоматизированные системы технологической подготовки производства, АСТПП) возложены 
задачи автоматизации составления маршрутных и операционных техпроцессов, выбора оборудования и выбора/
разработки технологического оснащения, составления управляющих программ для оборудования с ЧПУ, расчета норм 
времени, планировки технологических линий, участков и цехов.

Рис. 1.1.3. Классификация САПР по функциональным возможностям

Одна из основных тенденций в развитии современных САПР – интеграция функций CAD/CAE/CAM в рамках единой системы 
проектирования, анализа/оптимизации конструкции и подготовки производства. Подобный подход реализуется 
уже не только в САПР верхнего уровня сложности, но и находит свое применение в САПР «среднего» уровня. Основное 
преимущество заключается в работе на различных этапах проектирования с одной и той же моделью, без необходимости 
ее дополнительного преобразования, а также в отсутствии необходимости приобретения дополнительных специализированных 
решений, например по инженерному анализу конструкций и т. д. В результате в рамках единой САПР и 
одной модели изделия можно реализовать весь цикл проектирования и подготовки производства.

Классификация САПР по отраслевому применению

Прежде всего в данной классификации (рис. 1.1.4) выделяют системы, которые чаще всего понимаются под общим 
термином САПР – системы MCAD (MechanicalCAD), или САПР конструкторского проектирования. В эту группы входят 
универсальные САПР машино-, авиа-, судо-, приборо-, автомобилестроения и т. д., ориентированные на широкий класс 
выпускаемых изделий. С их помощью разрабатываются трехмерные модели деталей и сборочных единиц механи-

Введение в системы трехмерного проектирования

10

ческих конструкций, проводится моделирование поверхностей, оформляется конструкторская документация и т. д. 
С помощью встроенных либо подключаемых модулей можно реализовать специфику конкретного класса изделий – 
например, дополнить механическую конструкцию блока электропроводкой.

Рис. 1.1.4. Классификация САПР по отраслевому применению

Большая группа САПР, обозначаемых ECAD, относится к электронной промышленности и решает задачи проектирования 
полупроводниковых кристаллов, микросхем в корпусах, печатных плат, электронных модулей. Такие САПР обладают 
функциями составления электрических схем, компоновки изделия, трассировки проводящего рисунка, создания 
переходных отверстий в многослойных структурах, разработки контактных площадок, размещения электронных компонентов 
и т. п.

Еще одна большая группа САПР относится к области архитектуры и строительства различных зданий и сооружений – 
это системы AECCAD (Architecture, Engineering and Construction CAD) или CAAD (Computer – Aided Architectural Design).

Среди отраслевых САПР можно также провести деление на универсальные и специализированные. Универсальные САПР 
решают задачи проектирования без привязки к конкретным узлам, механизмам и элементам, в то время как специализированные 
САПР ориентированы на более узкий класс изделий или их составных частей – например, САПР электротехнических 
кабельных систем, САПР трубопроводов для промышленных объектов, САПР зубчатых передач и т. д.

Классификация САПР по уровню сложности решаемых задач

По уровню сложности решаемых задач и проектируемых изделий САПР традиционно принято делить на три группы – 
так называемых «легких», «средних» и «тяжелых» САПР.

САПР первой группы решают задачи двумерного или простого трехмерного проектирования, черчения и оформления 
документации. Конструкторские 2D-САПР такого типа представляют из себя фактически электронный кульман. 
Исторически это первые разработанные САПР общего применения, и их распространение достаточно широко и по 
сей день, в особенности в нашей стране. Причин для этого несколько: это и накопленный архив документации в виде 
2D-чертежей и бумажных оригиналов, и кооперация со смежными организациями, зачастую также не оснащенными 
средствами 3D-проектирования, и, конечно, относительно высокая стоимость решения по переходу на 3D. Очень важно 
и то, что переход от 2D- к 3D-проектированию предусматривает обязательное изменение традиционного подхода 
к работе конструкторско-технологических подразделений предприятия, смену идеологии работы с данными, организацию 
эффективной совместной работы над проектом и управления электронным документооборотом. Поэтому зачастую, 
к сожалению, сдерживающим фактором оказываются инерционность мышления ответственных за принятие 
решений, недоверие и боязнь серьезных перемен в работе предприятия.

Системы «среднего» класса появились позже представителей остальных двух категорий, заняв промежуточное положение 
между 2D-САПР и сложными параметрическими САПР. Большую роль в их широком распространении и доступности 
на ПК типовых конфигураций стала разработка в начале 90-х гг. ядер моделирования ACIS и Parasolid, ставших 
основой многих САПР, в том числе активно использующихся и в настоящее время.

Обладая сходными с «тяжелыми» САПР возможностями по проектированию деталей и сборок, САПР этой группы 
не обладают таким же развитым инструментарием в области инженерного анализа и технологической подготовки 
производства, а также уступают старшим САПР в плане организации эффективной работы с очень большими по 
составу изделиями. Тем не менее многие из таких САПР в той или иной степени объединяют в себе функции CAD/
CAM/CAE.

«Тяжелые» САПР являются мощными системами, практически не имеющими ограничений по уровню сложности разрабатываемых 
объектов. Их отличают:

 
реализация полного цикла создания изделия – от замысла до производства;
 
тесная интеграция с PLM- и ERP-системами, создание ассоциативной среды проектирования и производства для всех 
вовлеченных в проект специалистов, средства эффективного анализа изменений и управления ассоциативными 
связями в сборках;
 
большой набор инструментов для организации эффективной работы с большими и сверхбольшими сборками (содержащими 
сотни тысяч компонентов);
 
развитые возможности инженерного анализа (в частности, динамические анализы на механические воздействия, 
расчет тепловых полей с учетом всех механизмов теплообмена) и оптимизации конструкций на основе собственных 
решений и множества подключаемых специализированных модулей, наличие препроцессоров для передачи данных 
в специализированные решатели;
 
множество инструментов обмена данными с другими САПР, в ряде случаев – двунаправленного, развитые механизмы 
работы с импортированной геометрией;
 
трансляторы для подготовки управляющих программ практически для любого оборудования с ЧПУ.

В практической части данного учебного пособия будут рассмотрены возможности конструкторского проектирования 
в  Solid Edge. Эта САПР проста в освоении и одновременно позволяет решить большинство задач, возникающих в конструкторских 
отделах приборостроительного предприятия.

1.2. Этапы проектирования изделий и работа с данными в 3D-САПР 

Этапы разработки изделий с применением средств трехмерного проектирования. Конструкторско-технологическая 
информация об изделии, ее состав и структура. Концепция мастер-модели. Форматы данных в САПР. Организация 
обмена данными, протоколы и стандарты обмена информацией между различными САПР

Этапы разработки изделий с применением средств трехмерного проектирования

Как упоминалось в предыдущем разделе (см. рис. 1.1.1), основной части работ, связанных с 3D-проектированием, 
предшествуют составление технического задания на проектирование изделия и стадия технического предложения, на 
которой, в частности, выполняются следующие работы:

 
разработка предварительных вариантов конструкции изделия;
 
проведение предварительных расчетов вариантов конструкции и сравнительная оценка вариантов по показателям 
качества, надежности, технологичности и т. д.;
 
анализ конкурирующих решений, оценка конкурентоспособности вариантов;
 
проверка на патентную чистоту;
 
технико-экономическое обоснование целесообразности разработки.

Хотя в перечисленных работах собственно 3D-проектирование носит ограниченный характер или не применяется 
совсем, ряд функций систем CAD и CAE может и должен задействоваться и на этих этапах. В качестве характерных 
примеров можно привести задачи составления схем (структурных, функциональных и прочих), построения моделей 
компоновки изделия, проведения предварительных прочностных, тепловых и прочих видов анализов на 
электронной модели. Для этих целей с помощью 3D-моделирования могут быть построены электронные макеты, на 
которых отрабатывается концепция изделия и сравниваются различные предварительные варианты конструкции. 

Этапы проектирования изделий и работа с данными в 3D-САПР