NX для конструктора-машиностроителя

Гончаров П. С., Ельцов М. Ю., Коршиков С. Б., Лаптев И. В., Осиюк В. А.

NX

для конструкторамашиностроителя

Москва, 2023

2-е издание, электронное

УДК 004.4
ББК 32.973.26-018.2
Г65

Г65
Гончаров, Павел Сергеевич.
NX для конструктора-машиностроителя / П. С. Гончаров, М. Ю. Ельцов, С. Б. Коршиков, И. В. Лаптев 
и др. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 501 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader 
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 12". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-612-8
Книга представляет собой учебное пособие для самостоятельного изучения системы автоматизированного проектирования NX. Адресована конструкторам машиностроительных производств, уже имеющим представление о 3D-моделировании, но нуждающимся в повышении квалификации. Более опытным пользователям издание поможет ускорить проектирование и упростить оформление чертежей, а также познакомиться с синхронной технологией. Пособие обобщает опыт 
преподавателей российских вузов и специалистов машиностроительных предприятий по обучению работе в NX.
В книге приводится подробное описание техники создания сборок, тел, поверхностей, оформления чертежей в NX. 
Затронуты вопросы работы с модулем для разработки трубопроводов и электрожгутов, обеспечения автоматизированного контроля моделей, численного анализа (CAE). Отдельно освещены особенности работы NX в связке с системой 
Teamcenter.
Особо полезен будет комплекс упражнений, направленный на отработку ключевых навыков работы в CAD/CAM/
CAE системе.
На сайте издательства www.dmkpress.com вы найдете флеш-презентацию NX6, примеры успешных внедрений системы на отечественных и зарубежных предприятиях, информацию о том, как оформить лицензию NX, а также все учебные 
файлы и модели, необходимые для выполнения упражнений. Кроме того, в дополнительных материалах имеется видеокурс по NX6, разработанный специалистами российского представительства компании Siemens PLM Software и содержащий часть материалов базового тренинга по NX.

УДК 004.4 
ББК 32.973.26-018.2

Электронное издание на основе печатного издания: NX для конструктора-машиностроителя / П. С. Гончаров, М. Ю. Ельцов, 
С. Б. Коршиков, И. В. Лаптев и др. — Москва : ДМК Пресс, 2016. — 500 с. — ISBN 978-5-97060-339-0. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения ООО «Сименс Продакт Лайфсайкл Менеджмент Софтвер (РУ)».
Siemens и логотипы Siemens являются зарегистрированными торговыми марками Siemens AG. Teamcenter, NX,Solid Edge, Tecnomatix, Parasolid, 
Femap, Ideas, JT, Velocity Series, Geolus и знаки инноваций являются торговыми марками или зарегистрированной торговой маркой компании 
Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. либо ее дочерних компаний в США и других странах. Права на все прочие торговые марки, 
зарегистрированные торговые марки и марки 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 978-5-89818-612-8
© ООО «Сименс Продакт Лайфсайкл Менеджмент Софтвер (РУ)»
©  Оформление, ООО «Сименс Продакт Лайфсайкл Менеджмент 
Софтвер (РУ)»
© Издание, ДМК Пресс

NX
Предисловие

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вы держите в руках книгу о системе 3D-моделирования NX. Система NX, получившая широкое признание инженеров и конструкторов во всем мире, применяется на большинстве 
предприятий отечественного авиастроения, авиадвигателестроения, энергомашиностроения, 
автомобилестроения и других отраслей. Она обеспечивает решение задач промышленного 
дизайна и формирования облика будущего изделия,  высокоточное описание отдельных деталей и крупных сборочных узлов и агрегатов, состоящих из сотен и тысяч компонентов, проведение сложных инженерных расчетов и моделирование поведения изделия в реальных условиях, программирование и управление станками с ЧПУ. 
В настоящей книге, кроме описания создания сборок, тел, поверхностей и оформления 
чертежей, раскрыты вопросы работы с кинематикой, модулем для разработки трубопроводов и электрожгутов, обеспечением автоматизированного контроля  моделей, затронуты вопросы численного анализа (CAE). Отдельно освещены особенности работы NX в связке с системой Teamcenter - переход к использованию 3D моделей в качестве документов обеспечивается при совместном использовании CAD системы с системами управления, данными об изделии (PDM). Вот почему в настоящее время всё больше и больше отечественных предприятий использует данное сочетание систем для организации совместной работы сотрудников и 
конструкторско-технологической подготовки производства.  Более того, такой подход позволил ряду отечественных предприятий, отказавшись от чертежей, осуществлять изготовление и 
сборку изделий только по моделям, т.е. перейти к бесчертежному производству.  
Данная книга впервые описывает применение синхронной технологии для решения проектных задач. Эта поистине революционная технология изменила представление о системах 3D-моделирования. В 2008 году синхронная технология была внедрена в две системы 
3D-моделирования от Siemens PLM Software – NXTM и Solid Edge®. С тех пор она привлекает 
пристальное внимание специализированной прессы, аналитиков и пользователей, заявляющих о ней как о самом значительном прорыве в 3D моделировании со времени появления систем параметрического проектирования в конце 1980-х гг. 
Книга «NX для конструктора-машиностроителя» подготовлена коллективом авторов, и 
обобщает опыт обучения NX специалистов как на отечественных машиностроительных предприятиях, так и в ВУЗах. Она предназначена тем, кто имеет опыт  проектирования и моделирования в системах автоматизированного проектирования (САПР), а также тем, кто только 
начинает их освоение. NX поможет ускорить и упростить моделирование и оформление чертежей специалистам, уже использующим 3D CAD систему NX в работе, а также освоить возможности NX начинающим. 
Книга сопровождается компакт-диском, содержащим флеш-презентацию NX, описание 
модулей NX, примеры использования системы на отечественных и иностранных предприяти

Предисловие
NX

ях, а также учебные файлы к рассмотренным в книге упражнениям. На диске представлены 
видеокурс по «первым шагам» в NX6 и дополнительные учебные файлы NX, разработанные 
специалистами российского представительства Siemens PLM Software. Прежде чем начинать 
практическое изучение системы, скопируйте учебные файлы на жесткий диск вашего компьютера. Успешной работы!

Об авторах:
Гончаров Павел Сергеевич (глава 7.1) курирует направление численного анализа в российском представительстве Siemens PLM Software. Выпускник кафедры «Механика и процессы управления» Санкт-Петербургского Государственного Политехнического Университета, 
известной всему миру как «кафедра Лурье».  Пять лет  руководил в СПбГПУ научной работой студентов в области прикладной механики, работал в крупной международной авиационной корпорации. Автор ряда статей по проблемам численного анализа различных конструкций изделий. 
Ельцов Михаил Юрьевич (главы 1, 2, 6, 8, 9) - профессор кафедры теоретической механики Белгородского Государственного Технологического Университета им В.Г. Шухова. Более 
20 лет осуществляет подготовку специалистов в области систем автоматизированного проектирования, в т.ч. более 7 лет преподает CAD/CAM/CAE систему NX. В 2007 году под его 
руководством в университете развернута PLM-система Teamcenter, позволившая реализовать 
ряд проектов в области промышленного строительства. Является автором четырех учебных 
пособий по САПР.
Коршиков Сергей Борисович (главы 4, 7.2, 7.3) более пяти лет является ведущим специалистом Центра информационных технологий МУНЦ «Космос». Окончил аэрокосмический 
факультет Московского Авиационного Института, затем аспирантуру. Кандидат технических 
наук. Разрабатывает учебные курсы и проводит обучение системе NX. Преподает на кафедре «Прикладная информатика» МАИ, осуществляет руководство дипломными проектами.
Лаптев Иван Валерьевич (глава 3) - начальник отдела САПР ОАО «Ульяновский автомобильный завод». Окончил авиационно-механический факультет Московского Авиационного Технологического Института, работал ведущим инженером-технологом в отделе разработки управляющих программ ОАО «Авиастар» (г.Ульяновск), инженером-программистом 
ОАО «УАЗ». Двадцатилетний опыт работы помогает И.В.Лаптеву успешно проводить работы по внедрению передовых решений на предприятии, обучать специалистов завода работе 
с САПР, осуществлять программное и организационное сопровождение CAD/CAM/CAE систем. 
Осиюк Владимир Александрович (глава 5) – ведущий инженер САПР компании 
Siemens PLM Software. Окончил Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э.Баумана, работал в ЗАО «Лаборатория новых информационных технологий – ЛАНИТ» (партнер Siemens PLM Software). C 2000 года активно использует CAD/CAM/CAE систему NX, проводит обучение, занимается практическими вопросами внедрения NX на машиностроительных предприятиях.

Глава 1

Начало работы

СОДЕРжАнИЕ ГЛАВы

•
Описание основных принципов работы в NX™
•
Описание основных модулей
•
Запуск NX
•
Создание, открытие и сохранение файла
•
Описание основных объектов и терминов
•
Интерфейс NX
•
Описание работы со справочной системой

Глава 1. Начало работы
NX

нАчАЛО РАБОты

NX – это  интерактивная система, предназначенная для автоматизированного проектирования, изготовления и расчетов изделий. NX является системой трехмерного моделирования, 
в которой инженер может создавать изделия любой степени сложности. Для обозначения систем такого класса используется аббревиатура CAD/CAM/CAE.
Подсистема CAD (Computer-Aided Design) – проектирование с помощью компьютера. 
Предназначена для разработки проектно-конструкторской документации (моделирование 
деталей и сборок, чертежи, анализ, оптимизация конструкции и т.д.).
Подсистема CAM (Computer-aided manufacturing) – изготовление с помощью компьютера. 
Она предназначена для автоматизированной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ на основе математической модели детали, созданной в CAD-подсистеме.
Подсистема CAE (Computer-aided engineering) – инженерный анализ. Эта подсистема позволяет при помощи расчетных методов (метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод конечных объемов) оценить, как поведет себя цифровая модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Она обеспечивает симуляцию процессов и проверку работоспособности изделия без больших затрат времени и средств.
NX относится к так называемым системам высокого уровня автоматизированного проектирования и обладает широким набором инструментальных средств. NX широко распространена во всем 
мире и используется для разработки продукции ведущими мировыми производителями в наукоемких отраслях промышленности. Основная задача системы в конечном итоге состоит в сокращении стоимости создания изделия, улучшении его качества и сокращении сроков выхода на рынок.
Инженер-конструктор мыслит трехмерными образами деталей, узлов, готовых изделий. 
Для того чтобы перенести эти мысли на бумагу, было придумано проекционное (плоское) черчение, где при помощи специальных геометрических методов создавались плоские чертежи 
будущих изделий. Чертежи являются, в конечном счете, условными изображениями трехмерных деталей и изделий. Затем изготовители по этим чертежам воссоздают снова трехмерную 
деталь. Имеется еще метод для представления трехмерных изделий – макетирование, т.е. создается вручную макет изделия, а затем его переводят в чертежи. 
С развитием информационных технологий и персональных компьютеров получили распространение системы трехмерного моделирования, к которым относится NX. Эти системы позволяют сразу создавать трехмерные объекты, а уже по ним – плоские чертежи. Таким образом, процесс разработки плоского чертежа в настоящее время практически полностью автоматизирован. В некоторых случаях стадия разработки чертежа вообще опускается, а при помощи CAM–программ производится генерация машинных кодов для станков с ЧПУ, на которых изготавливается конечное изделие. При таком способе проектирования инженер сразу 
видит будущее изделие, имеет возможность оценить его и т.д. Объединив детали в сборку, инженер может провести ее анализ на предмет пересечений деталей, определения зазоров и 
работоспособности всего механизма в целом еще до его изготовления.
Проектирование в NX осуществляется следующим образом: сначала создаются трехмерные 
модели всех деталей изделия, затем они объединяются в сборки, и таким образом получается 
трехмерная модель любого изделия – от самолета или космического корабля до игрушки. По

NX
Глава 1. Начало работы

сле этого производится расчет основных деталей и узлов методом конечных элементов, уточняются размеры деталей, материал, из которого они должны быть изготовлены, возможна оптимизация различных параметров будущего изделия. Затем выполняется кинематический и динамический анализ всего механизма и его узлов с целью проверки работоспособности машины. После этого из трехмерных моделей создаются рабочие чертежи всех деталей и узлов механизма.
Современные CAD/CAM/CAE-системы проектирования, к которым относится и NX, переводят процесс проектирования, конструирования и изготовления изделий на новый качественный уровень. Сегодня разработка нового изделия происходит в следующей последовательности: сначала разрабатывается трехмерная модель изделия, затем производится ее всесторонний анализ, вносятся необходимые изменения, при необходимости проводится оптимизация конструкции, выпускается проектно-конструкторская документация и разрабатываются технологические процессы изготовления деталей.
NX имеет модульную структуру, которая разделена на приложения и общие функции. Каждое 
приложение NX может быть вызвано из управляющего модуля, который носит название «Базовый 
модуль». Все данные, которые созданы в  NX, могут использоваться в любом его приложении.
В NX используется концепция ассоциативности, которая позволяет связать между собой отдельные части информации об изделии для автоматизации процесса разработки и изготовления продукции. Например, в NX все объекты чертежа являются ассоциативными, т.е. при изменении геометрии модели все виды на чертеже, созданные на основе этой модели, обновляются 
автоматически. Модели, созданные в NX, являются полностью параметрическими, например, 
имеется возможность управлять всеми размерами созданной детали. Кроме этого с геометрическими объектами можно связать и любую другую информацию, которая описывает данное 
изделие. Эта информация заносится в атрибуты модели. 

ОПИСАнИЕ ОСнОВных МОДуЛЕй

Все инструменты NX сгруппированы в приложениях (модулях), в которых можно выполнять различные действия, такие как создание геометрии детали или сборки, чертежа, расчет модели и т.д.
Базовый модуль NX. Этот модуль открывается при первом запуске системы. Этот модуль 
является основным  в системе. В нем не производится никаких геометрических построений 
или операций над моделями. Его главной функцией является обеспечение связи между всеми 
модулями NX, а также просмотр существующих моделей. Внешний вид окна модуля представлен на рис. 1.1. Здесь можно производить следующие действия: создать новый файл, открыть 
существующий файл или запустить одно из приложений NX.
Базовый модуль позволяет просматривать и анализировать существующие детали  
(а также выполнять динамические сечения, проводить измерения  и т.д.).
Моделирование. Этот модуль предназначен для создания трехмерной модели детали. Он 
обладает широким набором инструментальных средств, при помощи которых можно построить геометрию любой сложности. Модуль содержит такие основные функции, как создание 
базовых и ассоциативных кривых, построение эскизов и твердотельных примитивов. В модуле имеются базовые операции над твердыми телами, такие как построение тел вращения, вы

Глава 1. Начало работы
NX

тягивания заметаемых тел, булевы операции, работа с листовым металлом, моделирование 
поверхностей  и ряд других.  Окно модуля представлено на рис. 1.2.
Сборки. Этот модуль предназначен для конструирования сборочных единиц (узлов), моделирования отдельных деталей в контексте сборки (рис. 1.3).
Черчение. В этом модуле осуществляется построение различных видов чертежей деталей и 
сборок, сгенерированных из моделей, созданных в приложениях Моделирование и Сборки. 
Чертежи, созданные в модуле Черчение, полностью ассоциативны модели, на основе которой 
они построены. Пример чертежа показан на рис. 1.4.
Технические условия.  Технические условия – это набор инструментальных средств создания надписей, которые можно использовать для описания изделий в трехмерных средах. Это 
позволяет задавать технологическую информацию на модели, которая затем может быть обработана различным инструментарием, например провести анализ допусков и размерных 
цепочек, использовать информацию при разработке программ для ЧПУ и т.д. Также при создании чертежей данная информация может наследоваться с модели  на чертежные виды. Всё 
это даёт возможность документировать модель на ранних стадиях разработки и вовлекать в 
процесс разработки других участников – технологов и расчётчиков, не дожидаясь пока модель будет полностью готова и будет оформлен чертеж. 
Студия дизайнера. Это приложение предназначено для конструкторов-дизайнеров и включает в себя следующие базовые операции: концептуальное проектирование и визуализация 
будущего изделия, широкий набор функций для работы с поверхностями. Кроме того, в этом 
приложении доступны все функции модуля Моделирование.
Маршрутизация NX. Приложение Маршрутизация NX предназначено для проектирования 
деталей с сечением (электрические сечения, такие как провод, кабель, экран, или механические сечения, такие как труба, изоляция). Компоненты соединений (электрические компоненты, такие как соединители, устройства, или механические компоненты, такие как насосы, резервуары, клапаны). В стандартном приложении Маршрутизация NX доступны приложения 
Электрическая маршрутизация NX и Механическая маршрутизация NX. 
Листовой металл NX. Приложение Листовой металл NX обеспечивает среду для разработки деталей из листового металла с последующей возможностью получения полной или 
частичной развертки детали. 
Расширенная симуляция. Этот модуль предназначен для проверочных расчетов деталей и 

Рисунок 1.1
Рисунок 1.2

NX
Глава 1. Начало работы

сборок на динамику и прочность, устойчивость, модального анализа, нелинейных расчетов, 
расчетов усталости/выносливости конструкции и тепловых нагрузок. В качестве решателя 
здесь используется NX Nastran, MSC Nastran, Abaqus, ANSYS, LS-Dyna.
Симуляция движения. В этом приложении можно провести кинематический и динамический 
анализ механизма. Модули Расширенная симуляция и Симуляция движения связаны между собой. Динамические нагрузки, возникающие в узлах механизма, можно передавать для 
расчета отдельных деталей на прочность и устойчивость. В качестве решателя здесь используется RecurDyn или Adams.

Обработка. Это приложение состоит из нескольких модулей. Модуль токарной обработки 
предназначен для черновой и чистовой обработки цилиндрических деталей, нарезания резьбы.
Плоское фрезерование применяется к деталям с вертикальными стенками и плоскими 
островами. Набор средств получения траекторий для 3-осевой фрезерной обработки. Электроэрозионная обработка деталей проволокой в режиме 2-х и 4-х осей. Наблюдение за инструментом во время его движения, проверка правильности удаления материала заготовки. 
Преобразование исходной программы обработки в программу станка и использование постпроцессора. Симуляция работы станка.
В NX есть еще ряд специализированных приложений, на которых мы останавливаться не будем. 
Следует отметить, что для использования того или иного приложения NX требуется лицензия.

ЗАПуСК NX

Для запуска NX в Windows необходимо выбрать Пуск > 
Программы > UGS NX6.0 > NX6.0. После этого откроется окно, которое называется «Нет части». Здесь можно выполнить только три действия: создать новый файл детали 
(рис. 1.5), открыть существующий файл или выбрать ранее 
открытые детали. Если на рабочем столе имеется ярлык, то 
необходимо сделать на нем двойной щелчок левой кнопки 
мыши. Также NX можно запустить, сделав двойной щелчок 
кнопки мыши на файле с расширением  .prt.

Рисунок 1.3
Рисунок 1.4

Рисунок 1.5

Глава 1. Начало работы
NX

СОЗДАнИЕ, ОтКРытИЕ И СОхРАнЕнИЕ 
фАйЛА ДЕтАЛИ

Для того чтобы создать новый файл детали, необходимо выполнить команду  

файл > новый из строки меню или нажать кнопку 
. Для создания нового файла детали 
также можно воспользоваться комбинацией Ctrl+N. После выполнения этой команды откроется диалоговое окно (рис. 1.6).

Новый файл детали можно создать двумя способами: выбрать один из существующих шаблонов или выбрать пустой для того, чтобы новый файл был создан без использования стандартного шаблона.
В этом диалоговом окне имеются закладки, в которых объединены шаблоны в зависимости 
от их назначения. 
В закладке «Модель» имеются шаблоны для создания детали, сборки, студии дизайнера, 
детали из листового металла, детали из авиационного листового металла, логических трубопроводов, механических трубопроводов, электрической маршрутизации. В зависимости от 
выбора шаблона NX запустит соответствующее приложение.
В закладке «Чертеж» находятся шаблоны для создания чертежа детали или сборки.
В закладках «Симуляция» и «Обработка» собраны соответствующие  шаблоны для выполнения численного анализа и обработки.
Здесь же можно выбрать единицы измерения (миллиметры или дюймы). Следует заметить, 
что в зависимости от выбора единиц измерения NX показывает доступные шаблоны. При выборе «Все» система покажет все шаблоны.
Кроме шаблонов, которые поставляются вместе с NX, имеется возможность создания соб
Выбор шаблонов

Выбор единиц измерения

Создание файла без шаблона

Указать имя детали

Указать место сохранения

Рисунок 1.6