cadcam技术


PTC发布了Creo计算机辅助设计(CAD)软件第八版。 Creo 8.0可通过扩展Creo基于模型的定义(MBD)、创成式设计和Ansys支持的仿真功能来提高用户的效率。

PTC作为三维设计软件/PLM/物联网/增强现实平台的领跑者,旗下3D计算机辅助设计软件Creo 提供了当今市场上具有较大可扩展性的3D CAD产品开发包和工具。

近期,为进一步帮助企业产品设计研发团队加速产品设计进程,设计更出色的创新产品,PTC推出了全新一代三维CAD设计软件Creo 8.0,实现了产品设计的最初阶段无缝过渡到制造及后续阶段。Creo强大、成熟的功能也很好地融合了新技术如人工智能、增强现实、并行计算、增材制造和IoT,帮助设计者更快地迭代设计、降低成本并改善产品质量。Creo 8.0在可用性和效率上显著提高,同时为基于模型的定义(MBD)及增材制造、减材制造增加了全新工具。

经过专门设计的Creo 8.0特性和功能旨在解决工程主管、最终用户和经理遇到的关键设计陷阱,使整个CAD价值链能够优化设计效率和生产。

Creo 8.0让用户能够将设计流程提升到更高的水平,包括以下方面的改进:

1可用性和生产力

在核心建模环境许多方面的更新,如孔特性、路由系统、金属板和渲染工作室都可提高生产率;改进了控制面板和模型树接口可使组织和管理复杂设计变得更加容易。

2基于模型的定义(MBD)

对MBD工作流程的改进可缩短上市时间、减少错误和降低成本,同时不影响质量。用户现在可利用引导应用的组件验证几何尺寸和公差,简化设计验证过程。

3仿真

在屡获殊荣的Creo实时仿真和Creo Ansys仿真产品中,增强了稳定状态流体功能并改进了网格控制,从而可推动设计创新。

4创成式设计

Creo中的创新创成式设计功能现在可以自动确定其自身的解决方案包络,同时可更广泛地满足基于草图的紧凑半径制造要求。

5增材与减材制造

现在可以使用仿真结果优化格栅结构,从而大幅缩短制造时间和零件重量。Creo 8.0的增强功能还包括将高速铣削刀具轨迹扩展到五个轴上,从而缩短设置和加工时间。

以下是PTC中国区售前技术经理关于Creo 8.0的介绍。

要点整理:

1、Creo 8.0在二维工程图功能上不断完善,整合Co-Create相关技术,提升三维与二维关联能力。

2、创成式设计推出自动计算改进区域功能。

3、实时仿真可以实现流体的瞬态与稳态分析。

4、整体产品体验极大提升,提升操作软件的便利程度,让鼠标尽可能少的点击菜单,另外保证鼠标在屏幕上移动的距离最短,同时让整个界面更多聚焦在产品设计模型上,而不是无关对象上。

一、基本情况

2021年中国经济逐渐企稳,市场竞争再度活跃,产品研发塑造企业核心竞争力备受企业管理层关注。产品的设计和制造团队比以往任何时候都更需要在不牺牲创新或者是质量的前提下,更加有效,更加经济的打造产品。PTC作为三维设计软件、PLM、物联网增强现实平台的领跑者,旗下的3D计算机辅助软件Creo提供了当今市场上具有较大可扩展性的3D CAD产品开发包和工具。

为了进一步的帮助企业的产品设计研发团队加速产品的设计进程,设计更出色的产品,PTC推出了全新一代的三维CAD设计软件——Creo 8.0,实现了产品设计的最初阶段,无缝过渡到制造及后续的阶段。Creo强大成熟的功能也很好地融合了新的技术,例如人工智能、增强现实、并行计算、增材制造和IOT,帮助设计者更快的迭代设计,降低了成本,并改善了产品的品质。Creo 8.0在可用性和效率上也有显著的提高,同时为基于模型定义及增材制造减材制造增加了全新的工具。

在全球化竞争白热化的时代里,组成产品经久不衰的基因至少有两点:1)是持续的提升用户体验;2)是持续的技术创新。在工业软件领域,PTC从1985年公司起步,到如今已经有30多年的历史,实现技术创新最简单的一个答案就是引领或者紧跟技术浪潮。

上图其中标黄的部分跟CAD软件都非常有关联。比如说3D打印、人工智能、高性能计算和物联网的技术等。其中可以看到几个明确的方向如下图:

AI智能设计、高性能计算、面向3D打印、AR体验、IOT互联设计、SaaS云化

更重要一点是这些技术融合之后,我们创造的这些数据可以能在一个共享的平台上自由流动,并且可以实现复用。Creo在这些领域中,在CAD工业里引领了整个行业的浪潮。在新兴技术领域,Creo 8.0有四大领域的增强。

(一)增强用户体验,提升建模效率

1、UX增强

1)Creo 8.0 着重改进了仪表板的交互的方式,可以显示多对话框。


2)基准平面可着色,直观显示。

3)主体面组可选择透明色或增强显示。

2、模型树增强

我们现在看到的是一个灯的壳体的设计过程,左边模型树上出现了一些特别的设计对象或者设计项,Creo 8.0可以进行分组,将设计过程中的线、面等分门别类放入设计项下面。设计线形成的树也可以单独分离,与传统模型树区别开来。

因为模型树描述了模型创建的历史,设计项与模型树的分离可以使我们更好的查找、使用与理解我们的模型。

3、可视化历史主体

通过显示快照这种方式,可以快速的了解到任何一个曲面背后的组成部分,查看他们是通过裁剪、相交、剪切还是延伸等等过程形成的复杂形状。以往理解这个曲面的构造,要很详细的查看建模历史,很费时费力,但是现在一键就可以完成。同时我们也可以对之前的特征直接复用而无需了解其构造历史。

4、孔特征

除了曲面之外,我们在用户体验上面大大增强了对孔的功能。在工业产品设计当中有大量的孔的,比如车架、风机底座等。那么在8.0里面我们可以批量的生成孔特征,同时孔也支持轻量化的表示。同时我们也支持了很多螺孔的新标准,包括NPT、SO等。

5、整体化处理外购件

6、渲染

渲染过程支持英伟达GPU并行计算,与CPU相比效率成倍提升。同时支持降噪的功能,动态渲染的时候,可以调整模型,效果更好。

7、其他

(二)跟踪前沿技术,关注软件应用性

1、符号功能

Creo 8.0着重提升了符号领域的功能。首先Creo拥有一个全新的符号库,可以选到常用的各种符号,同时支持自定义,通过拖拽可以实现放置。

同时对于焊接来讲,对焊接特征更新后,会自动更新为对应符号,同时通过语义查询,也可以确定焊接相关面。将简单的文本描述变成实际语义。

2、标注功能

标注功能从形位公差拓展到装配,提高正确率。可以在标注环境中直接补充尺寸。对于历史模型可以提供标注检查,并进行批量处理。

3、独立注释

通过组的方式,可以一次选择多个曲面。

4、工程草绘

可以直接在二维图环境里面修改或者创建二维图纸,而且图形完全受控于尺寸。通过捕捉导向键,可以自动识别关键位置。

(三)创成式设计与仿真

1、仿真驱动设计

创新设计背后整合的是人工智能的技术,在上一个版本里面就已经推出了。实时仿真功能能推出时间还要更早,背后集成ANSYS仿真引擎。8.0版本着重提升了实时仿真在流体分析的能力,在上一版本瞬态能力后又一大提升。

同时还可以来定义探针,对局部某一个位置参数进行测量,比如速度、温度,流量等等。通过CREO可以迅速进行实时仿真,不需要使用者具备高难的CFD知识。同时仿真结合了模型,在模型有更改的时候可以及时反映。

除了实时仿真,CREO还拥有结合线性和非线性的能力。这个功能在上一个版本就推出,但在8.0版本着重进行网格的控制提升。现在对于网格的控制可以拉到特征树上。也可以在流程管理中看到网格,并进行修正。

2、创成式设计

我们先解释是什么是创成式设计?

创成式设计(Generative Design)是通过编写算法和程序来设计的过程,是一个人机交互、自我创新的过程。具体来说由设计师选择生成模型的策略、编写算法,以人机交互的参数化建模,根据客观的设计目标,结合仿真、优化方法,直到获得最优化的设计。

创成式设计方法完全不同于传统CAD的手工建模方法,创成式设计是通过编写算法和程序来设计的过程,可见的模型是执行算法和程序的结果。为了编写设计程序,设计者必须知道如何分解设计逻辑,并且必须选择适当的编程元素来表示基本部分以及这些部分之间的关系。这些程序跟其他的计算机程序一样,是按照一定的规则逻辑编写的,其中有一些基础算法或特别专业的算法可能是别人编好的,在设计师编制自己的模型生成算法时调用即可。

创成式设计是通过编程进行的,设计师们的设计思维模式和工作过程也更像是一个程序员。他们不再需要在脑子里想出具体的形象,而是需要围绕任务、设计目标、功能、约束、几何关系、变形规则等等,厘清它们的关系,并且可以用规则来描述它们,这一描述规则的过程我们可以称为基于模型的系统工程(MBSE)。

1)自动创建设计域包络

首先的一个改进在于自动计算设计区域。只需要提供零件和零件接口位约束条载荷等,软件就会自动为我们设计出一个几何空间,这有别于传统的同步优化技术,传统方法要求我们必须有制定形状。但手动模式也可以同时使用。

2)脱模角控制

通过增加可控的脱模角、控制最小圆角半径,实现对铸造工艺更好地支持。

3)异步控制

操作过程中可以使得创成式设计与其他操作同时进行。

(四)增材制造与减材制造

从4.0版本开始,我们就在增材制造领域进行了很多投入,在8.0版本主要在4个领域有所增强。

1、增材制造

通过仿真结果来构建晶格。

打印方向优化:对设计师打印方向的选择提供建议,在优化过程中赋权,实现多目标优化过程。

2、减材制造(传统数控加工)

在8.0里面引入了5轴的高速加工,能支持粗加工材料粗加工以及去毛刺。快速的从三轴切换成五轴。由此可以很好地提升加工效率、表面光洁度,延长刀具寿命。

二、Q&A

Q:Creo的产品功能在广度和深度上有哪些演进?

A:在Creo8.0,沿着既定的方向已经有更深入的一些拓展,更多细节的丰富。Creo作为企业级设计CAD产品,在广度上覆盖CAD、CAM、CAE等多个领域,在增材制造方向也有所强化。产品的深度刚刚也有所提到,比如:1)借助人工智能技术将创成式设计推到了一个新的层面,可以更好地支持传统加工工艺,包括数控和铸造。2)通过边缘计算提升仿真速度、非英伟达显卡也可以支持多CPU并行计算,提升创成式设计效率、在渲染方面,Creo8.0提供了KeyShot引擎的并行计算能力。3)在3D打印方面,公司已经用Frustum的晶格技术对原有技术进行了替换,实现了收并购之后的融合。

Q:Creo 8.0在用户体验等方面有哪些优化和创新?

A:1)业务操作软件的时候,提升便利的程度,让鼠标尽可能的少点击菜单,另外保证鼠标在屏幕上移动的距离最短,同时让整个界面更多聚焦在产品设计模型上,而不是无关对象上。2)同时8.0增强了对双屏的优化,避免了拖拽,可以通过一键切换来减少额外的操作。3)对显示方式进行优化,例如进入平面增加颜色显示,让设计者更直观看出位置,方便理解复杂特征。4)在修改高级特征时可以增加小窗口控制,便于设计人员调整参数。最多可以支持5个窗口同时打开。

Q:仿真现在是否可以做热力学耦合?

A:结构和热的耦合很早以前就可以做。目前我们主推的是实时仿真,结构和热的耦合在我们的传统仿真模块中。现在这个版本的实时仿真还是有些差距,目前可以做稳态热分析和瞬态热分析,耦合暂时还不能做,未来的版本会加上去。如果考虑流体的话,流场的热分析可以与结构做一些耦合,但这个功能在Creo Flow里面,是跟高级的一个流体分析模块。

Q:创成式设计功能是否在云计算和本地都可以使用?

A:都可以。我们把创成式设计分为两个版本。单机可用的我们成为创成式拓扑优化(GTO),另外一种通过云,我们称为创成式设计扩展(GDX)。通过云计算的方式,可以将创成式设计许多不确定的条件输入,云端最终会返回计算结果,形成可视化报表,便于设计人员最终决定。通过云计算可以大大加速前期设计方案的探索,减少前期优化的工作量。

Q:工程图有哪些新功能?跟AutoCAD有相似?

A:看起来比较像,但背后我们实际上是使用了Co-Create的二维技术。而且一般是通过三维生成二维图,所以我更建议大家直接在3D CAD里面做图,这样这个模型的数据是一致的,相互关联。对于其他软件的三维图与二维图,我们也提供工具,使其能转化成Creo的二维图与三维图,并形成关联。

Q:工程图符号基础版会有还是高级版会有?

A:两者都有。这个过去版本没有变化,升级点在在可以将其在三维环境中直接拖拽。

Q:创成式设计能否中断提取当前生成的状态模型?

A:可以的。传统优化的结果要生成一个空心的三角面模型为设计师提供参考,基于此再创造一个能重合的模型,但理论上并不一致。Creo将此工作略去,软件自动为我们重构三维模型,但这个过程可能会耗时很长或者失败,此时可以中断。同时对于未完成的模型,Creo也支持手动调整。Creo 1.0就推出了自由曲面设计技术,如果使用者对此技术很熟悉,修复工作量也会很小。3D打印的工艺基本上都可以完成,铸造可能会失败,但成功率目前越来越高。

最后,我们总结下Creo 8.0的新增功能

1、可用性和效率

Creo 8 工具帮助用户充分释放创意,更快完成设计。工作流经过简化,操控板得到改进,同时模型树界面和快照便于轻松查看设计草稿。孔特征、路由系统、钣金件和 Render Studio均得到改善,效率倍增。

1)模型树增强功能(面组、自定义组、并排树)意味着可以捕获设计项并进行分组,以便更轻松地理解模型结构。

2)快照功能支持查看历史记录,因此可以显示或复制模型历史记录中选定时间的面组/实体。

3)孔功能的改进提供了增强的攻丝孔、螺纹孔,支持在一个草图中放置多个孔。

4)Creo 现在能够在钣金件中创建具有共同定义的多个平壁,能够创建测地线,还对布线系统进行了增强。

5)不可分割的装配使用户更容易管理所购买零件的元件。

6)Render Studio 提供了利用受支持的 GPU 的选项。

2、改进了基于模型的定义 (MBD) 和细节设计

Creo 8 新增了功能完善的 MBD 和细节设计工具,可帮助创建详实的 CAD 模型,为制造、检查和供应链提供强大依据。 Creo 8 简化了工作流,可减少用时、错误和成本,同时提高企业整体质量。可以借助更新的 GD&T Advisor Plus 扩展功能为组件应用几何尺寸和公差标注。此外,细节设计功能也得到了加强,新增了草绘工具,可轻松传达设计意图。

1)符号现代化,包括流线化的工作流程、语义定义和符号库。

2)GD&T Advisor 支持装配并改进了尺寸创建工作流程。

3)用于独立注释的高级曲面集合功能。

4)增强的细节化功能,使用新的草绘工具更轻松地传达设计意图。

3、增强了仿真和创成式设计

Creo 8 帮助用户利用先进的 CAD 技术,以十足创意进行优质设计。Creo 先进的创成式设计工具具有自动包络、绘制处理和半径约束功能,更为强大易用。Creo Simulation Live的增强功能提供稳态流分析,可在设计过程中进行实时仿真。新版Creo Ansys Simulation工具改进了网格和挠度控制,可进行高保真设计验证。

1)用于创成式设计的自动包络、草稿处理和半径约束。

2)Creo Simulation Live 中的稳态流动分析。

3)改进了 Creo Ansys Simulation 中的网格和偏转控制。

4、改进了增材制造和减材制造

借助 Creo 8,可以轻松为增材制造和传统制造优化设计。借助增材制造功能,可以使用高级晶格结构来充分减轻重量。可以根据仿真结果应用多种晶格结构。构建方向和托盘设置方面的增强可以加快生产速度,提高构建质量。 对于减材制造,Creo 8 简化了高速五轴铣削刀具路径,成功缩短了设置和加工时间。

1)仿真驱动的晶格消除了手动添加晶格变形的过程。来自 CSL 和 CreoSimulate 的仿真结果现在可用于优化晶格的变形。可通过相同的晶格功能 UI 和工作流程访问此功能。

2)托盘和构建方向增强让可打印性更高。

3)5 轴高速加工能力,具有易用的同时 5 轴和 3+2 轴无碰撞刀具路径。

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